Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of sudden column loss on the dynamic response of a multistorey steel frame

Górski M., Szczerba R.

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

|

2018

|

z. 65, nr 4

5--20

EN

Multistorey steel buildings are proved to be very susceptible to situations when one of their columns loses its capacity as a result of an accidental action. The above mentioned case concerning a steel framed building is the subject of investigation presented in the paper. Structural system of analyzed building was designed in accordance with ultimate and serviceability limit states in the persistent and transient design situations. Then its integrity in accidental design situation was assessed. According to EN 1991-1-7 [1], the strategy based on limiting the extent of localized failure was assumed. Firstly, the static analysis of the structure in Autodesk Robot Structural Analysis Professional software was performed. Then, the static and dynamic GMNA analyzes (materially and geometrically nonlinear) of the structure in Autodesk Simulation Mechanical were carried out. Calculations were made in reference to plane frame, which is the repeatable load bearing system of considered building. FEM models were made with the use of beam and shell elements. The results of performed analyzes were compared and discussed. Concluding remarks were drawn and directions of future research were outlined.

2

W sprawie oceny zwichrzenia stalowych belek dwuteowych

Giżejowski M., Gajewski M., Stachura Z., Szczerba R.

Inżynieria i Budownictwo

|

2017

|

R. 73, nr 1

13--17

PL

Przedstawiono zagadnienia sprężystej i sprężysto-plastycznej niestateczności ogólnej belek stalowych poddanych jednokierunkowemu zginaniu w płaszczyźnie większej bezwładności przekroju. Wskazano na potrzebę uogólnienia podejścia eurokodowego oraz zaproponowano metodę weryfikacji zwichrzenia belek stalowych o przekroju dwuteowym. Wyniki postulowanego podejścia analitycznego porównano z rezultatami nieliniowych analiz numerycznych.

EN

Elastic and elastic-plastic overall instability problems of steel I-section beams subjected to bending about major principal axis are dealt with in the paper. A need for the revision of the Eurocode approach is indicated and the relevant proposal for a new method of the lateral-torsional buckling resistance evaluation of steel I-section beams is presented. Results of postulated analytical formulation are compared with those derived from nonlinear analyses.

3

Wpływ imperfekcji na techniczne zwichrzenie stalowych belek walcowanych i spawanych

Giżejowski M., Szczerba R., Gajewski M.

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

|

2017

|

z. 64, nr 3/I

447--460

PL

W pracy przedstawiono zagadnienie wpływu imperfekcji materiałowych i geometrycznych na techniczne zwichrzenie stalowych belek walcowanych i spawanych poddanych jednokierunkowemu zginaniu względem osi większej bezwładności przekroju y-y. Obliczenia metodą elementów skończonych przeprowadzono w odniesieniu do belek walcowanych na gorąco, wykonanych z kształtowników szerokostopowych HEB i wąskostopowych IPE oraz belek spawanych o takich samych proporcjach przekroju. Analizowano elementy o wstępnym wygięciu odpowiadającym pierwszej formie zwichrzenia oraz pierwszej formie giętnej względem osi mniejszej bezwładności przekroju z-z. Naprężenia resztkowe po walcowaniu i spawaniu elementów modelowano z użyciem wstępnych pól naprężeń. Wykonano geometrycznie i materiałowo nieliniowe analizy GMNIA. Do obliczeń numerycznych wykorzystano program metody elementów skończonych ABAQUS/Standard.

EN

The proposed paper analyzes the influence of geometrical and material imperfections on the LTB resistance of steel rolled and welded I-section beams subjected to uni-directional bending about major principal axis y-y. FEM calculations were conducted in case of rolled beams with wide flange HEB and narrow flange IPE sections and welded beams made of equivalent section dimensions. Imperfection profile corresponding to the lowest eigenmode of lateral-torsional buckling was used in case of equivalent geometric imperfection modelling and the lowest of flexural buckling about minor principal axis z-z in case of separate modelling of geometric and material imperfections. In the latter case, residual stresses were modelled with use of initial stress fields. Geometrically and materially nonlinear analyses of GMNIA type were carried out.

