The article systematically presents the modelling of individual stages of creating wooden modular buildings with static diagrams. Descriptions of modelling the connections of the frame and sheathing boards in elements (ceiling walls) are provided. Presented models of connections using pins and connectors in the form of nails and screws. The creation of modular structures in frame and plate systems is presented. Then, the vertical and horizontal connection between the modules in the building structure was presented. Finally, the creation of a global computational model of the structure was shown, taking into account the modelling of components (walls, floors), modules and entire buildings.
PL
W artykule przedstawiono w sposób systematyczny modelowanie schematami statycznymi poszczególnych etapów tworzenia drewnianych budynków modułowych. Podano opisy modelowania połączeń szkieletu i płyt poszycia w elementach (ściany, stropy). Zaprezentowano modele połączeń na trzpienie oraz za pomocą łączników w postaci gwoździ i wkrętów, a także tworzenie struktur modułowych w układzie szkieletowym i płytowym. Następnie przedstawiono połączenie w pionie i w poziomie między modułami w konstrukcji budynków oraz pokazano tworzenie globalnego modelu obliczeniowego konstrukcji, uwzględniając modelowanie elementów składowych (ścian, podłóg), modułów i całych budynków.
Stalowe konstrukcje ramowe są powszechnie stosowanym rozwiązaniem w budownictwie przemysłowym i użytkowym, gdzie kluczową rolę odgrywają odpowiednio zaprojektowane połączenia prętowe, zapewniające skuteczne przekazywanie sił oraz ciągłość pracy konstrukcji. W artykule przedstawiono klasyfikację połączeń stosowanych w konstrukcjach stalowych oraz omówiono ich wpływ na nośność, sztywność i odkształcalność całego układu nośnego zgodnie z wymaganiami normy PN-EN 1993-1-8 (EC3). Szczególną uwagę poświęcono zagadnieniu modelowania połączeń belka-słup w ramach portalowych, ze szczególnym uwzględnieniem strefy węzła okapowego, gdzie często stosuje się skosy wzdłużne rygli. Celem opracowania jest analiza wpływu różnych sposobów odwzorowania skosu na rozkład sił wewnętrznych oraz konsekwencje projektowe wynikające z tego faktu. Wskazano również na znaczenie poprawnego modelowania węzłów w kontekście analizy statycznej i projektowania, ze szczególnym uwzględnieniem aspektów bezpieczeństwa, niezawodności oraz efektywności ekonomicznej realizacji konstrukcji.
EN
Steel frame structures are a widely used solution in industrial and commercial construction, where properly designed bar connections play a key role in ensuring effective force transmission and structural continuity. This paper presents a classification of connections commonly used in steel structures and discusses their impact on the load-bearing capacity, stiffness, and deformability of the entire structural system, in accordance with the requirements of the PN-EN 1993-1-8 (EC3) standard. Special attention is given to the modelling of beam-to-column connections in portal frames, with a focus on the eaves joint area, where longitudinal haunches are frequently applied. The aim of this study is to analyse the influence of different modelling approaches for haunches on the distribution of internal forces and the resulting design implications. The importance of accurate joint modelling in the context of structural analysis and design is highlighted, with particular emphasis on safety, reliability, and economic efficiency in the execution of steel structures.
The paper is devoted to numerical analysis of the roof truss subjected to upward wind loading and braced at the tensioned top chord. Linear buckling analysis was performed for the beam and shell model of the structure. As a result, the influence of rotational connection stiffness between the brace and the top chord on truss stability was noted. A bi-axial strength testing machine was used to conduct the experimental tests of the rotational connection stiffness between selected steel profiles. The results in the form of measured structural displacements and rotations were presented. The static nonlinear analysis results obtained for the shell model of the structural connection were compared to the results obtained on the experimental set-up.
