This paper presents the results of the static analysis of a reinforced concrete observation tower conducted using the finite element method. The tower structure was designed in four variants. A comparative analysis of internal forces in the reinforced concrete elements of the tower structure was carried out, focusing on axial forces in the columns and the shaft, as well as radial and tangential moments in the slabs of the observation platforms and the restaurant slab.
PL
W artykule przedstawiono wyniki analizy statycznej żelbetowej wieży widokowej, przeprowadzonej metodą elementów skończonych. Konstrukcję wieży zaprojektowano w czterech wariantach. Wykonano analizę porównawczą sił wewnętrznych w żelbetowych elementach konstrukcji wieży, głównie sił podłużnych w słupach i trzonie oraz momentów promieniowych i stycznych w płytach platform widokowych i restauracji.
Composite bridges made of rolled steel sections with spans of up to approx. 40 meters are increasingly being constructed. Girders may act as simply supported at the stage of concrete deck casting. The paper presents a method for performing a static analysis to ensure the correct solution of the temporary bracings. The necessity of using bracings is shown, along with the limited effectiveness of using only anti‑rotational bracings. The frequent need for horizontal bracings is highlighted.
PL
Coraz częściej budowane są mosty zespolone z kształtowników walcowanych o rozpiętości do ok. 40 m, które na czas betonowania płyty pomostowej pracują jako swobodnie podparte. Przedstawiono sposób wykonywania analizy statycznej prowadzącej do poprawnego doboru układu stężeń i zwymiarowania elementów. Wykazano konieczność stosowania stężeń oraz tylko częściową skuteczność stosowania wyłącznie stężeń antyrotacyjnych i wskazano na częstą konieczność stosowania stężeń poziomych.
The static and strength analysis of three variants of the supporting structure of storage hall racks using BIM modeling was presented in the work. Based on the structure model, three variants were adopted, the static diagrams of which were presented in the paper and subjected to the same loads. A comparative criterion was proposed, based on which the most advantageous variant from the point of view of the structure’s operation was selected. The BIM model information exchange was carried out using the IFC format. The analysis of the results and conclusions were included in the paper.
PL
Przedstawiono analizę statyczno-wytrzymałościową trzech wariantów konstrukcji wsporczej regałów hali magazynowej z wykorzystaniem modelowania BIM. Na podstawie modelu konstrukcji przyjęto trzy warianty, których schematy statyczne przedstawiono w pracy i poddano takim samym obciążeniom. Zaproponowano kryterium porównawcze, na podstawie którego dobrano wariant najbardziej korzystny z punktu widzenia pracy konstrukcji. Wymiana informacji modelu BIM odbywała się z wykorzystaniem formatu IFC. W pracy przedstawiono analizę wyników oraz wnioski.
Rozpoznanie układu konstrukcyjnego obiektu zabytkowego może być oparte na wielu czynnościach pomiarowych i diagnostycznych. Jedną z metod przydatnych w identyfikacji i ocenie stanu zagrożenia bezpieczeństwa konstrukcji jest korelacja między deformacją a układem zarysowania ścian, sklepień, filarów czy łęków. Takie badanie przeprowadzono w XVIII-wiecznej kaplicy zamkowej w Otyniu, dla której wykonano skan laserowy generujący chmurę punktów stanowiących podstawę analizy. W obszarze sklepień zlokalizowane były liczne zarysowania i deformacje, których analiza i korelacja mogą posłużyć do podjęcia dalszych decyzji w zakresie konserwacji konstrukcyjnej obiektu. Analiza pozwoliła odkryć, że układ zarysowania jest bezpośrednio powiązany z deformacją globalną obiektu, oraz wskazała, które strefy są szczególnie wytężone i wymagają wzmocnienia w zakresie przyszłych prac budowlano-konserwatorskich.
EN
The identification of the structural system of a historical building may be based on many measurement and diagnostic actions. One of the methods useful in identifying and assessing the safety of the structure is correlation between deformation and cracking pattern of walls, vaults, pillars and arches. Such a study was carried out in the eighteenth century castle chapel in Otyń, for which a laser scan was performed generating a cloud of points constituting the basis for the analysis. In the area of the vaults, numerous cracks and deformations were located, the analysis and correlation of which is the basis for further decisions in the field of the structural conservation of the structure. The analysis showed that the cracking pattern is directly related to the global deformation of the structure and indicated which zones are particularly utilized and require reinforcement in the scope of future construction and conservation works.
