Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Impact of support closed section ribs on the critical moment for lateral torsional buckling of steel beams

Piotrowski R., Szychowski A.

Structure and Environment

|

2018

|

Vol. 10, no. 1

5--18

EN

The study presents the results of theoretical investigations into the effect produced by support closed section ribs on the critical moment for lateral torsional buckling (Mcr) of bisymmetric I-beams. Elastic restraint against warping, at the site of support, was provided by closed section ribs made from selected rolled profiles (longitudinally cut circular tubes, angles, and channels). Detailed calculations were made for beams under uniform load applied to the top flange of the section. The results obtained in the investigations were compared with the values obtained for beams with end plate. The analysis was conducted of the impact of ribs on the increase in the critical resistance of beams. Analytically estimated critical moments for lateral torsional buckling were verified using FEM tools (LTBeamN, Abaqus).

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań teoretycznych wpływu podporowych żeber zamkniętych na moment krytyczny zwichrzenia (Mcr) belek o bisymetrycznym przekroju dwuteowym. Sprężyste zamocowanie przeciw spaczeniu w miejscu podparcia stanowiły żebra o przekroju zamkniętym, które wykonano z wybranych profili walcowanych (podłużnie rozcięte rury, kątowniki, ceowniki). Obliczenia szczegółowe wykonano dla belek obciążonych równomiernie obciążeniem przyłożonym do półki górnej przekroju. Uzyskane wyniki porównano z wartościami otrzymanymi dla belek z żebrowaniem w postaci blachy czołowej. Przeprowadzono analizę wpływu żeber na zwiększenie nośności krytycznej belek. Oszacowane analitycznie momenty krytyczne zwichrzenia zweryfikowano za pomocą MES (LTBeamN, Abaqus).

2

Stability and resistance of steel continuous beams with thin-walled box sections

Brzezińska K., Szychowski A.

Archives of Civil Engineering

|

2018

|

Vol. 64, nr 4/I

123--143

EN

The issues of local stability and ultimate resistance of a continuous beam with thin-walled box section (Class 4) were reduced to the analysis of the local buckling of bilaterally elastically restrained internal plate of the compression flange at longitudinal stress variation. Critical stress of the local buckling was determined using the so-called Critical Plate Method (CPM). In the method, the effect of the elastic restraint of the component walls of the bar section and the effect of longitudinal stress variation that results from varying distribution of bending moments were taken into account. On that basis, appropriate effective characteristics of reliable sections were determined. Additionally, ultimate resistances of those sections were estimated. The impact of longitudinal stress variation and of the degree of elastic restraint of longitudinal edges on, respectively, the local buckling of compression flanges in the span section (p) and support section (s) was analysed. The influence of the span length of the continuous beam and of the relative plate slenderness of the compression flange on the critical ultimate resistance of box sections was examined.

PL

W niniejszej pracy zajęto się wyznaczeniem nośności belki ciągłej o cienkościennym przekroju skrzynkowym z uwzględnieniem dokładniejszego modelu obliczeniowego. Wzięto pod uwagę zarówno efekt sprężystego zamocowania ścianki najsłabszej (płyty krytycznej CP) w ściankach usztywniających (płytach usztywniających RPs) jak również wzdłużną zmienność naprężeń wywołaną zmiennością momentów zginających. Do analizy przyjęto sytuację stałego przekroju skrzynkowego na całej długości belki. W takim przypadku, o nośności belki ciągłej decyduje skrajne przęsło. Zagadnienie stateczności lokalnej i nośności granicznej belki ciągłej sprowadzono do analizy wyboczenia lokalnego obustronnie sprężyście zamocowanej płyty przęsłowej pasa ściskanego przy występowaniu wzdłużnej zmienności naprężeń. Naprężenia krytyczne wyboczenia lokalnego wyznaczono metodą płyty krytycznej (Critical Plate Method „CPM” [12]), w której uwzględniono efekt sprężystego zamocowania ścianek składowych przekroju pręta oraz efekt wzdłużnej zmienności naprężeń. Na tej podstawie wyznaczono „lokalną” nośność krytyczną (McrL), określającą zakres dokrytycznego zachowania się przekroju (stanowiącą granicę ważności technicznej teorii prętów cienkościennych o sztywnym konturze) oraz odpowiednie charakterystyki efektywne miarodajnych przekrojów (przęsłowego i podporowego). Nośności graniczne (Meff) przekrojów oszacowano metodą szerokości efektywnej przy następujących założeniach [12]: a) smukłość płytową pasa ściskanego (płyty krytycznej CP) wyznaczono na podstawie naprężeń krytycznych obliczonych z uwzględnieniem efektu obustronnego sprężystego zamocowania płyty w środnikach przekroju oraz przy uwzględnieniu wzdłużnej zmienności naprężeń, b) dla środników (płyt usztywniających RPs), na tych samych krawędziach przyjęto podparcie przegubowe, c) warunki brzegowe na drugiej krawędzi przęsłowej RP mają na ogół nieznaczny wpływ na wynik obliczeń, (konserwatywnie można tu również przyjąć podparcie przegubowe), d) wpływ ewentualnej wzdłużnej zmienności naprężeń w RP jest nieznaczny i można go pominąć, e) tak wyznaczone szerokości współpracujące „złożono” w efektywny przekrój poprzeczny.

