Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Fire resistance evaluation for a steel hall transverse frame depending on the simplification degree of the computational model applied

Maślak Mariusz, Pazdanowski Michał, Suchodoła Maciej, Woźniczka Piotr

Archives of Civil Engineering

|

2022

|

Vol. 68, nr 4

219--235

EN

It is presented in detail how the selection of a structural model describing the behaviour of a steel hall transverse frame when subject to fire exposure in a more or less complex way may affect the fire resistance evaluation for such a frame. In the examples compiled in this paper the same typical one-aisle and single-story steel hall is subjected to simulated fire action, each time following the same fire development scenario. A resultant fire resistance is identified individually in each case, using various computational models, on an appropriate static equilibrium path obtained numerically. The resulting estimates vary, not only in the quantitative sense, but also in terms of their qualitative interpretation. It is shown that the greater the simplification of the model used, the more overstated the estimated fire resistance is in relation to its real value. Such an overestimation seems to be dangerous to the user, as it gives him an illusory but formally unjustified sense of the guaranteed safety level.

PL

Pokazano jak dobór schematu statycznego pojedynczej ramy poprzecznej typowego ustroju nośnego hali stalowej determinuje uzyskaną z obliczeń dla tej ramy wartość poszukiwanej odporności ogniowej. Odporność tę interpretuje się z reguły jako czas przez który badana rama w warunkach ekspozycji pożarowej zachowuje zdolność do bezpiecznego przenoszenia przyłożonych do niej obciążeń. W celach porównawczych, dla tego samego scenariusza rozwoju pożaru, odpowiadającego standardowym warunkom nagrzewania, i dla tej samej ramy, rozpatrzono odpowiadające sobie rozmaite modele obliczeniowe o różnym stopniu złożoności. Reprezentatywną miarą odporności na oddziaływanie monotonicznie narastającej w czasie pożaru temperatury elementów stalowych było w każdym z rozpatrywanych przypadków wyczerpanie możliwości efektywnego przenoszenia obciążeń, identyfikowane na ścieżce równowagi statycznej. Zestawienie i porównanie uzyskanych wyników doprowadziło do konstatacji, że im większy stopień uproszczenia zastosowanego modelu obliczeniowego tym bardziej zawyżone otrzymane na jego podstawie oszacowanie poszukiwanej odporności, przeszacowujące realnie gwarantowany użytkownikowi poziom bezpieczeństwa. Wykazano, że znaczący wpływ na finalny wynik analizy może mieć formalne uwzględnienie w zastosowanym modelu obliczeniowym mimośrodów wynikających ze sposobu oparcia płatwi na ryglu, co na ogół nie jest dostrzegane. Generują one bowiem dodatkowy moment skręcający, który w sytuacji zmniejszonej wskutek oddziaływania temperatury pożarowej sztywności rygla może przyspieszać jego utratę stateczności. Szczególne znaczenie dla wynikowej odporności ogniowej analizowanej ramy ma również zachowanie się w pożarze płatwi dachowych usztywniających rygiel. Płatwie te, z uwagi na mniejszy przekrój, nagrzewają się bowiem znacznie szybciej niż rygiel i słupy ramy poprzecznej. Stosunkowo wcześnie zatem, przy monotonicznym wzroście temperatury, przestają efektywnie podtrzymywać ten rygiel, w efekcie czego narastanie jego ugięcia, często decydujące o nośności ramy, nie jest już w żaden sposób hamowane. W rozważanych modelach formalnych pominięto wpływ potencjalnie możliwych imperfekcji geometrycznych, zarówno tych o charakterze globalnym jak i tych lokalnych. W prowadzonej przez autorów analizie nie wydaje się on bowiem mieć istotnego znaczenia. Nie uwzględniono również faktu narastania wraz z rozwojem pożaru podatności węzłów.

2

Effects of single-layer truss dome geometry on critical load capacity

Mochocki W., Obara P., Radoń U., Zabojszcza P.