This paper presents a modern method of detecting unstable states in ladder programs. Ladder programs are standard formalism used in a wide range of automation applications, especially in railway signaling systems. This formalism is characterized by a lack of explicit program control flow, which can result in the presence of unstable states. A state is unstable, if it leads to cyclic state transitions not anticipated by the designer (loop). The presence of unstable states is one of the possible program defects. This kind of defect is hard to detect and can harm program reliability. The presence of unstable states can be verified with formal methods by the construction of a ladder program model and analysis of its properties. The authors propose a method of static analysis of ladder programs by translating them into predicate logic formulas and construction of formulas expression stability of the program, which can be analyzed with SAT solvers. The presented method allows for automatic verification of the presence of unstable states in the program. The method is conservative (i.e., it concludes that the program has no unstable states only if it is the case). Preliminary experiments performed by authors with a Z3 solver indicate that the method is suitable for use for verification of interlocking programs of computer-based railway signaling systems.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the paper, two parameters – stiffness and flexibility – are considered as static characteristics of bridge structures. Stiffness is referred to as the effect of variable load. It is related to the dynamic characteristics of bridges. Flexibility is the inverse of stiffness. Flexibility as a function of time is used to analyze rheological processes, including structural degradation. Owing to the analysis of the relationship between these quantities, an algorithm was created for estimating flexibility based on the stiffness of the object, since the latter value is easier to obtain. In this work, analyses based on computational models of cantilever bridges were performed. The results can be used for other types of bridges, including those with small and medium spans and variable height.
PL
W artykule rozpatruje się dwa parametry – sztywność i podatność – jako statyczne charakterystyki konstrukcji mostowych. Sztywność jest określana jako skutek obciążenia zmiennego. Jest ona związana z charakterystyką dynamiczną mostów. Odwrotnością sztywności jest podatność. Podatność jako funkcja czasu służy do analizy procesów reologicznych, w tym degradacji konstrukcji. Dzięki analizie związku tych wielkości utworzono algorytm szacowania podatności na podstawie sztywności obiektu, jako że jej wartość jest łatwiejsza do uzyskania. W pracy przedstawiono analizy oparte na modelach obliczeniowych mostów wspornikowych. Wyniki analiz mogą być wykorzystane do innych rodzajów mostów, również o małych i średnich rozpiętościach, w tym o zmiennej wysokości.
W artykule przedstawiono wymiarowanie wieloprzęsłowej płyty pomostu wiaduktu drogowego zgodnie z normami dla stanów granicznych nośności oraz użytkowalności. Po zwymiarowaniu wybranych elementów konstrukcyjnych obiektu dokonano analizy wykresów sił wewnętrznych przed i po redystrybucji spowodowanej zarysowaniem przekroju podporowego.
EN
The article presents the dimensioning of a multi-span bridge deck slab of a road viaduct according to standards for ultimate and serviceability limit states. After dimensioning selected structural elements of the object, the analysis of the diagrams of internal forces before and after thier redistribution caused by scratching of the support section, was carried out.
W analizowanym zadaszeniu zbiornika o średnicy 36 m, elementy z laminatów kompozytowych składają się na samonośne przekrycie jezdne. Jednostajny ruch obrotowy przekrycia determinuje pracę zgarniacza w osadniku. Po odbiorze obiektu, ujawniły się wady uniemożliwiające prawidłowe użytkowanie przekrycia, a tym samym osadnika. Kołnierz z laminatu, na kolumnie centralnej, służący do podparcia, a także do centrowania przekrycia podczas ruchu obrotowego, doznał odkształceń, które doprowadziły do zatrzymania. Deformacja kołnierza powoduje uniesienie części kół jezdnych, a także przemieszczenia radialnie całego przekrycia na zbiorniku. Przekrycie zbiornika pozostało szczelne. Konstruowanie przekryć dachowych z laminatów kompozytowych w zbiornikach na ścieki jest uzasadnione trwałością, nośnością, odpornością chemiczną i biologiczną oraz niskim ciężarem własnym kompozytów. Elementy nośne takich konstrukcji muszą być zaprojektowane z uwzględnieniem rzeczywistej sztywności kompozytów.
EN
The 36-meter-diameter tank canopy is composed of composite laminate elements that form a self-supporting mobile roof structure. The uniform rotational movement of the roof determines the operation of the scraper in the settling tank. However, defects were discovered just after the facility was accepted, which prevented the proper movement of the roof and, consequently, the use of the settling tank. The support collar made of laminate, located on the central column and used for centering the roof during rotation, suffered deformations that caused the stoppage. The deformation of the flange caused some of the running wheels to lift, as well as radial displacement of the entire roof structure. The tank roof remained tight. The use of composite laminate roofing in wastewater tanks is justified due to its durability, load-bearing capacity, chemical and biological resistance, and low dead weight. When designing the primary elements of such structures, it is important to consider the actual stiffness of the composites.