3

Computation of thin-walled cross-section resistance to local buckling with the use of the critical plate method

Szychowski A.

Archives of Civil Engineering

|

2016

|

Vol. 62, nr 2

229--264

EN

Thin-walled bars currently applied in metal construction engineering belong to a group of members, the cross-section resistance of which is affected by the phenomena of local or distortional stability loss. This results from the fact that the cross-section of such a bar consists of slender-plate elements. The study presents the method of calculating the resistance of the cross-section susceptible to local buckling which is based on the loss of stability of the weakest plate (wall). The "Critical Plate" (CP) was identified by comparing critical stress in cross-section component plates under a given stress condition. Then, the CP showing the lowest critical stress was modelled, depending on boundary conditions, as an internal or cantilever element elastically restrained in the restraining plate (RP). Longitudinal stress distribution was accounted for by means of a constant, linear or non-linear (acc. the second degree parabola) function. For the critical buckling stress, as calculated above, the local critical resistance of the cross-section was determined, which sets a limit on the validity of the Vlasov theory. In order to determine the design ultimate resistance of the cross-section, the effective width theory was applied, while taking into consideration the assumptions specified in the study. The application of the Critical Plate Method (CPM) was presented in the examples. Analytical calculation results were compared with selected experimental findings. lt was demonstrated that taking into consideration the CP elastic restraint and longitudinal stress variation results in a more accurate representation of thin-walled element behaviour in the engineering computational model.

