Minimum weight design of composite floors under human induced vibrations

• Autorzy: Blachowski B. , Gutkowski W

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2014.25

Warianty tytułu

PL

Dyskretna optymalizacja stropów zespolonych poddanych drganiom wywołanych przez ludzi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper is concerned with a minimum weight design of composite floors subjected to dynamic loading, deriving from the rhythmic activity of a group of people. The floor structure consists of concrete slab cast, on thick trapezoidal deck, which is supported by a grid of steel beams. The structure is vibration-prone and exhibits a number of natural frequencies, which are within a range of loading function. Minimum weight design consists in assigning, from catalogues of prefabricated plates and beams appropriate elements assuring fulfillment of imposed constraints on displacements and accelerations. Applied, practical discrete optimization method is based on graph theory and finite element analysis. Efficiency of the proposed design is demonstrated in an example of real-world engineering structure.

PL

W pracy przedstawiono optymalizację ze względu na minimum ciężaru stropów zespolonych poddanych dynamicznym obciążeniom wywoływanym przez rytmicznie poruszającą się grupę ludzi (np. podczas ćwiczeń). Rozpatrywana konstrukcja stropu składa się z płyty żelbetowej wylewanej na szalunku traconym w postaci blachy trapezowej, która z kolei oparta jest na kształtownikach stalowych. Taka konstrukcja stropu jest podatna na drgania i posiada wiele częstotliwości własnych znajdujących się w zakresie wymuszeń dynamicznych. Proponowana w pracy minimalizacja ciężaru polega na doborze grubości płyty żelbetowej z określonego zestawu grubości oraz doborze belek stalowych z katalogu profili walcowanych, całość przy spełnieniu nałożonych ograniczeń na naprężenia, przemieszczenia i przyspieszenia. Efektywność metody została zaprezentowana na przykładzie rzeczywistej konstrukcji inżynierskiej tego typu.

Słowa kluczowe

EN

composite floor; steel-reinforced concrete structure; designing; minimum weight; dynamic loading; vibration; finite elements method

PL

strop zespolony; konstrukcja stalowo-żelbetowa; projektowanie; ciężar minimalny; obciążenie dynamiczne; drganie; metoda elementów skończonych

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2014
• Tom: z. 61, nr 2
• Strony: 5--14
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Blachowski B.

• Institute of Fundamental Technological Research, Warsaw

autor

Gutkowski W

• Institute of Mechanised Construction and Rock Mining, Warsaw

Bibliografia

• [1] Bachmann H. and Amman W.: Vibrations In Structures: Induced by Man and Machines, IABSE, 1987.
• [2] Blachowski B., Gutkowski W.: A hybrid continuous-discrete approach to large discrete structural optimization problems, Structural and Multidisciplinary Optimization, vol. 41, Issue 6, 2010, pp.965-977.
• [3] Blachowski B., Gutkowski W.: Graph based discrete optimization in structural dynamics, Bulletin of the Polish Academy of Sciences, Technical Sciences, Vol. 62, No. 1, 2014, pp.91-102.
• [4] BS 6472:1992 Guide to evaluation of human exposure to vibration In building (1 Hz to 80 Hz), British Standards Institution, 1992.
• [5] ISO 10137 Bases for design of structures – Serviceability of buildings against vibration, International Organisation for Standardization, 2007.
• [6] Smith A.L., Hicks S.J., Devine P.J., Design of floors for vibration: A new approach, Revised Edition, SCI Publication P354, 2009.