4

Buckling resistance assessment of steel I-section beam-columns not susceptible to LT-buckling

Giżejowski M. A., Szczerba R., Gajewski M. D., Stachura Z.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2017

|

Vol. 17, no. 2

205--221

EN

The authors focused on buckling resistance assessment of steel-I-section perfect beam-columns of the cross-section class 1 and 2, not susceptible to LT-buckling and subjected to compression and one directional bending about the section principal axes y–y or z–z. These assumptions lead to the case of elements considered as only sensitive to the flexural failure including second order in-plane bending and compression. The stability behaviour of elements subjected to different bending configurations and different static schemes was investigated through comprehensive numerical study with use of the finite element method. Geometrically and materially nonlinear analyses GMNA in case of perfect beam-columns and GMNIA fo the imperfect ones were carried out in reference to shell and beam element models. Static equilibrium paths accounting for pre- and post-limit behaviour were determined with use of the incremental-iterative algorithm taking into consideration displacement-control parameters. An analytical formulation for a quick verification of the perfect I-section beam-column resistance is proposed. Finally, the global effect of imperfections is also investigated using GMNIA. The verification method developed for perfect elements is extrapolated for imperfect beam-columns. The good agreement of the proposed analytical formulation is shown through an extensive comparison with more than 3500 results of finite element numerical simulations conducted with use of ABAQUS/Standard program.

5

Structural analysis of airfield concrete pavement with doweled joints taking into account curling of slabs

Graczyk M., Gajewski M., Szczerba R.

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2016

|

Vol. 15, no. 2

137--155

EN

The subject of this paper is the structural analysis of a concrete airfield pavement with doweled joints after curling focusing on the doweled joints behaviour. The paper presents some examples of such pavement structures and dowel bar installation. Attention is paid to the effects of curling of slabs due to the temperature gradient across the slab thickness. It can result in the development of cracks at edges and corners of the slabs. A global structural analysis was carried out for a concrete airfield pavement exposed to extreme loading after curling. Aircraft wheel loading was considered in the analysis. The calculations of the doweled joints were parameterized based on the slab thickness and dowel diameter. The finite element method analysis was carried out using the ABAQUS/Standard software package.

PL

W pracy przedstawiano tematykę analizy dyblowanej betonowej nawierzchni lotniskowej po wystąpieniu zjawiska curlingu płyt uwzględniając zachowania połączeń dyblowanych płyt betonowych. Zaprezentowano przykładowe rozwiązania konstrukcyjne tego typu nawierzchni oraz sposób osadzania dybli w płycie betonowej. W artykule przedstawiono powiązanie zjawiska curlingu, które powstaje na skutek nierównomiernego rozkładu temperatury w przekroju pionowym płyty betonowej. W wyniku tego zjawiska mogą niekiedy wystąpić pęknięcia w pobliżu krawędzi oraz naroży płyt. Autorzy przedstawili ponadto wyniki globalnej analizy statycznej nawierzchni lotniskowej w stanie ekstremalnego obciążenia po wystąpieniu zjawiska curlingu. Analizę przeprowadzono na przykładzie obciążenia od kół samolotu. W analizach połączenia dyblowanego dokonano sparametryzowania obliczeń ze względu na grubość płyty oraz średnicę dybli. Obliczenia metodą elementów skończonych zrealizowano z wykorzystaniem programu komputerowego ABAQUS/Standard.

6

Modelowanie odporności stalowej konstrukcji szkieletowej na zagrożenie wybuchem zewnętrznym i katastrofą postępującą

Giżejowski M., Kwaśniewski L., Wierzbicki S., Juszczyk W., Szczerba R.