PL

Stosowane obecnie w budownictwie metalowym pręty cienkościenne należą do grupy elementów, których nośność przekroju jest warunkowana zjawiskami lokalnej lub dystorsyjnej utraty stateczności. Przekrój poprzeczny klasy 4. jest na ogół złożony ze smukło – płytowych ścianek, które w analizie można modelować wprost jako płyty. W aktualnie obowiązującej normie europejskiej EC3, zjawiska wyboczenia lokalnego i wyboczenia dystorsyjnego, pomimo różnic w długościach wyboczeniowych, uwzględnia się poprzez redukcję nośności przekroju. Stosuje się tutaj metodę szerokości efektywnej (dla wyboczenia lokalnego) oraz grubości zredukowanej (dla wyboczenia dystorsyjnego). Po uwzględnieniu obu zjawisk, otrzymujemy przekrój efektywny służący do obliczania odpowiednich charakterystyk geometrycznych (np. Aeff, Weff). Natomiast ogólną utratę stateczności pręta uwzględnia się za pomocą współczynnika redukcyjnego obliczanego na podstawie smukłości względnej ogólnej utraty stateczności. W związku z tym, poprawne wyznaczenie naprężeń krytycznych wyboczenia lokalnego (w zakresie sprężystym) nabiera szczególnego znaczenia. Stanowi bowiem podstawę do wyznaczenia: 1) szerokości efektywnych poszczególnych płyt (ścianek), 2) naprężeń krytycznych wyboczenia dystorsyjnego (zastępczy przekrój poprzeczny usztywnienia składa się z odpowiednich szerokości efektywnych), oraz 3) ogólnej smukłości względnej elementu. W normach EC3 dotyczących projektowania elementów cienkościennych (o przekroju klasy 4.) przyjęto koncepcję separacji płyt składowych przekroju przy założeniu ich swobodnego podparcia na podłużnych krawędziach łączenia. Ponadto pominięto, często występujący w praktyce, efekt wzdłużnej zmienności naprężeń. Takie założenia upraszczające odbiegają od rzeczywistego zachowania się elementu cienkościennego pod obciążeniem. Liczne badania doświadczalne oraz symulacje numeryczne (np. MES) wykazują, że w rzeczywistych przekrojach cienkościennych występuje wzajemne sprężyste zamocowanie ścianek składowych. Ponadto, w wielu technicznie ważnych przypadkach, występuje wzdłużna zmienność naprężeń. W pracy przedstawiono metodę obliczeń nośności przekroju cienkościennego wrażliwego na wyboczenie lokalne na podstawie utraty stateczności najsłabszej płyty (ścianki). Punktem wyjścia jest założenie, że w przekroju cienkościennym można wyróżnić ściankę „najsłabszą”, która jest sprężyście zamocowana w sąsiedniej ściance usztywniającej (RP). „Płytą krytyczną” (CP) nazwano tę ściankę kształtownika cienkościennego, która w danym stanie naprężenia charakteryzuje się najniższymi naprężeniami krytycznymi. Założono, że połączenie płyty krytycznej z płytą podpierającą jest sztywne, tzn. na podłużnej krawędzi ich łączenia zachowane są warunki ciągłości przemieszczeń (kątów obrotu) i sił (momentów zginających). Dalej ściankę krytyczną modelowano, w zależności od warunków brzegowych, jako sprężyście zamocowaną przeciw obrotowi płytę przęsłową lub wspornikową. Oznacza to, że naprężenia krytyczne dla płyty krytycznej są wyższe niż przy normowym założeniu jej swobodnego podparcia. Stopień sprężystego zamocowania opisano za pomocą wskaźnika utwierdzenia κ, zmieniającego się od 0 dla swobodnego podparcia, do 1 dla pełnego utwierdzenia. Wskaźnik ten oszacowano w oparciu o założoną postać wymuszonego odkształcenia płyty usztywniającej, przy uwzględnieniu wpływu naprężeń ściskających w jej płaszczyźnie. Współczynniki wyboczeniowe (k) dla tak sprężyście zamocowanych i zmiennie obciążonych na długości płyt krytycznych zamieszczono w cyklu artykułów autora [31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42]. W pracach tych uwzględniono wzdłużny rozkład naprężeń wg funkcji stałej, liniowej lub nieliniowej (wg paraboli 2. stopnia). Dla tak obliczonych naprężeń krytycznych wyznaczono „lokalną” nośność krytyczną przekroju, która ogranicza zakres ważności teorii prętów cienkościennych Własowa (o nieodkształcalnym konturze przekroju). Przekroje, w których (dla określonych proporcji geometrycznych) ścianki ściskane ulegają jednoczesnej utracie stateczności (pod danym rozkładem naprężeń), nazwano przekrojami „zerowymi”. W ich przypadku nie występuje wzajemne sprężyste zamocowanie płyt sąsiednich i spełnione jest normowe założenie separacji przegubowo podpartych płyt składowych przekroju pręta.