W artykule przeprowadzono analizę porównawczą wytężenia elementów konstrukcyjnych jednonawowej, jednokondygnacyjnej hali stalowej obliczanych według: klasycznego modelu wydzielonych ustrojów płaskich oraz globalnego zaawansowanego modelu przestrzennego konstrukcji uwzględniającego mimośrody połączenia płatwi dachowych, rygli ściennych i stężeń. Schemat konstrukcyjny hali dobrano w taki sposób, aby można było obliczać i wymiarować elementy obiektu, wydzielając w nim klasyczne ustroje płaskie. Przeprowadzone analizy pozwoliły na identyfikację jakościową i ilościową różnic w wytężeniu głównych elementów ustroju konstrukcyjnego obliczanych według obu modeli oraz umożliwiły lepsze zrozumienie niedoskonałości uproszczonego, płaskiego modelu obliczeniowego i związane z tym ryzyka. Artykuł dostarcza praktycznych wskazówek dla inżynierów. Pozwala na świadomy wybór pomiędzy płaskim modelem obliczeniowym o stosunkowo małej pracochłonności i krótkim czasie obliczeń, oraz zaawansowanym przestrzennym modelem obliczeniowym wymagającym większego nakładu pracy na jego przygotowanie i czasu na przeprowadzenie obliczeń.
EN
The paper carries out a comparative analysis of the load capacity of the structural elements of a single-bay, single-storey steel hall calculated according to the following: the classical model of separated planar structures and the global advanced spatial model of the structure taking into account the eccentricities of the connection of roof purlins, wall rafters, and bracing. The structural scheme of the hall was selected in such a way that the elements of the structure could be calculated and dimensioned by separating the classical planar structures in it. The analyses conducted allowed for the qualitative and quantitative identification of differences in the effort coefficient of the main elements of the structural system calculated according to both models and enabled a better understanding of the imperfections of the simplified, plane calculation model and the associated risks. The article provides practical guidance for engineers. It allows an informed choice between a flat computational model with relatively low labour intensity and short computation time, and an advanced spatial computational model requiring more preparation and computation time.
W pracy poruszono zagadnienie wpływu wyniosłości przekrycia wielkopowierzchniowej hali, zbudowanego z jednowarstwowej siatki prętów opartej na słupach, na otrzymywane wyniki statyczne oraz stateczności układu. Stworzono trzy przestrzenne modele o zmiennej wysokości łuku i zastosowanych słupów, które obciążono zgodnie z zaleceniami Eurokodów. Następnie przeprowadzono analizę statyczno-wytrzymałościową z uwzględnieniem nieliniowości geometrycznej elementów oraz bez uwzględnienia tej nieliniowości. Przedyskutowano wpływ nieliniowości geometrycznej na otrzymywane wyniki statyczne. Omówiono rolę sposobu rozmieszczenia stężeń w przestrzennej pracy układu. Na podstawie analizy wyboczeniowej uzyskano wartości współczynników krytycznych przy różnych sposobach obciążania. W końcowej części pracy przedyskutowano problem wpływu wysokości przekrycia walcowego i podatności zastosowanego podparcia na sztywność i pracę konstrukcji.
EN
The paper addresses the issue of the influence of the height of the roof covering of a large hall built of a single-layer grid of bars supported on columns on the obtained static results and the stability of the system. Three spatial models, with variable height of the arch and the applied columns, were created and loaded according to the recommendations of the Eurocodes. Then, a static-strength analysis was carried out with and without taking into account the geometric nonlinearity of the elements. The influence of the geometric nonlinearity on the obtained static results was discussed. The role of the method of placing braces in the spatial work of the system was discussed. Based on the buckling analysis, the values of critical coefficients were obtained for different loading methods. The final part of the paper discusses the problem of the influence of the height of the cylindrical roof covering and the flexibility of the applied supports on the stiffness and work of the structure.
