Lekkie konstrukcje stalowe z kształtowników giętych cieszą się stale rosnącym popytem. Jednym z najczęściej stosowanych tu typów ustrojów nośnych są kratownice, z których projektuje się belki, słupy oraz ramy. W artykule omówiono podstawowe zagadnienia związane z projektowaniem takich konstrukcji: zasady kształtowania zarysu geometrycznego kratownic oraz sposoby obliczania nośności i sztywności połączeń na wkręty, śruby oraz łączniki jednostronne, a także zasygnalizowano najważniejsze kwestie związane z wymiarowaniem przekrojów cienkościennych. Celem artykułu jest zachęcenie projektantów do stosowania kształtowników giętych w konstrukcjach nośnych budynków.
EN
Lightweight steel structures made of cold-formed steel members enjoy constantly growing demand. One of the most frequently used types of load-bearing structures are trusses, which provide the design basis for beams, columns and frames. The article discusses the basic issues related to the design of such structures: the principles of shaping the geometric outline of trusses, methods of calculating the load capacity and rigidity of connections with screws, bolts and blind fasteners, as well as highlights the most important issues related to the design of thin-walled sections. The aim of this article is to encourage designers to use cold-formed steel members in the load-bearing structures of buildings.
Lightweight Aggregate Concrete (LWAC) is typically defined as concrete having a density smaller than or equal to 2200kg/m3 and can be obtained by mixing natural or artificial lightweight aggregates. There is a general scepticism regarding the use of lightweight aggregate concrete (LWAC) for structural applications. This concern is attached to the more brittle material behaviour which leads to lower ductility. This article presents a numerical parametric analysis of the behaviour of the reinforced LWAC cross-sections under the immediate load taking into account the density of the LWAC concrete, concrete strength and tensile reinforcement ratio. Numerical analysis of the beams was conducted in OpenSees, an open–source nonlinear finite element method framework. One-dimensional elements, with three degrees of freedom at each end, were used. Bending stiffness in the integration points was calculated based on the sectional moment – curvature relationship. The analysis showed that there is a relationship between the ductility of the cross-sections made of lightweight concrete and its density class. It is associated with limited compressive strains and the brittle behavior of LWAC. The limited rotation capacity of the reinforced concrete sections made of LWAC also affects the ability of redistribution of internal forces in statically indeterminate beams
PL
Beton lekki kruszywowy (LWAC) jest zwykle definiowany jako beton o gęstości mniejszej lub równej 2200 kg / m3 i można go otrzymać na bazie naturalnych lub sztucznych kruszyw. Istnieje ogólny sceptycyzm co do użycia lekkiego betonu kruszywowego (LWAC) do zastosowań konstrukcyjnych. Obawa ta jest związana z bardziej kruchym zachowaniem się tego betonu, co może prowadzić do mniejszej ciągliwości. W artykule przedstawiono numeryczną analizę parametryczną zachowania się przekrojów wykonanych z betonu lekkiego z uwzględnieniem gęstości betonu, wytrzymałości na ściskanie i stopnia zbrojenia rozciąganego. Analiza numeryczna belek została przeprowadzona w systemie OpenSees, przy użyciu nieliniowej metody elementów skończonych. Do analizy użyto elementów jednowymiarowych z trzema stopniami swobody na każdym końcu. Sztywność giętna była wyznaczana na podstawie przekrojowych relacji moment zginający - krzywizna. Analiza wykazała, że istnieje zależność między ciągliwością przekrojów wykonanych z betonu lekkiego a jego gęstością. Jest to związane z ograniczeniami odkształceń ściskających i kruchym zachowaniem betonu lekkiego. Ograniczona zdolność do obrotu przekrojów krytycznych wykonanych z betonu lekkiego wpływa również na stopień redystrybucji sił wewnętrznych w belkach statycznie niewyznaczalnych.
W artykule omówiono prace dotyczące tematyki obciążeń ruchomych na belkach płytach i powłokach w polskiej literaturze. Omówiono większość opracowań, w których Autorzy analizowali ruchome obciążenia inercyjne oraz bezinercyjne. Przedstawiono prace zawierające rozwiązania analityczne jak również prace, w których do rozwiązania zadania wykorzystano metody komputerowe. Załączony wykaz publikacji z literatury przedmiotu zawiera 202 pozycje.