4

Stateczność mimośrodowo ściskanej ścianki wspornikowej elementu cienkościennego

Szychowski A.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2015

|

z. 62, nr 3/II

339--457

PL

W pracy zamieszczono wyniki badań stateczności mimośrodowo ściskanych ścianek wspornikowych stanowiących części składowe elementów cienkościennych. Ścianki takie charakteryzują się dużymi smukłościami i są wrażliwe na lokalną utratę stateczności. W celu rozwiązania zadania zastosowano model cienkiej płyty wspornikowej. Funkcję ugięcia zapisano w postaci szeregu wielomianowo – sinusowego. Uwzględniono warunki sprężystego zamocowania przeciw obrotowi oraz różne rozkłady naprężeń (wg funkcji stałej, liniowej i paraboli 2. stopnia) na długości elementu. Naprężenie krytyczne odniesiono do najbardziej ściskanej krawędzi dla danego przypadku obciążenia. Współczynniki wyboczeniowe k wyznaczono metodą energetyczną. Pokazano wykresy współczynnika k dla takich przypadków obciążenia, których nie znaleziono w literaturze. Wyprowadzono wzory aproksymacyjne współczynnika k dla stałego na długości płyty rozkładu naprężeń. We wzorach uwzględniono różne przypadki mimośrodowego ściskania w funkcji wskaźnika sprężystego utwierdzenia. Omówiono sposoby oszacowania współczynnika k dla pośrednich wartości parametrów oraz przedstawiono prostą formułę przybliżoną dla długich płyt wspornikowych. Sposób wykorzystania wzorów aproksymacyjnych pokazano w przykładzie obliczeniowym. Stwierdzono, że uwzględnienie sprężystego zamocowania krawędzi ścianki (płyty) wspornikowej w segmencie pręta cienkościennego oraz poprzecznej i wzdłużnej zmienności naprężeń prowadzi do precyzyjniejszego wyznaczenia naprężeń krytycznych wyboczenia lokalnego. Poprawia to dokładność odwzorowania zachowania się elementu cienkościennego w inżynierskim modelu obliczeniowym. Tak wyznaczone naprężenia krytyczne mogą także posłużyć do dokładniejszego wyznaczenia szerokości współpracujących różnie obciążonych ścianek wspornikowych.

EN

The paper presents the results of investigations into the stability of eccentrically compressed cantilever walls constituting components of thin-walled members. The characteristics of such walls include high slenderness and susceptibility to local stability loss. To solve the problem, a model of a thin cantilever plate was used. The deflection function was written in the form of the polynomial–sine series. The conditions of elastic restraint against rotation and different stress distributions (in accordance with a constant function, linear function and the parabola 20) over the length of the member were accounted for. The critical stress was referred to the edge that was most compressed for a given load case. The buckling coefficients k were determined using the energy method. The plots of the coefficient k were presented for those load schemes that were not found in the literature. Approximation formulas for the coefficient k were derived for stress distribution that was constant over the plate length. In the formulas, different cases of eccentric compression were accounted for in the form of a function of the elastic fixity index. The means of estimating the coefficient k for intermediate parameter values were discussed. Also, a simple approximation formula for long cantilever plates was presented. The use of approximation formulas was demonstrated on the computational example. It was concluded that taking into account the elastic restraint of the edge of the cantilever wall (plate) in the thin-walled bar segment, and also the transverse and longitudinal stress variation gives more precise determination of the critical stress in local buckling. That contributes to improvement in the representation of the thin-walled element behaviour in the computational engineering model. The critical stress determined in the way described in the study can also help to more accurately determine of effective widths of cantilever walls which are under different loads.

5

Lokalne wyboczenie ścianki wspornikowej elementu cienkościennego przy wzdłużnej i poprzecznej zmienności naprężeń

Szychowski A.

Budownictwo i Architektura

|

2015

|

Vol. 14, nr 2

113--121

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań stateczności sprężyście zamocowanych ścianek (płyt) wspornikowych przy wzdłużnej i poprzecznej zmienności naprężeń. Przyjęto liniowy rozkład naprężeń w kierunku szerokości ścianki (płyty) oraz liniowy lub nieliniowy (wg paraboli 2. stopnia) rozkład naprężeń na jej długości. Wyznaczono wykresy współczynników wyboczeniowych (k) dla różnie podpartych i różnie obciążonych płyt wspornikowych, których nie znaleziono w literaturze.

EN

The paper presents results of the investigation into the stability of elastically restrained cantilever walls (plates) with longitudinal and transverse stress variation. A linear distribution of stresses in the direction of the wall (plate) width and the linear or nonlinear (in accordance with parabola 20) distribution of stresses along the wall length were assumed. Plots of plate buckling coefficients (k) for variously supported and variously loaded cantilever plates, which are not found in the literature, were determined.

6

Shapes of energy-active segments of steel buildings

Kowal Z., Siedlecka M., Piotrowski R., Brzezińska K., Otwinowska K., Szychowski A.