Rusztowania są konstrukcjami inżynierskimi i tak jak inne konstrukcje inżynierskie, w celu zapewnienia niezawodności, powinny być sprawdzone za pomocą analiz statyczno-wytrzymałościowych. Wykonanie takiej analizy wymaga stworzenia wiarygodnego schematu statycznego, który obecnie jest jednocześnie modelem numerycznym konstrukcji. W tym artykule jest opisany proces opracowywania takiego modelu numerycznego rusztowania, a w szczególności proces zdobywania informacji, niezbędnych do opracowania tego modelu. W przypadku rusztowań zaleca się, aby parametry schematu statycznego były przyjmowane na podstawie badań laboratoryjnych pojedynczych elementów (itp. podstawki, stojaki, stężenia,), wybranych zestawów elementów (sztywność pozioma pomostów) i połączeń. Na podstawie pomiarów wyznacza się sztywności (lub podatności) i nośności elementów. Na tej podstawie należy opracować model numeryczny, który w kolejnym kroku należy zweryfikować. Ta część procedury polega na porównaniu wyników obliczeń z wynikami pomiarów laboratoryjnych odpowiedzi reprezentatywnej sekcji konfiguracji rusztowania. Parametry zastosowane w zweryfikowanym modelu należy stosować podczas projektowania typowych (konfiguracje w dokumentacji producenta) i nietypowych rusztowań.
EN
Scaffoldings are engineering structures and, like other engineering structures, in order to ensure reliability, they should be checked using static-strength analyses. Performing such an analysis requires to create a reliable static scheme, which is currently also a numerical model of the structure. This paper describes the process of developing such a numerical model of scaffolding, and in particular the process of obtaining information necessary to develop this model. In the case of scaffolding, it is recommended that the parameters of the static scheme be adopted on the basis of laboratory tests of individual elements (e.g. base jacks, stands, bracings), selected sets of elements (horizontal stiffness of platforms) and joints. Based on the measurements, the stiffness (or flexibility) and load-bearing capacity of the elements are determined. On this basis, a numerical model should be developed and verified in the next step. This part of the procedure involves comparing the calculation results with laboratory measurement results of the response of a representative section of a system configuration. The parameters used in the verified model should be used to designe typical (configurations in the manufacturer’s documentation) and non-typical scaffoldings.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In Poland, until 2010, a number of buildings were built with the support structure of roofs in the form of timber trusses connections with punched metal plate fasteners. Standardisation changes, i.e. the introduction of Eurocodes in 2010, resulted in, among other things, increasing the values of recommended climatic loads. Due to the above, in structures built several years ago, the load capacity limit for both timber and fasteners is exceeded. Modernisation of structures with these trusses usually leads to the need to strengthen existing nodes. The issue of strengthening connections with punched metal plate fasteners is poorly recognised in experimental (failure) tests, and thus there are no detailed standard guidelines. The purpose of the experimental tests was to identify the behaviour of tension connections on metal plate fasteners and to evaluate the impact of the additional reinforcement in the form of perforated plates and screws. The analysis of the results obtained from the experimental tests allows us to conclude that the reinforced nodes achieved a much higher ultimate load than the one resulting from the design calculations.