Inżynieria i Budownictwo

|

2016

|

R. 72, nr 1

35--39

PL

Omówiono zagadnienia przenoszenia oddziaływań od wybuchu zewnętrznego przez szkielet nośny budynku oraz modelowania odporności konstrukcji na zagrożenie katastrofą postępującą. Zamieszczono przykład liczbowy. Podano możliwe scenariusze zdegradowania głównych układów poprzecznych budynku wskutek oddziaływania fali uderzeniowej od eksplozji. Uwzględniono podejście eurokodowe dotyczące wyjątkowych sytuacji obliczeniowych.

EN

This paper focuses on issues of accidental actions caused by an external explosion on a load-bearing system of steel framed buildings and modelling of structural robustness. Furthermore, a case study of progressive collapse analysis of a selected multistory building is presented, in which the integrity of the structure in an accidental situation assessed. Possible scenarios of the steel frame degradation state due to the blast wave are shown. Eurocode’s approach is dealt with.

7

Numeryczna ocena nośności belek stalowych zginanych dwukierunkowo

Giżejowski M., Szczerba R., Gajewski M.

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

|

2016

|

z. 63, nr 1/I

347--354

PL

W pracy przedstawiono metody symulacji MES przy szacowaniu nośności stalowych belek dwuteowych poddanych dwukierunkowemu zginaniu ze zwichrzeniem. Analizie nośności granicznej poddano belki z imperfekcjami geometrycznymi. Wykorzystano geometrycznie i materiałowo nieliniowe sformułowanie (GMNIA), w którym wykorzystane są wyniki analiz liniowych (LBA) w celu określania imperfekcji. Ścieżki równowagi statycznej w fazie przed- i pogranicznej wyznaczano przy użyciu algorytmów przyrostowo-iteracyjnych o sterowaniu parametrem obciążenia lub przemieszczenia, wykorzystując metody Newtona-Raphsona oraz Riksa. Obliczenia numeryczne wykonano z zastosowaniem programu komputerowego ABAQUS/Standard. Omówiono sposób modelowania warunków brzegowych oraz wpływ realizacji obciążenia na uzyskiwane wyniki.

EN

FEM simulation methods used for assessment of steel I-section beams resistance in relation to two directional bending and LT-buckling are presented in the paper. Stability analyses are concerned with beams of imperfect geometry. Geometrically and materially nonlinear analyses GMNIA preceded by analyses LBA were carried out. Static equilibrium paths accounting for preand postlimit behaviour were determined with use of incremental-iterative algorithms taking into consideration both the load and displacement control parameters. Newton-Raphson and Riks methods were used for this purpose. Numerical simulations were conducted with use of ABAQUS/Standard program. Modelling techniques of boundary conditions and load application sequence were presented.

8

Modele MES i metody symulacji w analizie zwichrzenia zginanych elementów konstrukcji stalowych

Giżejowski M., Szczerba R., Gajewski M.

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

|

2016

|

z. 63, nr 1/I

339--346

PL

Przedstawiono metody symulacji statecznościowego zachowania się zginanych elementów konstrukcji stalowych z wykorzystaniem modelowania skończenie-elementowego. Rozważania dotyczą belek nieidealnych, wykonanych z walcowanych kształtowników szerokostopowych HEB i wąskostopowych IPE, o wstępnym wygięciu odpowiadającym pierwszej formie zwichrzenia. Idealizacja warunków brzegowych modeli numerycznych w pełni odpowiada założeniom przyjmowanym w podejściu analitycznym przy obliczaniu zwichrzenia belek. Wykonano geometrycznie i materiałowo nieliniowe analizy GMNIA wspomagane analizą LBA oraz zbadano wpływ ciężaru własnego na uzyskane wyniki. Do obliczeń numerycznych wykorzystano program komputerowy ABAQUS/Standard.

EN

Simulations using FEM with regard to stability behavior of steel structural elements subjected to bending are presented in the paper. Considerations are concerned with rolled wide flange HEB and narrow flange IPE section imperfect beams the imperfection profile of which corresponds to the first form of lateral-torsional buckling. Idealization of boundary conditions of FEM models complies with the assumptions used in the analytical formulation of stability problems of thin-walled beams. Geometrically and materially nonlinear analyses GMNIA were carried out taking into account an influence of dead load of structural elements on obtained results. Numerical simulations were conducted with use of ABAQUS/Standard program.