Archives of Civil Engineering

|

2015

|

Vol. 61, nr 3

119--132

EN

The study presents the summary of the knowledge of energy-active segments of steel buildings adapted to obtain electrical energy (EE) and thermal energy (TE) from solar radiation, and to transport and store TE. The study shows a general concept of the design of energy-active segments, which are separated from conventional segments in the way that allows the equipment installation and replacement. Exemplary solutions for the design of energy-active segments, optimised with respect to the principle of minimum thermal strain and maximum structural capacity and reliability were given [34]. The following options of the building covers were considered: 1) regular structure, 2) reduced structure, 3) basket structure, 4) structure with a tie, high-pitched to allow snow sliding down the roof to enhance TE and EE obtainment. The essential task described in the study is the optimal adaptation of energy-active segments in large-volume buildings for extraction, transportation and storage of energy from solar radiation.

PL

W pracy zamieszczono podsumowanie stanu wiedzy na temat koncepcji konstrukcji energoaktywnych segmentów hal, przystosowanych do pozyskiwania energii elektrycznej (EE) i energii cieplnej (EC) z promieniowania słonecznego oraz transportu i magazynowania EC. Pokazano generalną koncepcję konstrukcji energoaktywnych segmentów hal oddylatowanych od segmentów konwencjonalnych w sposób umożliwiający rozmieszczenie i wymianę wyposażenia. Pokazano przykładowe koncepcje konstrukcji segmentów energoaktywnych, zoptymalizowane wg minimaksowej zasady: minimum termicznego wytężenia, maksimum nośności i niezawodności konstrukcji [34].

7

Lateral-torsional buckling of beams elastically restrained against warping at supports

Piotrowski R., Szychowski A.

Archives of Civil Engineering

|

2015

|

Vol. 61, nr 4

155--174

EN

The study presents the results of theoretical investigations into lateral torsional buckling (LTB) of bi-symmetric I-beams, elastically restrained against warping at supports. Beam loading schemes commonly used in practice are taken into account. The whole range of stiffness of the support joints, from free warping to warping fully restrained, is considered. To determine the critical moment, the energy method is used. The function of the beam twist angle is described with power polynomials that have simple physical interpretation. Computer programs written in symbolic language for numerical analysis are developed. General approximation formulas are devised. Detailed calculations are performed for beams with end-plate joints. Critical moments determined with programs and approximation formulas are compared with the results obtained by other researchers and with those produced by FEM. Very good accuracy of results is obtained.

PL

Współcześnie stosowane metody projektowania elementów stalowych zmierzają do uwzględnienia szeregu parametrów poprawiających sposób odwzorowania rzeczywistych warunków pracy konstrukcji w inżynierskim modelu obliczeniowym. Jednym z istotnych parametrów jest wpływ sprężystego zamocowania przeciw spaczeniu przekrojów podporowych na moment krytyczny zwichrzenia belek. W pracy przedstawiono wyniki badań teoretycznych zwichrzenia bisymetrycznych belek dwuteowych sprężyście zamocowanych przeciw spaczeniu na podporach. Uwzględniono często występujące w praktyce schematy obciążenia. Stopień sprężystego zamocowania przeciw spaczeniu opisano współczynnikiem ε wg wzoru (3.1) [8,12] uwzględniającym sztywność sprężystego zamocowania αw wg wzoru (3.2) [8,12]. Współczynnik sprężystego zamocowania zmienia się od ε = 0 dla zupełnej swobody spaczenia, do ε = ∞ dla pełnej blokady spaczenia. W pracy wprowadzono dodatkowo bezwymiarowy wskaźnik utwierdzenia κ wg wzoru (3.3), zmieniający się od κ = 0 dla zupełnej swobody spaczenia do κ = 1 dla pełnej blokady spaczenia.

8

Buckling of the stiffened flange of the thin-walled member at longitudial stress variation

Szychowski A.

Archives of Civil Engineering

|

2015

|

Vol. 61, nr 3

149--168

EN

Buckling of the stiffened flange of a thin-walled member is reduced to the buckling analysis of the cantilever plate, elastically restrained against rotation, with the free edge stiffener, which is susceptible to deflection. Longitudinal stress variation is taken into account using a linear function and a 2nd degree parabola. Deflection functions for the plate and the stiffener, adopted in the study, made it possible to model boundary conditions and different buckling modes at the occurrence of longitudinal stress variation. Graphs of buckling coefficients are determined for different load distributions as a function of the elastic restraint coefficient and geometric details of the stiffener. Exemplary buckling modes are presented.