EN
In the paper survey of Polish literature concerning moving loads is presented. In most of these studies the authors analysed moving inertial loads and moving massless loads. Works presenting analytical solutions as well as works in which computer methods were used to solve the problem were presented. An extensive list of publications on the related literature, attached to the paper contains 202 items.
The article is devoted to the overall view of experimental research of reinforced concrete beams with the simultaneous influence of the corrosion environment and loading. The tests have been carried out upon the reinforced concrete specimens considering the corrosion in the acid environment, namely 10 % H2SO4 that have been taken as a model of the aggressive environment. The beams are with span equalling to 1,9m with different series of tensile armature, concrete compressive strength and different length of impact of corrosion (continuous and local). The influence of simultaneous action of the aggressive environment and loading on strength of reinforced-concrete beams has been described. For a detailed study of the effect of individual components there was suggested additional experimental modelling of the only tensile armature damage without concrete damage. It will investigate the influence of this factor irrespective of the concrete.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In this paper, contact with friction between three-dimensional elastic beams with deformations at the contact zone is analysed. It is assumed that the analysed beams undergo large displacements, although the strains remain small and the cross-sections of the beams are deformed. To include the deformation effect the classical analytical result from Hertzian contact between two elastic cylinders is used [3]. The penalty method is applied to enforce normal contact and friction constraints and the appropriate kinematic variables are defined, linearised and discretised for the finite element method implementation.
The paper is semitutorial in nature to make it accessible to readers from a broad range of disciplines. Our particular focus is on cataloging the known problems in nanomechanics as eigenproblems. Physical insights obtained from both analytical results and numerical simulations of various researchers (including our own) are also discussed. The paper is organized in two broad sections. In the second section the attention is focused on the analysis of quantum dots. The analysis of electronic properties of strained semiconductor structures is reduced here to the solution of a linear boundary value problem (the classical Helmholtz wave equation). In Sec 3, we provide, intermixed with a literature review, details on various methods and issues in calculation free vibrations/loss of stability for carbon nanotubes. The effect of various parameters associated with the material anisotropy are addressed. Typically classical continuum mechanics, which is intrinsically size independent, is employed for calculations.
W pracy przedstawiono wpływ obciążeń zmiennych cyklicznie na nośność belek żelbetowych (maksymalną siłę obciążenia w danym schemacie statycznym) z uwzględnieniem statycznej wyznaczalności elementów. Badania przeprowadzono na 28. belkach żelbetowych, w tym 12 dwuprzęsłowych - statycznie niewyznaczalnych i 16. jednoprzęsłowych swobodnie podpartych, różniących się konstrukcją i stopniem zbrojenia podłużnego (dwa stopnie zbrojenia) oraz programami obciążania (trzy programy), w tym obciążenie, modelujące przejazd pojazdu, przyjęte jako sinusoidalnie cyklicznie zmienne po 100 tys. cykli realizowanych dla trzech zakresów wartości sił obciążających. Na podstawie analizy porównawczej zarejestrowanych sił niszczących i nośności teoretycznej, można stwierdzić, że obciążenie zmienne cyklicznie już po 300 tys. cykli powoduje zniszczenie belek statycznie niewyznaczalnych na poziomie ponad 20% niższym niż nośność teoretyczna, natomiast nie wpływa na zmniejszenie nośności belek statycznie wyznaczalnych. Zaobserwowana zależność powinna być uwzględniona przy opracowaniu metody oceny stanu technicznego konstrukcji żelbetowej, a szczególnie metody oceny jej trwałości.
EN
In this paper, an effect of cyclic and variable loads on the capacity of reinforced concrete beams is investigated. The study was conducted on 28 reinforced concrete beams including 12 two-span beams - statically indeterminate and 16 simply supported single-span beams. Those beams were differentiated by the structure and degree of longitudinal reinforcement (two degrees of reinforcement) and load applied programs (three programs types) including the monotonic load, load with unloadings and cyclic load. The last one was taken as a sinusoidal cyclic load with 100,000 cycles carried out for three ranges of loading forces. On the basis of a comparative analysis it can be concluded that in the case of the two-span beams, the imposition of 252,000 load cycles results in 20% drop of the beam capacity. Such an effect is not observed for load with unloadings and in the case of simply supported beams.