The article presents the validation of two methods for analyzing the aerodynamic properties of the aircraft wing concerning aeroelastic effects. The first method is based on low-cost computational models (Euler-Bernoulli Beam Model and Vortex Lattice Method [VLM]). Its primary objective is to estimate the wing’s deformation early in the design stages and during the automatic optimization process. The second one is a method that uses solutions of unsteady Navier-Stokes equations (URANS). This method suits early design, particularly for unconventional designs or flight conditions exceeding low-fidelity method limits. The coupling of the flow and structural models was done by Radial Basis Functions implemented as a user-defined module in the ANSYS Fluent solver. The structural model has variants for linear and nonlinear wing deformations. Features enhancing applicability for real-life applications, such as the definition of deformable and nondeformable mesh zones with smooth transition between them, have been included in this method. A rectangular wing of a high-altitude long-endurance (HALE) aeroplane, built based on the NACA 0012 profile, was used to validate both methods. The resulting deflections and twists of the wing have been compared with reference data for the linear and nonlinear variants of the model.
Wiadukty w ciągu Trasy Łazienkowskiej nad ulicą Paryską w Warszawie funkcjonują prawie pięćdziesiąt lat. Obecnie trwają przygotowania do ich rozbiórki. W artykule przestawiono niektóre powody, które mogły przyczynić się do podjęcia przez zarządcę decyzji o wymianie konstrukcji.
EN
Viaducts along Trasa Łazienkowska (municipal expressway) in Warsaw are used almost 50 years. Their technical behavior is critical. The paper presents causes of making decision to demolish them and build new one.
A mathematical model is developed for static analysis of small-scale thinwalled beams having arbitrary cross sections. Constitutive relations of the thin-walled beams are defined upon the two-phase local-nonlocal mixture model with integral formulation. The developed model includes flexural-torsional coupling and warping effects. Governing equations of the thin-walled beams having nonlocal property are derived by using the principle of minimum potential energy. The displacement based finite element method is used to solve both local and nonlocal part of the model. The effect of the nonlocal parameters on the static behavior of micro-scale thin-walled beams having closed and open cross-sections is examined and discussed for various nonlocal parameters and boundary conditions.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Metaprogramming, the practice of writing programs that manipulate other programs at compile-time, continues to impact software development; enabling new approaches to optimisation, static analysis, and reflection. Nevertheless, a significant challenge associated with advanced metaprogramming techniques, including the constexpr functionality introduced to C++ in 2011, is an increase in compilation times. This paper presents ClangOz, a novel Clang-based research compiler that addresses this issue by evaluating relevant constant expressions in parallel, thereby reducing compilation time.
Materiały budowlane absorbują kapilarnie wilgoć, gdy mają z nią bezpośrednią styczność. W artykule przedstawiono analizę statyczną mocowania zabezpieczających barier w uszkodzonych loggiach budynków 5-kondygnacyjnych, wykonanych w technologii uprzemysłowionej z elementami technologii tradycyjnej, zrealizowanych w latach osiemdziesiątych XX w. Źle wyprofilowane zabezpieczenie połączenia elementów stalowych balustrad z konstrukcją murową wielokrotnie jest głównym transporterem wody w strukturę muru, a co za tym idzie powoduje pogorszenie parametrów wytrzymałościowych i statycznych zaprojektowanych połączeń. W analizie wytrzymałościowej przedstawiono wykorzystanie programów MES oraz role poprawnie przeprowadzonych badań in situ.
EN
Building materials absorb moisture by capillary action when in direct contact with it. The article presents a static analysis of fastening of protective barriers in damaged logs of 5-storey buildings, made in industrialized technology with elements of traditional technology, implemented in the 1980s. Badly profiled protection of the connection of steel railings with the masonry structure, many times it is the main transport of water into the wall structure and thus causes deterioration of the strength and static parameters of the designed connections. The use of MES programs and the roles of correctly conducted In situ tests were presented in the strength analysis.
Prosthetic legs are mainly used to perform leg amputations more easily and sometimes the appearance is similar to a real leg. Different types of legs have been developed in recent days to be used in specific fields like running, cycling in sports and normal walking. The selection of materials and load bearing capacity of a leg determines its usage for any field of application. The behavior of prosthetic legs can be assessed properly by performing a finite element analysis on it with varying material properties and loads before it undergoes a designing and manufacturing stage. In the current study, Al alloy, Ti alloy, unidirectional Carbon fiber epoxy (UDCFE) and combined composite material which include (CF, UDCFE and Ti alloy) are used as materials for the prosthetic leg. A prosthetic leg model of C Type with its main parts being the sleeve, the rod and the base foot was designed initially by using the Solid Works 2010 software and the assembled file was imported to Ansys Workbench 2020 to perform a static and fatigue analysis. The static analysis was performed under four different load conditions, i.e. 60 kg, 70 kg, 80 kg and 90 kg, considering the different human weights of the body. A fatigue analysis was done by using the Soderberg method and applying a sinusoidal varying load for low cycle fatigue conditions. Theoretical calculations were also performed at various inclinations of foot 10°, 20°, and 30° with the ground and stresses were evaluated using finite element equations. The results obtained theoretically were compared with the analytical results. The best material which provided the lesser value of deformation and sustaining more loads with a lower value of the damage factor was selected for the design. Further experimental studies were suggested based on the results obtained from this work.