9

Obliczanie prętów zginanych i ściskanych metodą ogólną według PN-EN 1993-1-1

Szczerba R., Kozłowski A.

Inżynieria i Budownictwo

|

2015

|

R. 71, nr 8

424--429

PL

Opisano podstawy metody ogólnej, a także przedstawiono przykład jej użycia w odniesieniu do przekroju teowego, z wykorzystaniem metod analitycznych, a także programów komputerowych. Na podstawie aktualnego stanu wiedzy oraz otrzymanych wyników podano zalecenia projektowe w przypadku stosowania metody ogólnej.

EN

This paper presents the theoretical background of the general method. Furthermore, the paper provides calculation example of the use of the general method for checking the stability of T-section steel member. Analytical methods and computer programs were applied. Design recommendations regarding the use of the general method were given based on the state of the art and results of calculations.

10

Modelowanie zjawiska wybuchu w aspekcie oddziaływań wyjątkowych na budynek

Giżejowski M., Kwaśniewski L., Wierzbicki S., Juszczyk W., Szczerba R.

Inżynieria i Budownictwo

|

2015

|

R. 71, nr 8

434--438

PL

Omówiono modelowanie zjawiska wybuchu i związanych z nim oddziaływań na budynki jako wynik propagacji fali uderzeniowej od eksplozji. Na podstawie analizy literatury dokonano syntezy empirycznych metod wyznaczania parametrów fali uderzeniowej od detonacji ładunków zewnętrznych. Wyniki uzyskane z podejścia analitycznego porównano z wynikami eksperymentu w małej skali i analizy numerycznej.

EN

This paper focuses on issues related to modelling of blast phenomenon and related actions on buildings as a result of blast wave propagation. On the basis of the state-of-the-art review, empirical methods for determining of basic blast wave characteristics of external explosions were presented. Results arising from the application of analytical approach were confronted with those obtained from a small-scale natural experiment and numerical analysis.

11

Metody weryfikacji stateczności powłoki trzonu kominów stalowych

Kozłowski A., Kubiszyn W., Szczerba R

Inżynieria i Budownictwo

|

2015

|

R. 71, nr 2

79--85

PL

Zestawiono wybrane metody weryfikacji stateczności powłoki trzonu kominów stalowych. W przypadku zaleceń projektowych skupiono się na postanowieniach Eurokodu 3, które uzupełniono o wytyczne wycofanej polskiej normy PNB-03201:1993. Przedstawiono sposób uwzględniania pomierzonych imperfekcji geometrycznych w obliczeniach nośności płaszcza trzonu kominów stalowych. Rozważania zilustrowano przykładem obliczeniowym komina stalowego wolno stojącego wysokości 36,0 m, w którym przeanalizowano nośność jego najniższego segmentu metodami opisanymi w artykule.

EN

The paper describes selected methods of verification of the steel chimneys shell stability, which have hitherto been widely used. In the case of design recommendations, the authors essentially focused on the provisions of the Eurocode 3, which they supplemented with guidelines of already withdrawn Polish Standard PN-93/B-03201. The paper also provides the method, where the actual measured geometric imperfections are taken into account in the calculation of steel chimneys shell stability. In addition, the study case of a 36,0 m high chimney was carried out, where all discussed verification methods were used.

12

Analysis of steel I-beam-columns cross-section resistance with use of finite element method

Szczerba R., Gajewski M., Giżejowski M.