Structure and Environment

|

2017

|

Vol. 9, no. 3

152--164

EN

The purpose of this article is to estimate the effect of geometric imperfections on critical loads. Special attention was paid to trusses subjected to large displacement gradients and vulnerable to stability loss due to snapping. The article uses the Lagrangian description for geometric nonlinearities. The truss stability analysis was performed using the Finite Element Method. The equilibrium path was determined using the scalar current parameter of stiffness and method of arc length constant.

PL

Celem artykułu jest oszacowanie wpływu imperfekcji geometrycznych na obciążenie krytyczne. Szczególną uwagę zwrócono na kratownice poddane dużym gradientom przemieszczeń i podatne na utratę stateczności przez przeskok. W pracy zastosowano opis Lagrange’a uwzględniający nieliniowości geometryczne. Analizę stateczności kratownicy przeprowadzano za pomocą metody elementów skończonych. Do określenia ścieżki równowagi wykorzystano metodę skalarnego parametru sztywności i metodę stałej długości łuku.

3

Wzmacnianie obciążonych belek zespolonych stalowo-betonowych

Szewczyk P.

Inżynieria i Budownictwo

|

2017

|

R. 73, nr 5

234--237

PL

Na przykładzie ścieżki równowagi statycznej omówiono najważniejsze etapy procesu wzmacniania konstrukcji znajdującej się pod obciążeniem. Zagadnienie przedstawiono na przykładzie belki zespolonej stalowo-betonowej, wzmacnianej przez dospawanie stalowego płaskownika do półki dolnej dwuteownika walcowanego.

EN

On the basis of static equilibrium path the most important stages of strengthening structures under load were discussed. The problem was presented on the example of steel-concrete composite beam, which was strengthened by welding a steel plate to the bottom flange of the IPE profile.

4

Wpływ podatności węzłów na przemieszczenia blachownic o środniku falistym

Basiński W.

Inżynieria i Budownictwo

|

2017

|

R. 73, nr 12

655--660

PL

Omówiono wpływ doczołowych połączeń podatnych na przemieszczenia całkowite dźwigarów SIN statycznie wyznaczalnych i statycznie niewyznaczalnych. Podano wyniki badań doświadczalnych dźwigarów statycznie wyznaczalnych zbudowanych z elementów łączonych połączeniami doczołowymi. Analizę wpływu sztywności obrotowej połączeń na przemieszczenia dźwigarów statycznie niewyznaczalnych przeprowadzono na modelach teoretycznych. Podano zakresy sztywności połączeń przegubowych, podatnych i sztywnych.

EN

The paper shows the influence of semirigid end-plate connections on the global displacements of SIN girders: statically determinate and statically indeterminate. The results of experimental investigations of statically determinate girders constructed from elements connected by end – plate joints are presented. In the case of statically indeterminate girders, the analysis of the influence of the rotational stiffness of joints on displacement was carried out on the theoretical models. The stiffness ranges of the joints are divided into pinned joints, semirigid and rigid joints was shown.

5

Analiza statyczno-wytrzymałościowa obiektu wykonanego w technologii druku 3D

Biernaczyk J., Pikiel G.

Inżynieria i Budownictwo

|

2017

|

R. 73, nr 10

546--547

6

Post-critical deformation states of composite thin-walled aircraft load-bearing structures

Kopecki T., Bakunowicz J., Lis T.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2016

|

Vol. 54 nr 1

195--205

EN

The study presents results of experimental examination of a model representing a fragment of an aircraft wing structure with the skin made of a glass fibre/epoxy composite. For such a system, the deformation pattern has been found and the representative equilibrium path determined. The finite element method has been used to develop the corresponding numerical model, the correctness of which has been then verified by comparing the obtained results with the course of the relevant experiment. Conformity of the results allowed one to determine usefulness of the applied methods in the assessment of mechanical properties of modified solutions involving integral skin stiffening elements.

7

Elastic buckling of Cassini ovaloidal shells under external pressure - theoretical study

Jasion P., Magnucki K.

Archives of Mechanics

|

2015

|

Vol. 67, nr 2

179--192

EN

The paper is devoted to shells of revolution with positive and negative Gaussian curvature. The meridian of shells is a plane curve in the Cassini oval form. Geometrical properties of the middle surface of the shell of revolution based on this curve are presented. The membrane state of stress of a family of shells with constant capacity and mass under uniform pressure is described analytically and numerically with the use of the FEM (the ANSYS system). The critical pressure, buckling modes and equilibrium paths of analysed shells are calculated numerically. The advantages of a pressure vessel made in the form of Cassini ovaloidal shell, such as the lack of edge effect and a stable post-buckling behaviour, are pointed out. The results of the analytical and numerical investigations are compared and presented in tables and figures.