W pracy przedstawiono analizę statyczną stalowej hali zbudowanej z jednowarstwowej siatki prętów o kształcie walcowym zamocowanej na sztywno na słupach. Za pomocą sześciu modeli przestrzennych zbadano wpływ wprowadzenia do układu przepon w postaci przestrzennej siatki prętów i ich lokalizacji w konstrukcji na uzyskiwane wartości naprężeń i przemieszczeń. Uzyskane wyniki przedyskutowano, a wnioski poparto analizą wyboczeniową układu.
EN
The paper presents the static analysis of a steel hall made of a single-layer cylindrical bar mesh connected rigidly on poles. Using six 3D numerical models, the influence of introducing diaphragms in the form of a spatial mesh of bars into the system and their location in the structure on the obtained results of stresses and displacements was considered. The obtained results were discussed and the conclusions were supported by the buckling analysis of the system.
W niniejszej pracy przeprowadzono analizę statyczną i rozwiązano zagadnienie własne dla modeli przestrzennych billboardów o trzech różnych geometriach i powierzchniach tablicy reklamowej. W oparciu o uzyskane wyniki przedyskutowano wpływ zastosowanego kształtu konstrukcji na wartości naprężeń i przemieszczeń w układzie. Uzyskane wartości częstotliwości wraz z formami drgań dla poszczególnych postaci opatrzono stosownym komentarzem.
EN
In the presented paper the results of static analysis are presented as well as the eigenproblem solution for 3D models of billboards with three different forms of their geometry and dimensions of advertising board. Based on these data, the influence of the applied structure shape on the values of stresses and displacements identified in such billboards is discussed. The determined values of the natural frequencies, and also the forms of vibrations specific for individual modes are provided with an appropriate commentary.
W stale rozwijających się miastach konieczne staje się poszukiwanie nowych ciągów komunikacyjnych, mających na celu zaspokojenie potrzeb mieszkańców miasta. Na przykładzie mostu na rzece Bystrzycy w Lublinie przeanalizowano historię wcześniejszych obiektów, a także możliwości budowy nowego obiektu mostowego. Do analizy przyjęto założenia i wykorzystano program Midas Civil 2020. Pozwoliło to na opracowanie koncepcji budowy mostu. Po czym rozważaniu poddano walory estetyczne obiektu, gdyż ma to bezpośredni wpływ na postrzeganie mostu i jego otoczenia. Wnioski przedstawiają zarówno wady, jak i zalety przyjętych rozwiązań.
EN
In constantly developing cities, it is becoming necessary to look for new transportation routes to meet the needs of city residents. Using the example of the bridge over the river Bystrzyca in Lublin, the history of previous structures was analyzed, as well as the possibility of building a new bridge structure. For the analysis, assumptions were made and the Midas Civil 2020 program was used. This allowed the development of a concept for the construction of the bridge. Afterwards, the aesthetic qualities of the structure were considered, as they have a direct impact on the perception of the bridge and its surroundings. The conclusions present both advantages and disadvantages of the adopted solutions.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Static shearing, drawing, and dynamic impact test schemes of carbon fber reinforced polymer (CFRP)/aluminum alloy (Al) bolt joint were designed. The fnite element model of the CFRP/Al bolt joint was established, and the failure modes of the joints under the static and dynamic impact conditions were analyzed. The structure, lay-up, and connection parameters of the joint were defned as design variables, and the static and dynamic impact performance indicators of the joint and the lay-up numbers of the CFRP sheet were defned as optimization objectives. Integrated multiobjective optimization was conducted for joints, employing the radial basis function neural network (RBFNN) surrogate model, elitist nondominated sorting genetic (NSGA-II) algorithm, and entropy-technique for order preference by similarity to ideal solution (E-TOPSIS) decision method. The best trade-of solution was obtained, and the optimal design variables were determined. The optimized joint was fabricated, and static and dynamic impact tests were carried out. The test and simulation results were compared to verify the efectiveness of simulation and optimization.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.