Współczesne systemy wentylacyjno-klimatyzacyjne są odpowiedzią na coraz to nowsze wymagania stawiane zarówno przez obligatoryjne normy, wytyczne jak również przez użytkowników pomieszczeń, w tym inwestorów.
W pracy przedstawiono wyniki badań doświadczalnych belek i słupów żelbetowych. Badania przeprowadzono dla elementów żelbetowych zwykłych bez dodatkowego wzmocnienia oraz dla elementów wzmocnionych wysokowytrzymałościowymi powłokowymi laminatami z włókien aramidowych, szklanych i węglowych. Zasadniczym celem pracy jest prezentacja wyników badań, na które składają się schematy mechanizmów zniszczenia oraz podstawowe parametry reakcji dynamicznej badanych elementów.
EN
The results of the experimental investigations of reinforced concrete beams were introduced in the present part of the paper. Investigations were carried out for two kinds of reinforced concrete elements, i.e. plain elements without the additional strengthening and for elements strengthened by high-strength coating laminates made from aramide, glass and carbon fibres. Principal aim of the paper is introduction of the results of the investigations, i.e., the schemes of the failure mechanisms, change in the time of the support force, displacements and acceleration parameters.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
I his paper presents the nonlinear finite element modelling of reinforced concrete members externally strengthened with fibre reinforced polymers (FRPs). Modelling approaches for various applications are reviewed, including the flexural and shear strengthening of beams, as well as the FRP strengthening of two-way slabs. Two types of strengthening methods are considered; namely externally bonded and mechanically fastened FRP strengthening schemes. In all applications, special attention is paid to the implementation of appropriate constitutive models for the FRP/concrete interfaces. To obtain accurate predictions, these models must be capable of properly simulating interfacial stresses and strains, as well as characterizing possible debonding failures. The performance of the various numerical models is assessed through comparisons with appropriate experimental data. It is shown that, with adequate interface models, the numerical predictions can compare very well with experimental measurements in terms of ultimate load carrying capacities, load-deflection relationships and failure modes. The numerical analyses are shown to provide useful insight into phenomena that are difficult to obtain experimentally (e.g., interfacial stress distributions and interfacial slip profiles).
PL
W artykule przedstawiono sposób modelowania za pomocą nieliniowych elementów skończonych żelbetowych elementów zewnętrznie wzmocnionych polimerami FRP. Omówiono sposoby modelowania dla różnych zastosowań, w tym dla belek wzmacnianych na zginanie i ścinanie, jak również wzmocnienie FRP krzyżowo zbrojonych płyt. Rozważano dwie metody wzmocnienia, a mianowicie zewnętrznie przyspajane oraz mechanicznie przymocowane wzmocnienie FRP. We wszystkich zastosowaniach specjalną uwagę zwracano na zastosowanie odpowiedniego modelu konstytutywnego dla powierzchni styku betonu z FRP. Aby otrzymać dokładne wyniki, modele te muszą mieć możliwość właściwego odwzorowania naprężeń i odkształceń na powierzchni styku, jak również charakteryzować się możliwością zniszczenia przez odspojenie materiału wzmacniającego od podłoża. Wyniki otrzymane z obliczeń numerycznych oceniono poprzez porównanie z odpowiednimi danymi doświadczalnymi. Pokazano, że stosując odpowiednie modele powierzchni styku, wyniki numerycznych obliczeń bardzo dobrze odpowiadają pomiarom doświadczalnym, w zakresie nośności, zależności pomiędzy obciążeniem i ugięciem oraz sposobu zniszczenia. Analizy numeryczne pokazano aby uzyskać przydatny wgląd w zjawiska, które trudno uzyskać doświadczalnie (np. rozkład naprężeń czy charakterystykę poślizgu na powierzchni styku).