PL
W Polsce do 2010 roku wybudowano szereg obiektów z konstrukcją nośną dachów w postaci drewnianych wiązarów z węzłami na płytki kolczaste. Zmiany normalizacyjne, tj. wprowadzenie w 2010 r. eurokodów dotyczących obciążeń, spowodowało między innymi zwiększenie wartości zalecanych obciążeń klimatycznych. W związku z powyższym w konstrukcjach wybudowanych kilka lat temu dochodzi do przekroczenia limitu nośności zarówno dla drewna, jak i łączników. Modernizacja obiektów z wiązarami drewnianymi, z reguły prowadzi do konieczności wzmacniania istniejących węzłów. Zagadnienie wzmacniania złączy na płytki kolczaste jest słabo rozpoznane w badaniach doświadczalnych (niszczących), a tym samym brak jest szczegółowych wytycznych normowych. Celem przeprowadzonych badań doświadczalnych było rozpoznanie zachowania się rozciąganych złączy na płytki kolczaste oraz oceny wpływu zastosowanego dodatkowego wzmocnienia w postaci płytek perforowanych i wkrętów. Analiza otrzymanych wyników badań doświadczalnych upoważnia do stwierdzenia, że wzmocnione węzły osiągnęły znacznie większe obciążenie granicznie niż to, które wynikało z obliczeń projektowych.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Kształtowanie układów warstw materiałowych przegród zewnętrznych i złączy budynku o niskim zużyciu energii nie powinno być przypadkowe, lecz opracowane na podstawie szczegółowych obliczeń i analiz parametrów fizycznych z uwzględnieniem przepływu ciepła w polu dwuwymiarowym (2D). W artykule przedstawiono autorski algorytm kształtowania układu materiałowego przegród zewnętrznych i ich złączy w aspekcie cieplno-wilgotnościowym oraz analizę parametrów fizycznych połączenia ściany zewnętrznej ze stropem w przypadku rożnych układów materiałowych.
EN
Shaping the material layers of the building envelope and joints with low energy consumption should not be accidental, but based on detailed calculations and analyzes of physical parameters, taking into account heat flow in a two-dimensional (2D) field. The article presents an original algorithm for shaping the material arrangement of external partitions and their joints in terms of heat and humidity, as well as an analysis of the physical parameters of the connection of the external wall with the ceiling with different material arrangements.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Purpose To evaluate the effectiveness of determining the strength of loose rings made, polymer laminate, using a 3-point bending test of rectangular material specimens differing in form and dimensions from actual structural components. Design/methodology/approach The analysis carried out indicated a method of quantitative evaluation that could be directly related to the operating conditions of the rings. A similarity relation between the critical states of the ring and the specimens subjected to bending tests was presented. The assumed hypothesis of maximum tensile stresses of the rigid outer laminate layers provided the basis for formulating a criterion for the allowable loads on the rings, depending on the assembly tension of the bolts and the operating pressure in the installation. Findings The results of the bending tests, both in the elastic and failure range of the samples, confirmed the validity of the hypothesis about the proportionality of the breaking stresses in the ring and the bending, cuboid sample, made of a similar laminate. Practical implications The area of dimensional optimisation of the joint with regard to its strength and stiffness criterion is indicated. Originality/value The method provides a basis for evaluating the strength and tightness of a flange connection by means of experimental testing of specimens made of a laminate similar to the material of the rings. The results of the 3-point bend tests allow for the substitution of difficult tests of complex assembly components such as rings in a flanged connection, including the operating conditions of the connection in a pressure piping system.
Artykuł przedstawia koncepcję oraz badania doświadczalne prototypowego połączenia poziomego prefabrykowanego zbiornika cylindrycznego. Połączenie zostało zaprojektowane na potrzeby przedsiębiorstwa Sienkiewicz MAT-BUD Sp. z o.o. Zaproponowane rozwiązanie łączenia elementów prefabrykowanych zbiornika nie wymaga wykonywania prac mokrych na miejscu budowy. Wykorzystuje ono krzywiznę płaszcza zbiornika cylindrycznego, umożliwiającą wprowadzenie śruby łączącej. Będący przedmiotem badań doświadczalnych łącznik zaprojektowano na siłę rozciągającą do 200 kN.
EN
The article presents the concept and experimental testing of a prototype connection of a horizontal, prefabricated cylindrical tank. The connection was designed for the Sienkiewicz MAT-BUD Sp. z o.o. company. The proposed solution for connecting prefabricated elements of the tank, does not require wet work on site. The proposed solution takes advantage of the curvature of the cylindrical tank shell, allowing the introduction of a connecting bolt. The connector, which is the subject of the experimental study, was designed for a tensile force of up to 200 kN.