PL

Współcześnie stosowane elementy cienkościenne o przekroju otwartym charakteryzują się dużymi smukłościami ścianek. W związku z tym są wrażliwe na zjawiska lokalne związane z ich wyboczeniem. Z tego punktu widzenia, krawędź swobodną ściskanej ścianki wspornikowej wzmacnia się często usztywnieniem krawędziowym, powodując wzrost naprężeń krytycznych i zmianę miarodajnej postaci wyboczenia. Usztywniona ścianka wspornikowa jest w większości przypadków sprężyście zamocowana przeciw obrotowi w ściance przęsłowej (np. w środniku kształtownika cienkościennego) i często występuje w niej wzdłużna zmienność naprężeń.

9

Wyboczenie sprężyście zamocowanej ścianki wspornikowej z usztywnieniem krawędzi swobodnej

Szychowski A.

Budownictwo i Architektura

|

2014

|

Vol. 13, nr 3

291--298

PL

Zagadnienie utraty stateczności ściskanej ścianki elementu cienkościennego o przekroju otwartym klasy 4. sprowadzono do analizy wyboczenia jednostronnie sprężyście zamocowanej przeciw obrotowi płyty wspornikowej z podatnym „na ugięcie” usztywnieniem krawędzi swobodnej. Zaproponowano funkcje ugięcia płyty i usztywnienia umożliwiające modelowanie warunków brzegowych na obu krawędziach podłużnych. Wyznaczono wykresy współczynników wyboczeniowych dla różnych wskaźników sprężystego utwierdzenia i różnych proporcji geometrycznych usztywnienia.

EN

The issue of the stability loss in a compressed wall of a thin-walled member with an open cross section was reduced to the buckling analysis of the cantilever wall. The wall was unilaterally elastically restrained against rotation. The stiffening of the free edge of the wall was susceptible to deflection. The plate deflection functions and stiffenings that allow the modelling of boundary conditions on both longitudinal edges were proposed. Graphs of buckling coefficients for different indexes of the elastic restraint of the supported edge and different geometries of the edge stiffening were determined.

10

Wpływ podatności obrotowej połączenia rygiel - słup na sztywność połaciową energoaktywnego przekrycia hali ramowo-płatwiowej

Brzezińska K., Szychowski A.

Budownictwo i Architektura

|

2013

|

Vol. 12, nr 2

197--204

PL

W pracy przeanalizowano wpływ podatności obrotowej połączenia rygiel-słup na sztywność połaciową podłużnie stężonego przekrycia ramowo - płatwiowego hali o konstrukcji pełnościennej, przystosowanej do pozyskiwania energii cieplnej z promieniowania słonecznego. W takim przypadku pokrycie dachu stanowi szklana przegroda przezroczysta, wymagająca znacznej sztywności połaciowej przekrycia. Celem analizy było porównanie sztywności połaciowej przekrycia ramowo–płatwiowego z przekryciami strukturalnymi i wiązarowo-płatwiowymi, w zależności od typu stężenia podłużnego oraz sztywności obrotowej połączenia rygiel-słup. Badania przeprowadzono dla trzech schematów stężeń połaciowych i różnych wskaźników sztywności połączenia rygiel-słup (od u=0 –połączenie przegubowe, przez u=0,25; 0,5; 0,75 –połączenie podatne, do u=1 –połączenie sztywne). W przenoszeniu sił poziomych zaobserwowano zjawisko interakcji sztywności ram z węzłami podatnymi (rygiel-słup) z połaciowymi stężeniami podłużnymi, opartymi na stężeniach poprzecznych ścian szczytowych. Największą sztywność połaciową wykazały stężenia „2X” i „K” ze sztywnymi węzłami w narożach ram.