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

|

2015

|

z. 62, nr 3/II

425--437

EN

An interaction of uniaxial bending and axial compression occurs very often in engineering practice and has been widely described in clause 6.2 of Eurocode 3. There are appropriate formulae given to verify the design cross-section resistance of steel structural members. Numerical aspects of constructing the cross-section resistance interaction curve of I-sections are presented in this paper through numerical modelling of the behaviour of stocky beam-columns with the relative slenderness ratio of 0.2 that distinguishes the range of characteristic values of the cross-section resistance and the member buckling resistance. Numerical study was carried out with respect to hot-rolled wide flange HEB/HEAA sections. The case of combined planar bending about one of the section principal axis (y or z) and axial compression was considered. The scope of numerical research includes different cross-section classes from class 1 to class 4. In case of cross-sections from class 1 to class 3, Geometrically and Materially Nonlinear Analysis (GMNA) is carried out. As far as class 4 cross-sections are concerned, Geometrically and Materially Nonlinear with Imperfections Analysis (GMNIA) is carried out in which geometrical imperfections due out-of-flatness deformations of section plate components are taken into account in the form of first local buckling mode. Plate section components are modelled using Finite Shell Elements (FSEs). FSE modelling technique using ABAQUS/Standard library is utilized. Numerical results in the form of interaction diagrams are compared with those of analytical ones presented in Eurocode 3. Differences occurring between the results from conducted FE analysis and those obtained with use of Eurocode’s interaction formulae are discussed and factors causing these differences are outlined. Concluding remarks are drawn.

PL

Zagadnienie jednokierunkowego zginania oraz ściskania jest spotykane w praktyce inżynierskiej bardzo często i zostało szeroko opisane w pkt. 6.2 normy PN-EN 1993-1-1. Podano w niej odpowiednie formuły do sprawdzania nośności prętowych konstrukcji metalowych. W niniejszej pracy skupiono się na numerycznych aspektach oceny nośności stalowych przekrojów dwuteowych rozumianej jako nośność pręta krępego poddanego jednocześnie ściskaniu oraz jednokierunkowemu zginaniu. Studium numeryczne wykonano w odniesieniu do kształtowników walcowanych na gorąco z grupy szerokostopowych HEB/HEAA, zginanych względem głównych osi bezwładności przekroju (y, z). Zakres badań obejmuje przekroje zaliczane do klas od 1 do 4. W przypadku prętów krępych o przekroju należącym do klas od 1 do 3 wykonano pełną geometrycznie i materiałowo nieliniową analizę z uwzględnieniem efektów II rzędu (GMNA). W przypadku prętów o przekroju klasy 4 zastosowano zaś analizę GMNIA, uwzględniającą dodatkowo imperfekcje geometryczne ścianek smukłych. Modele numeryczne prętów wykonano z zastosowaniem powłokowych elementów skończonych. Do wykonania analiz numerycznych wykorzystano program komputerowy ABAQUS/Standard. Uzyskane wyniki krzywych granicznych nośności przekroju porównano z wynikami uzyskanymi z zastosowaniem formuł normowych. Sformułowano wnioski oraz kierunki dalszych badań.

13

Analiza nośności stalowej ramy płaskiej o blachownicowych elementach smukłościennych

Giżejowski M., Szczerba R., Gajewski M., Stachura Z.

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

|

2015

|

z. 62, nr 4

73--92

PL

W pracy przedstawiono analizę nośności stalowej ramy płaskiej na przykładzie ramy portalowej o rozpiętości 36,0 m, wykonanej ze smukłościennych elementów blachownicowych o zmiennej wysokości środnika i przegubowo połączonej z fundamentami. Ramę portalową zaprojektowano zgodnie z wymaganiami Eurokodu, a następnie przeanalizowano wpływ rozmieszczenia dyskretnych stężeń bocznych i przeciwskrętnych na jej nośność. Obliczenia uwzględniają imperfekcje konstrukcji, które zaimplementowano w modelu jako przeskalowane formy wyboczenia lokalnego i globalnego ramy portalowej, wyznaczone ze sprężystej analizy wyboczeniowej LBA. W celu zbadania wpływu rodzaju i kształtu imperfekcji na nośność ramy, przeprowadzono najpierw analizę układu o geometrii idealnej, materiałowo i geometrycznie nieliniową GMNA, a następnie analizę materiałowo i geometrycznie nieliniową GMNIA układu imperfekcyjnego. Analizę przeprowadzono z wykorzystaniem programu komputerowego ABAQUS/Standard. W uwagach końcowych podsumowano wyniki analiz oraz wskazano kierunki dalszych badań.

