Numerical models for the evaluation of natural vibration frequencies of thermo-modernized building walls

• Autorzy: Kuźniar K. , Zając M.

Identyfikatory

DOI

10.2478/ace-2018-0041

Warianty tytułu

PL

Modele numeryczne do oceny częstotliwości drgań własnych ścian budynków po termomodernizacji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

As a result of the necessity to improve energy properties of prefabricated buildings, their thermo-modernizations are performed. In the paper various approaches to the modelling of prefabricated load bearing walls before and after thermo-modernization are presented. Simple one layer models with extra mass from ceilings and equivalent stiffness as well as multilayer ones are taken into consideration using the finite element method software. Values of the natural frequencies of the wall horizontal vibrations calculated using the various models, are compared. It was proved that even the very simple model with equivalent stiffness allows to compute natural vibration frequencies of wall with acceptable accuracy for engineering practice.

PL

W niniejszej pracy pokazano różne podejścia do modelowania prefabrykowanych ścian nośnych przed i po termomodernizacji. Wykorzystując metodę elementów skończonych rozważono proste, jednowarstwowe modele o zastępczej sztywności oraz modele wielowarstwowe. Porównywano częstotliwości ich poziomych drgań własnych. Rozważono wysoką, typową prefabrykowaną ścianę nośną systemu budownictwa prefabrykowanego WWP – 10.8m szerokości i 29.7m (11 kondygnacji x 2.7m) wysokości. Każda płyta prefabrykowana składa się z trzech warstw: nośnej, izolacji cieplnej i elewacyjnej. Dodatkowe warstwy wynikające z termomodernizacji tworzą: zbrojona zaprawa, styropian i siatka z włókien szklanych.

Słowa kluczowe

EN

numerical model; thermo-modernized wall; natural vibration frequency; finite element method; FEM

PL

model numeryczny; termomodernizacja ścian; częstotliwość drgań własnych; metoda elementów skończonych; MES

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 64, nr 4/I
• Strony: 3--14
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Kuźniar K.

• Institute of Technology, Pedagogical University of Cracow, Cracow, Poland

autor

Zając M.

• Institute of Technology, Pedagogical University of Cracow, Cracow, Poland

Bibliografia

• [1] H. G. Allen., “Analysis and design of structural sandwich panels”, Pergamon Press 1969.
• [2] R. J. Bathurst, S. Zarnani, A. Gaskinszósty, “Shaking table testing of geofoam seismic buffers”, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Elsevier, Vol. 27, No. 4, pp. 324-332, 2007.
• [3] B. Blache, J. L. Salagnac, “Modernizacja budynków z płyt prefabrykowanych: doświadczenia francuskie”, Materiały konferencyjne, Mrągowo, 3-5 listopada 1999 r., Instytut Techniki Budowlanej, pp. 43-74, Warszawa 1999.
• [4] C. Cardoso, S. Jalali, ”Thermal performance characterization of na modular system for facade”, Key Engineering Materials, Vol. 634, pp. 62-71, 2015.
• [5] R. Ciesielski, K. Kuźniar, E. Maciąg, T. Tatara, ”Empirical formulae for fundamental natural periods of buildings with load bearing walls”, Archives of Civil Engineering, Vol. 38, No. 4, pp. 291-299, 1992.
• [6] J. M. Davies (Editor), “Lightweight sandwich constructions”, Blackwell Science Ltd. 2001.
• [7] Z. Dzierżewicz, W. Starosolski, “Precast concrete panel building systems in Poland in the years 1970-1985”, Wolters Kluwer Polska, Warsaw, Poland, 2010 (in Polish).
• [8] D. Hartman, M. E Greenwood., D. M. Miller, “High Strength Glass Fibres”, AGY Technical Paper, USA, 2006.
• [9] H. D. Hegner, “Wielkie osiedla i budynki wielkopłytowe – wizja przyszłości!?”, Materiały konferencyjne, Mrągowo, 3-5 listopada 1999 r., Instytut Techniki Budowlanej, pp. 73-106, Warszawa 1999.
• [10] ITB instruction, “External thermal insulation composite systems”, Building Research Institute, Warsaw, Poland, 2002 (in Polish).
• [11] K. Kuźniar, E. Maciąg, T. Tatara, “Prediction of Building Foundation Response Spectra from Mining-Induced Vibrations using Neural Networks”, Mining & Environment, Vol. 4, No. 4, pp. 50-64, 2010.
• [12] M. Liping, W. Ying, J. Quan, Z. Chunzhi, Z. Ping, “Evaluation and Selection Research on External Wall Insulation Materials Based on Green Building Energy Conservation”, Materials Science Forum, Vol. 814, pp 524-532, 2015.
• [13] E. Maciąg, K. Kuźniar, T. Tatara, ”Response Spectra of Ground Motions and Building Foundation Vibrations Excited by Rockbursts in the LGC Region”, Earthquake Spectra, Vol. 32, No. 3, pp. 1769-1791, 2016.
• [14] P. Nowak, M. Skłodkowski, “Multicriteria Analysis of Selected Building Thermal Insulation Solutions”, Archives of Civil Engineering, Vol. 62, No. 3, pp. 137-148.
• [15] A.M. Papadopoulos, E. Giama. “Environmental performance evaluation of thermal insulation materials and its impact on the building”, Building and Environment, Vol. 42, pp. 2178–2187, 2007.
• [16] G. Woltman, D. Tomlinson, A. Fam, “Investigation of Various GFRP Shear Connectors for Insulated Precast Concrete Sandwich Wall Panels”, Journal of Composites for Construction”, Vol. 17, No. 5, pp. 711-721, 2013.
• [17] Release 11.0 Documentation for Ansys, 2007.
• [18] D. Zenkert , “An Introduction to Sandwich Construction”, Eastbourne, EMAS 1995.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).