8

The evaluation of algorithms for determination of the reliability index

Dudzik A., Radoń U.

Archives of Civil Engineering

|

2015

|

Vol. 61, nr 3

133--147

EN

The study deals with stability and dynamic problems in bar structures using a probabilistic approach. Structural design parameters are defined as deterministic values and also as random variables, which are not correlated. The criterion of structural failure is expressed by the condition of non-exceeding the admissible load multiplier and condition of non-exceeding the admissible vertical displacement. The Hasofer-Lind index was used as a reliability measure. The primary research tool is the FORM method. In order to verify the correctness of the calculations Monte Carlo and Importance Sampling methods were used. The sensitivity of the reliability index to the random variables was defined. The limit state function is not an explicit function of random variables. This dependence was determined using a numerical procedure, e.g. the finite element methods. The paper aims to present the communication between the STAND reliability analysis program and the KRATA and MES3D external FE programs.

PL

W pracy przedstawiono problem stateczności i dynamiki konstrukcji prętowych z wykorzystaniem podejścia probabilistycznego. Posłużono się niejawną funkcją graniczną zmiennych losowych. Zależność taka wymaga zastosowania procedury numerycznej np. metody elementów skończonych. W pracy przedstawiono połączenie programu niezawodnościowego STAND z zewnętrznymi modułami MES: KRATA i MES3D. W pierwszej części pracy analizowano problem stateczności i niezawodności przestrzennej konstrukcji prętowej podatnej na zjawisko przeskoku węzła. Konstrukcję zaprojektowano z profili rurowych RO 180x8. Elementy wykonano ze stali S355NH o granicy plastyczności fy=355 MPa i module sprężystości E=210 GPa. Warunki podparcia zdefiniowano w postaci podpór przegubowo-nieprzesuwnych w węzłach zewnętrznych oraz w formie podparcia słupami. Dokonano weryfikacji założenia, że moment przeskoku nigdy nie będzie poprzedzony wyboczeniem poszczególnych prętów struktury. W związku z powyższym sprawdzono warunek nośności ze względu na wyboczenie dla najbardziej wytężonego pręta w chwili przeskoku węzła. Sprawdzono również czy w chwili wyboczenia konstrukcja pracuje w zakresie sprężystym. W tym celu wyznaczono wartość naprężeń krytycznych (granica proporcjonalności) i odpowiadającą im smukłość graniczną.

9

Numerical Representation of Bifurcation in the Process of Determining Stress Distributions in Post-Critical Deformation States of Aviation Load-Bearing Structures

Chodorowska D., Kopecki T., Mazurek P.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2013

|

Vol. 17, nr 1

17--27

EN

The study presents the results of research on the problem of obtaining credible results of nonlinear FEM analyses of thin-walled load-bearing structures subjected to post-critical loads. The similarity of numerical simulations results and actual stress distributions state depends on the correct numerical reproduction of bifurcations that occur during advanced deformations process.

10

Experimental - Numerical Analysis of Deformation of Post-Critical States of Thin-Walled Elements of Bearing Airframe Structures

Kopecki T., Mazurek P.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2013

|

Vol. 17, nr 1

89--97

EN

The study presents the results of studies of thin–walled systems subjected to shear, constituting the forming models of parts of air cover bearing structures. It presents the results of experimental and non–linear numerical analysis in terms of the finite elements method of a number of variants of superstructures. The methods of verifying the results of numerical calculations have been developed, as well as a set of efficient numerical procedures, allowing to obtain reliable results of calculations, has been set.

11

A generalized M-R-M approach for modelling of the stability behaviour of imperfect stell elements and structures

Barszcz A., Giżejowski M.