EN

The paper analyses the influence of the rotational flexibility of beam-column connection on the roof plane rigidity of the longitudinally braced frame-purlin cover of the solid wall hall. The cover is adapted to obtain thermal energy from solar radiation. The roof cover is then provided in the form of a transparent glass barrier which requires considerable roof plane rigidity. The analysis aimed to compare the roof plane rigidity of the frame-purlin cover to those of space structures and truss-purlin covers, depending on the type of longitudinal bracing and rotational rigidity of the beam-column connection. The investigations were conducted for three types of roof plane bracing and different rigidity indexes of the beam-column connection (from u=0 – pin connection, through u=0.25; 0.5; 0.75 – semi-rigid connection, to u=1 – rigid connection). In the transfer of horizontal forces, the interaction of the rigidity of frames with flexible nodes (beam-column) with longitudinal roof plane bracings supported by lateral bracings of gable walls was observed. The highest roof plane rigidity was demonstrated by 2X-shaped and K-shaped braces with rigid nodes at frame corners.

11

Sztywność połaciowa hal wiązarowo-płatwiowych przystosowanych do pozyskiwania energii z promieniowania słonecznego

Kowal Z., Otwinowska K., Szychowski A.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2012

|

z. 59, nr 3/II

193-200

PL

W pracy pokazano wyniki analizy numerycznej sztywności połaciowej przekrycia hali o konstrukcji wiązarowo - płatwiowej przystosowanej do pozyskiwania energii cieplnej z promieniowania słonecznego [1]. Celem analizy było wskazanie systemu stężeń, zapewniającego optymalną sztywność połaciową przekrycia, w którym przewiduje się umieszczanie szklanych przegród przezroczystych. Przeanalizowano 4 modele stężeń połaciowych podłużnych i poprzecznych i zbadano ich wpływ na przemieszczenia węzłów (zwłaszcza w głowicach słupów) oraz siły przekrojowe od obciążenia wiatrem w elementach konstrukcji. Największą sztywność połaciową i najmniejszą masę uzyskano dla stężeń cięgnowych 2X (o wysokości 2 pól). Kolejnym rozwiązaniem są stężenia prętowe X oraz prętowe K. Najmniejszą sztywność wykazały stężenia cięgnowe X (o wysokości 1 pola). Stężenia cięgnowe X wykazują małą masę oraz łatwość regulacji geometrii konstrukcji, istotną przy montażu szkieletu oszklenia.

EN

The paper presents results of a numerical analysis of roof rigidity in halls with trusspurlin structure adapted for extracting energy from solar radiation [1]. The aim of the paper was to indicate the system of braces which assure optimal rigidity of the roof covering with a glass transparent divider. Four types of longitudinal and transversal X- and K- shaped braces were analysed. The objective of the analysis was to investigate their influence on column head displacements and internal forces in elements of structure under wind load. The greatest roof rigidity and the least weight were obtained by 2X-shaped tie rod braces (with double height). The subsequent solutions were X- shaped rod braces and K-shaped ones. The lowest roof rigidity was proved by X- shaped rod braces (with single height). Tie rod braces also obtained small weight and easily adjusted geometry of structure, significant at assembly of glazing skeleton.

12

Stateczność niesymetrycznie sprężyście zamocowanych płyt przęsłowych przy wzdłużnej zmienności naprężeń

Szychowski A.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2012

|

z. 59, nr 3/II

429-436

PL

W pracy zagadnienie lokalnej utraty stateczności ściskanej półki, cienkościennego elementu zginanego o niesymetrycznym przekroju, sprowadzono do analizy wyboczenia płyty przęsłowej. Rozważania przeprowadzono dla modelu niesymetrycznie sprężyście zamocowanej „na obrót” płyty przy udziale obciążeń wywołujących zmienność naprężeń w kierunku jej długości. Zaproponowano funkcję ugięcia umożliwiającą modelowanie niesymetrycznych warunków brzegowych na obu krawędziach podłużnych. Wyznaczono wykresy płytowych współczynników wyboczeniowych dla wzajemnie różnych stopni sprężystego zamocowania krawędzi.

EN

The problem of local stability loss of the compressed flange of a bent thin-walled member with unsymmetrical section was reduced to the buckling analysis of a double-sided unsymmetrical elastically restrained “on the rotation” internal plate (Fig.1) with the participation of loads generating stresses variation in the direction of its length. Deflection function was proposed to enable modelling of unsymmetrical boundary conditions on both longitudinal edges. Plots of plate buckling coefficient for mutually different degrees of elastically restrained longitudinal edges are determined.