Purpose: This paper describes the study of the connection with loose fixing composite rings of pipe flanges. The elastic properties of the joint components - gasket, pressure flanges, rings and fixing bolts were determined experimentally. Design/methodology/approach: The criterion of joint tightness was formulated. The constructed model was used to determine the analytical dependence of the joint leakage pressure on the assembly torque of bolts tightening. The correctness of the model was confirmed by the agreement of the analytical results with the experimental results. Findings: Quantitative characteristics were determined for the selected type of joint. Practical implications: The formulated conclusions indicate the possibility of using the model to support the design process and to select the structural parameters of the joint meeting the operational requirements and safety criteria. Originality/value: Produced with recycled materials using.
The article discusses the innovative concept of the over-expanded thermodynamic cycle, the author of which is the Polish engineer-designer Mirosław Szymkowiak. This cycle is realized on the basis of a new and innovative, previously unknown design, of a piston-crankshaft linkage mechanism with the aid of an additional element known as a rocker arm. Additionally, the proposed mechanism allows for a smooth change of the compression/expansion ratio of the engine during its operation. In the beginning, the earlier conceptions of the rocker engine developed by Szymkowiak were presented, and then the main construction assumptions and kinematic calculations were described. It was confirmed, that the developed linkage has big potential in improving the engine's thermal efficiency by approximately 12% relative. Additionally, it significantly reduces the exhaust gas pressure, when the exhaust valve is opened, therefore, contributes to the reduction of the noise emitted by the engine.
The work concerns the influence of the method of numerical modelling of the connections of the roof truss and vaults with the walls of historic masonry objects structures on the local stress distribution in the walls. At the outset, the need to search for rational modelling was justified due to the large size of the calculation models and the erroneous results obtained with oversimplification of the model. Four methods of modelling the connections between the walls and roof truss and vaults were analysed. The first method was to describe the elements of walls and foundations as solid elements, the ribs of the vaults and the roof truss as beam elements, and the vaulting webs as shell elements. The remaining methods 2-4 describe the walls as shell elements. In places where the walls join with the roof truss and vaults, fictitious/fictional elements in the form of rigid horizontally-oriented shells were used in model No. 2. In model No. 3, fictitious rigid horizontally-oriented shell elements in addition to local rigid vertically-oriented shells were used, while in model No. 4, only fictitious rigid vertically-oriented shell elements with stepwise decreasing protrusions were introduced. The best solution in terms of local stress distribution turned out to be the description of connections with fictitious shell elements in the case of model No. 4. This approach slightly increases the number of unknowns, and makes the results of stresses in the connection areas realistic in relation to full modelling with solid finite elements.
PL
Praca dotyczy wpływu sposobu numerycznego modelowania połączeń więźby dachowej i sklepień ze ścianami zabytkowych obiektów murowych na lokalny rozkład naprężeń w ścianach. Na wstępie uzasadniono potrzebę poszukiwań racjonalnego modelowania z uwagi na duże rozmiary modeli obliczeniowych lub błędnych wyników przy zbytnich uproszczeniach modelu. Przedstawiono aktualnie stosowane sposoby modelowania, w tym stosowanie sztywnych elementów skończonych między nieprzecinającymi się osiami konstrukcyjnymi elementów. Przeanalizowano cztery sposoby modelowania połączeń więźby dachowej i sklepień ze ścianami. Pierwszy sposób to opisanie elementów ścian i fundamentów elementami bryłowymi, żeber sklepień i więźby dachowej elementami belkowymi, a wysklepek sklepień elementami powłokowymi. Pozostałe sposoby 2-4 to opisanie ścian elementami powłokowymi. W miejscach połącznia ścian z więźbą dachową i ze sklepieniami w modelu No. 2 zastosowano fikcyjne elementy w postaci sztywnych powłok zorientowanych poziomo. W modelu No. 3 również wprowadzono fikcyjne sztywne powłoki poziome oraz lokalnie dodatkowo sztywne powłoki zorientowane pionowo, natomiast w modelu No. 4 wprowadzono tylko fikcyjne sztywne pionowe elementy powłokowe o skokowo zmiennym wysięgu. Najlepszym rozwiązaniem w zakresie rozkładu lokalnych naprężeń okazał się opis połączeń fikcyjnymi elementami powłokowymi w przypadku modelu No. 4. Takie podejście niewiele zwiększa liczbę niewiadomych, a urealnia wyniki naprężeń w rejonach połączeń w stosunku do pełnego modelowania bryłowymi elementami skończonymi.