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Popularność domów z bali stwarza nową grupę problemów projektantom, nie do końca świadomym mechanicznych i fizykalnych aspektów tej tradycyjnej technologii. Współczesne wymagania użytkowe w zakresie mikroklimatu i temperatur wewnętrznych skutkują zmianami wymiarów drewnianej konstrukcji. Zmiany te są szczególnie widoczne w konstrukcji zrębowej o poziomym układzie belek.
EN
Popularity of traditional polish timbered houses creates relatively new group of problems for architects, not quite aware of mechanical and physsical aspects of traditional technologies. Modern requirements concerning the temperatures and microclimate of interiors result in changes of dimensions of wooden structure. These changes are extremal in traditional Polish cottages, constructed of horizontally-positioned wooden beams.
W artykule przedstawiono analizę wytężenia zginanych belek żelbetowych wykonanych z betonu wysokiej wytrzymałości o niskim stopniu zbrojenia. Modelowanie deformacji elementów pod obciążeniem statycznym do zniszczenia włącznie z uwzględnieniem nieliniowości fizycznych betonu i stali zbrojeniowej przeprowadzono z wykorzystaniem zasad metody elementów skończonych. W celu zweryfikowania przyjętych modeli materiałów konstrukcyjnych wyniki analiz numerycznych przedstawiono na tle wyników eksperymentalnych dostępnych w literaturze.
EN
Numerical modelling of flexural behavior of the reinforced highstrength concrete beams with low reinforcement ratio is discussed in this paper. Modelling mechanism of failure reinforced concrete beams under static load, static deformation processes of the reinforced high-strength concrete beams with regard to the physical nonlinearities of the structural materials (i.e. concrete and reinforcement steel) were developed using finite element analysis. The comparison of the numerical and experimental results as well as theoretical solutions, were presented. The compared results indicate correctness of the constitutive models of the structural materials: concrete and reinforcing steel and effectiveness of the solution method.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The influence of step changes in cross-section of beams with different boundary conditions on their dynamic stability was investigated in the paper. The change in the crosssections took place in an optional location along the beam length. The investigated beams were axially loaded by a force in the form P(t)= P0+Scosνt. The problem of dynamic stability was solved by applying the mode summation method. The obtained Mathieu equation allowed the dynamic stability of tested systems to be analysed. The analysis relied on testing the influence of step changes in beam cross-sections and their locations on the value of coefficient b in the Mathieu equation. The considered beams were treated as Euler- Bernoulli beams.
Celem prowadzonych badań, których wyniki zaprezentowaliśmy w niniejszej pracy, było opracowanie podstaw systemu diagnozowania betonowych konstrukcji sprężonych bazujących na procesach destrukcyjnych. W zawiązku z tym, jako podstawową technikę badawczą zastosowaliśmy metodę emisji akustycznej. Metoda ta, analizuje tylko rozwijające się defekty oraz wskazuje ich lokalizację. Podczas przeprowadzonych badań zaobserwowaliśmy, że intensywność sygnałów emisji akustycznej nie wzrasta proporcjonalnie do wartości obciążenia. Nasuwa się więc wniosek, że sygnały EA nie zależą od obciążenia, a od procesów destrukcyjnych je wywołujących. Stwierdzenie to ma istotne znaczenie przy interpretacji wyników pomiarów sygnałów emisji akustycznej.
EN
Development of the framework of diagnosis system for prestressed concrete structures has been the purpose of the performed research. The evaluation criteria are based on the destructive processes ongoing in material. The method of acoustic emission was used as the basic testing technique. During testing turned out that intensity of acoustic emission does not increase proportionally to the magnitude of loading. The following conclusion can be drown out from the performed observation: acoustic emission depends on the level of destruction process, but not on the level of loading. The conclusion is crucial for possible monitoring and interpretation of results of acoustic emission. Evaluation of technical condition of a structure based on randomly selected sections may lead to incorrect results because of possible localization of deterioration.
Celem opracowania jest pokazanie możliwości zastosowania prostszego modelu pręta traktowanego jako belka w analizie płyt prostokątnych zginanych walcowo. Pręty, traktowane jako belki, są stosowane do określenia modułu E sprężystości wzdłużnej różnych materiałów, w tym kompozytów polimerowych, wyciętych wzdłuż głównych kierunków sprężystości. Jeżeli jest to pręt o przekroju prostokątnym zachodzi pytanie, dla jakich stosunków długości pręta do jego szerokości może on być traktowany jako belka, a dla jakich powinien być traktowany jako płyta prostokątna. Praca ta może być bardzo użyteczna w praktyce obliczeniowej, podając zależności prostsze od wynikających z teorii płyt. W tej pracy podaje się wyniki analiz i wnioski z nich wynikające.