13

Przystosowanie hal przekrytych strukturą do pozyskiwania energii z promieniowania słonecznego

Kowal Z., Piotrowski R., Szychowski A.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2012

|

z. 59, nr 2/II/I

431-438

PL

W pracy zamieszczono sposób przystosowania konstrukcji ekonomicznego systemu przekryć hal „Zachód” do funkcji energoaktywnego pozyskiwania energii cieplnej z promieniowania słonecznego. Pokazano sposoby pozyskiwania, transportu i magazynowania energii cieplnej za pośrednictwem powietrza. Podano koncepcje zabezpieczania konstrukcji przed przegrzewaniem oraz kompensacji przemieszczeń termicznych.

EN

The article presents the method for adaptation of the economic roof covering system used in “Zachód” halls to heat energy extraction from solar radiation. The discussion includes the ways of heat energy extraction, transport and storage as well as the concepts of securing the structure against overheating and thermal displacements.

14

Sztywność połaciowa struktur prętowych o oczkach kwadratowych

Kowal Z., Piotrowski R., Szychowski A.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2011

|

z. 58, nr 3/II

249-256

PL

W pracy pokazano analizę numeryczną sztywności połaciowej struktur o oczkach kwadratowych stosowanych jako konstrukcja przekryć hal wielkopowierzchniowych o znacznej długości. Przekrycia takie można przystosować do pozyskiwania energii z promieniowania słonecznego. Celem analizy sztywności połaciowej struktur regularnych i zredukowanych (z co drugim oczkiem pustym) było sprawdzenie możliwości przekazywania przez strukturę zróżnicowanych sił poziomych na słupy i poprzeczne stężenia ścian szczytowych. Z przebadanych struktur wynika, że największą sztywność połaciową mają struktury regularne o węzłach sztywnych, a nieznacznie mniejszą struktury regularne o węzłach przegubowych. Struktury zredukowane mają znacząco mniejszą sztywność połaciową. Najmniejszą sztywność wykazały najdłuższe struktury zredukowane o węzłach przegubowych. W przypadku długich hal należy uwzględniać siły przekrojowe w skrajnych prętach podłużnych struktury od obciążeń poziomych.

EN

The paper presents a numerical analysis of rigidity of the hipped roof end of structures with square meshes used as large hall covers of considerable length. Such covers can be adapted to generate energy from solar radiation. The purpose of the analysis of the horizontal rigidity of regular and reduced structures (with every second empty mesh) was to examine the possibility of transmission through the structure of different horizontal forces on the columns and sway brace on gable walls. It follows from the examined structures that the greatest rigidity of the hipped roof end is in regular structures with rigid nodes and in slightly less regular structures with hinged nodes. Reduced structures have a significantly lower rigidity of the hipped roof end. The lowest rigidity was found in reduced structures with hinged nodes. In the case of long halls it is necessary to take into consideration cross-section forces in extreme longitudinal bars of the structure from horizontal loading.

15

Miejscowa utrata stateczności ściskanej półki cienkościennego kształtownika giętego

Szychowski A.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2011

|

z. 58, nr 3/II

307-314

PL

Zagadnienie miejscowej utraty stateczności ściskanej półki cienkościennego kształtownika giętego sprowadzono do analizy wyboczenia jednostronnie sprężyście zamocowanej ,,na obrót" płyty przęsłowej przy udziale obciążeń wywołujących zmienność naprężeń w kierunku jej długości. Zaproponowano funkcję ugięcia umożliwiającą modelowanie warunków brzegowych na jednej krawędzi podłużnej od swobodnego podparcia, przez sprężyste zamocowanie w środniku elementu cienkościennego, do pełnego utwierdzenia. Wyznaczono wykresy płytowych współczynników wyboczeniowych w zależności od stopnia sprężystego zamocowania krawędzi podłużnej.

EN

The problem of local stability of a compressed flange of a cold-formed thin-walled member was reduced to the buckling analysis of the internal plate one-sidedly elastically restrained "on rotation" with the participation of loadings generating the variation of stresses in the direction of its length. Deflection function (4) was proposed to enable modeling of boundary conditions on one longitudinal edge from a simple support, through elastic restraint in the web of a thin-walled member, to a built-in edge. Plots of plate buckling coefficient (k) depending on the degree of elastically restrained longitudinal edge were determined.