EN

An assessment of the load bearing capacity analysis of steel planar frame fabricated from slender tapered plate girders, with span length of 36,0 m and pinned bases was presented in the paper. Initially, considered portal frame was designed in accordance with the Eurocode 3 and then an influence of lateral and torsional braces location on the frame load bearing capacity was analyzed. Calculations take into account imperfections of the structure, which were implemented in the FEM model as local and global scaled modes derived from linear buckling analysis LBA. In order to investigate the effect of type and shape of particular imperfection patterns on the frame stability strength, two tasks were solved. Firstly, geometrically and materially nonlinear analysis GMNA of perfect frame geometry was carried out. Then, GMNIA analysis concerning additionally imperfections was performed. Numerical models were prepared with the use of shell finite elements, which are available in ABAQUS/Standard program. Concluding remarks were drawn.

14

Odporność ramowych konstrukcji stalowych na zniszczenie postępujące w wyniku oddziaływań wyjątkowych

Szczerba R

Budownictwo i Architektura

|

2014

|

Vol. 13, nr 3

283--290

PL

W pracy omówiono krótko podejście Eurokodu 1 do oddziaływań wyjątkowych, które mimo bardzo małego prawdopodobieństwa wystąpienia, mogą mieć bardzo dużą intensywność i w końcowym wyniku doprowadzić do katastrofalnych skutków. Opisując wymagania stawiane odporności konstrukcji, przedstawiono wyjątkowe sytuacje obliczeniowe według normy PN-EN 1991-1-7. W pracy zawarto także analizę budynku szkieletowego o konstrukcji stalowej, który poddano lokalnemu usunięciu słupa na najniższej kondygnacji. Do analizy wykorzystano program komputerowy Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2013.

EN

The approach of Eurocode 1 to accidental actions was briefly presented in the paper. These specific actions occur very rarely but due to their high intensity may result in the total collapse of the building. Together with the description of structural robustness requirements, accidental design situations were discussed in accordance with the Standard PN-EN 1991-1-7. Furthermore, the analysis of steel framed building was carried out. The analysis concerns removal of a column on the lowest storey and was executed with the use of Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2013.

15

Nośność i stateczność stalowych belek o przekroju ceowym

Szczerba R

Budownictwo i Architektura

|

2013

|

Vol. 12, nr 2

283--290

PL

W pracy przedstawiono analizę nośności i stateczności elementów o przekroju ceowym, obciążonych w płaszczyźnie równoległej do środnika, nie przechodzącej przez środek ścinania. Następstwem tego jest powstanie momentu skręcającego, który generuje powstanie naprężeń normalnych od bimomentu oraz naprężeń stycznych od skręcania skrępowanego i swobodnego. Oszacowano udział tych naprężeń w wytężeniu przekroju na przykładzie belki wolnopodpartej obciążonej obciążeniem ciągłym oraz siłą skupioną. Przy weryfikacji prętów odniesiono się do obowiązujących obecnie Eurokodów oraz do Normy Polskiej PN-90/B-3200. Do obliczenia momentu krytycznego przy zwichrzeniu sprężystym wykorzystano program Autodesk Algor Simulation Professional 2012.

EN

Analysis of the resistance and stability of steel beam of channel section loaded in the plane parallel to beam web, which does not pass through shear center, is presented in the paper. The consequence of this is the creation of a torsional moment that generates normal stresses due to bimoment and shear stresses as a result of St. Venant and warping torsion. In the paper, the contribution of those stresses to the global state of stress of simply supported beam is presented. Calculations were made according to Eurocodes and to the Polish Standard PN-90/B-3200. The elastic critical moment for lateral-torsional buckling was calculated with the use of Autodesk Algor Simulation Professional 2012 program.