Przedstawiono ogólną charakterystykę łączenia stalowych elementów cienkościennych oraz rozwiązania węzłów ram portalowych z kształtowników profilowanych. Omówiono czynniki wpływające na ich właściwości strukturalne oraz wskazano różnice w podejściu obliczeniowym względem węzłów doczołowych stosowanych w konstrukcjach z kształtowników walcowanych.
EN
General characteristics of joining thin-walled steel members were described and typical examples of joints in portal frames composed of cold-formed sections were presented. Factors influencing their structural properties were discussed and differences in the analytical approach comparing to endplate connections used for joining hot-rolled sections were mentioned.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper presents a research work on the process of emulsion separation by filtration-coalescence method in the presence of solid particles. A polyester PBT coalescence medium was used in experiments of water removal from diesel fuel. Apart from parameters representing the geometry and inherent properties of coalescence filters, the additional emulsion constituents such as surfactants and solid particles also affect the process. These constituent can cover fibres and they can also influence emulsion properties. It has been experimentally confirmed that contrary to surface active compounds, which stabilise the emulsion, the presence of specific solid particles decreased the system stability. If surface active compounds are present in the system, the influence of solid particles is different at the same concentration level depending on their type. The destabilization of emulsion due to the presence of Arizona dust was more pronounced. Although the presence of particles mitigated the effect of surfactants, their deposition in the filter media oppositely affected the coalescence process depending on solid type. Oleophilic iron oxide particles improved the separation efficiency of water from diesel fuel, while Arizona test dust had a negative impact on the separation process performance.
Nieprawidłowo zaprojektowane lub wykonane połączenia balustrad prowadzą do degradacji warstw wykończeniowych, powstawania nadmiernych przemieszczeń, zmniejszenia poczucia bezpieczeństwa mieszkańców, a nawet awarii budowlanych. W artykule wskazano na genezę wad, a także zbadano stan degradacji połączeń balustrad i wykończenia płyt balkonowych w budynku OWT po 21 latach eksploatacji. Ponadto przeanalizowano szereg współcześnie wykonywanych projektów balustrad oraz zweryfikowano obliczeniowo nośność połączeń w różnorodnych wariantach. Brak w aktualnych normach jednoznacznej wartości obciążeń przekazywanych na balustrady może powodować przekroczenie stanów granicznych w stalowych elementach kotwiących i prowadzić do ich degradacji lub awarii. Konsekwencją tych wad jest konieczność licznych napraw oraz pogorszenie komfortu mieszkańców. Istotne jest jednoznaczne określenie dopuszczalnych obciążeń działających na balustrady i opracowanie wytycznych sposobu ich montażu.
EN
Incorrectly designed or constructed balustrade connections lead to finish degradation, excessive displacement, reduced occupant safety and failure. The article points out the genesis of the faults, investigates the degradation state of the balustrade connections and balcony slab finishes in the OWT building after 21 years of operation. In addition, a number of modern balustrade designs were analysed and the load-bearing capacity of the connections in different variants was verified computationally. The lack of a clear value in the current standards for loads transferred to balustrade elements can cause limit states to be exceeded in steel anchoring elements and lead to degradation or failure. The consequence of failure is repairs and reduced comfort for residents. It is important to clearly define the permissible loads for balustrades and their installation guides.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.