EN
The paper presents a possibility of applying of a simple beam bending model, in comparison with the results obtained from plate bending relations, for calculation of some important properties. Particularly, this possibility was used to determine elastic properties of a test material, namely polymeric composite. In this case, the use only specimens cut in the material principal directions must be observed. The main topic of this work is the problem of determining the influence of width differences of a plate and a beam.
W niniejszej pracy przedstawiono analizę wytężenia zginanej belki żelbetowej. Modelowanie przeprowadzono z wykorzystaniem zasad metody elementów skończonych. W celu zweryfikowania poprawności założonych modeli materiałów konstrukcyjnych: betonu i stali zbrojeniowej porównano otrzymane wyniki obliczeń numerycznych z wynikami doświadczalnymi oraz z wynikami obliczeń analitycznych.
EN
Numerical modelling of the reinforced concrete beam is discussed in this paper. The comparison of the numerical and experimental results as well as theoretical solutions, were presented. The compared results indicate correctness of the constitutive models of the structural materials: concrete and reinforcing steel and effectiveness of the solution method.
W niniejszej pracy opisano czynniki mające wpływ na przyczepność betonu do stali zbrojeniowej. Przedstawiono podstawowe metody badania i wyznaczania naprężeń przyczepności. Zaprezentowano wyniki badań belek żelbetowych z wycięciem. Wyniki te były podstawą porównania kilku sposobów wyznaczania granicznych naprężeń przyczepności.
EN
The factors having influence on the bond stresses between concrete and reinforcing steel were described in the present paper. The basic methods of investigation and determination of the bond stresses were presented. The experimental results for the reinforced concrete beams with notch were discussed. These results were the basis for the comparison of several methods of determination of the limit bond stresses.
Przedmiotem pracy jest analiza numeryczna belki z falistym średnikiem oraz weryfikacja otrzymanych wyników za pomocą programu MARC [1] z wynikami badań doświadczalnych i numerycznych przy wykorzystaniu programem ANSYS 6.1 [2].
EN
The dissertation presents numerical analysis of the behaviour of girder with sinusoidally corrugated web. The numerical results carried out with use of program MARC [1] are compared with the results of experimental tests and results carried out with use of program ANSYS 6.1. [2].
W referacie przedstawiono rozwiazanie zagadnienia drgan wlasnych dwoch stalowo-betonowych belek zespolonych. Stworzone zostahy dwa modele: model MES oraz model analityczny niniejszego zagadnienia. Model analityczny zostal stworzony z wykorzystaniem teorii belki Timoshenki. Jako obiekt rozwazafi przyjeto belki badane przez innych badaczy. Sa. to belki oschemacie belki swobodnej. Belki r6znia. si§ miedzy soba. gestoscia. rozmieszczenia elementow zespalajacych. Wyniki otrzymane na podstawie analizy modeli teoretycznych: MES i modelu analitycznego porownano z wynikami badan doswiadczalnych.
EN
This paper presents the solution of the problem of free vibrations of two composite beams. Two models were created: the model of the finite elements method and the analytical model of the presented problem. The analytical model was based on the Timoshenko beam theory. Those models were used to analyze two composite beams researched by others. Beams are different from one another concerning the number of used stud connectors. The results achieved on the basis of the analysis of the theoretical models: MES and the analytical model are compared to the results of the experimental research.
Artykuł dotyczy badań belek częściowo sprężonych. Zaprezentowano program badań - geometrię, sposób obciążenia, materiały, parametry zmienne. Przedstawiono wstępne wyniki badań elementów sprężanych cięgnami bez przyczepności.
EN
This article relate the tests of partially prestressed concrete beams. There is presented the research programme - geometry of elements, method of loading, the materials and variables. There have been shown preliminary test results of prestressed concrete elements with unbanded strands, and compared to the results of R.C. beam.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.