Archives of Civil Engineering

|

2006

|

Vol. 52, nr 1

59-85

EN

Advanced analyses of imperfect structural systems require an appropriate modelling of instability effects in the formulation of element stiffness matrices. A simple solution, but not accurate enough for the evaluation of the load-deformation characteristic of imperfect struts, can be obtained by using the characteristic of a perfect strut but lowering its buckling load level to the ultimate load level of imperfect structural elements. Such a model requires only an input of the information related to buckling curves. This simplest approach to the prediction of the load-deformation characteristic of struts being components of imperfect structural systems is further developed by the authors of this paper in order to bring the modelling closer to reality. Two models are proposed for imperfect elements. They are based on a generalized stress-strain relationship of hypothetically perfect elements that reproduces the stability behaviour of real structural components, and when used in advanced analysis also the behaviour of the whole imperfect structural systems. The authors' proposal seems to be more realistic since it gives an opportunity to simulate the effect of imperfections on stability and nonlinear behaviour of real structures, composed of both imperfect frame elements (beam-column elements) and truss elements (bracing elements). The parameters of proposed models are calibrated in order to reproduce the buckling curves used in the Polish standard PN-90/B-03200. A comparative analysis is presented showing that the degree of accuracy of the proposed models in the reproduction of buckling curves from the considered design code is within the range of (+/-) 5%.

PL

Analiza zaawansowana nieidealnych układów prętowych wymaga przybliżonego modelowania efektów statecznościowych na poziomie formułowania stycznej macierzy sztywności elementu z imperfekcjami do analizy konstrukcji metodą elementów skończonych. Prostym rozwiązaniem, ale nie wystarczającym do poprawnego modelowania charakterystyki siły ściskającej i skrócenia pojedynczego elementu konstrukcji nieidealnej, jest przyjęcie charakterystyki jak dla pręta idealnego oraz obniżenie obciążenia krytycznego do poziomu nośności przy wyboczeniu pręta nieidealnego. Wspomniane podejście wymaga wprowadzenia informacji o parametrach opisujących krzywe wyboczeniowe, a zatem efekty degradacji sztywności przy zginaniu i sztywności przy odkształceniu podłużnym nie mogą być uwzględnione w analizie konstrukcji. W podejściu amerykańskim do zaawansowanej analizy konstrukcji wprowadzono do stycznej macierzy sztywności moduł styczny o zmiennej wartości, zależnej od aktualnego stanu wytężenia elementu konstrukcji. Podejście to pozwoliło na zbliżenie modelowania do rzeczywistego zachowania się konstrukcji. W niniejszej pracy opracowano konsekwentny model ciągłej degradacji sztywności, rozróżniając funkcje degradacji sztywności odkształcenia przy zginaniu i sztywności przy odkształceniu podłużnym, co pozwoliło na dalsze zbliżenie modelowania do zachowania się konstrukcji realnych. Wspomniane funkcje degradacji sztywności wynikają z uogólnionych relacji naprężenia i odkształcenia hipotetycznego elementu idealnego, który odtwarza zachowanie się elementu nieidealnego. Przy jednoczesnym zastosowaniu tych funkcji w stycznej macierzy sztywności elementu konstrukcji, analiza układu może być uważana za analizę zaawansowaną, gdyż pozwala na odtworzenie obliczeniowej nośności układu konstrukcyjnego przy zachowaniu tego samego poziomu bezpieczeństwa jaki został przyjęty w aktualnie obowiązujących normach projektowania przy ocenie nośności elementów wyizolowanych z konstrukcji. Zaproponowane podejście może być z powodzeniem zastosowane przy ocenie obliczeniowej nośności zarówno układów kratownicowych jak i układów ramowych złożonych z prętów z węzłami o zróżnicowanej sztywności. Parametry obu zaproponowanych funkcji degradacji sztywności zostały wymodelowane tak, aby odtworzyć poziom bezpieczeństwa przyjęty w podstawowej normie projektowania konstrukcji stalowych PN-90/B-03200. Analiza porównawcza wykazała, że opracowane modele i parametry bezpieczeństwa pozwalają na odtworzenie krzywych wyboczeniowych z normy PN-90/B-03200 z dokładnością (+/-) 5%, przy przyjęciu zróżnicowanych wartości współczynnika długości wyboczeniowej elementu.