Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Using the Erfi function in the problem of the shape optimization of the compressed rod

Marcinowski J., Sadowski M.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2020

|

Vol. 25, no. 2

75--87

EN

The shape of the optimal rod determined in the work meets the condition of mass conservation in relation to the reference rod. At the same time, this rod shows a significant increase in resistance to axial force. In the examples presented, this increase was 80% and 117%, respectively, for rods with slenderness of 125 and 175. A practical benefit from the use of compression rods of the proposed shapes is clearly visible. The example presented in this publication shows how great the utility in the structural mechanics can be, resulting from the applications of complex analysis (complex numbers). This approach to many problems can find its solutions, while they are lacking in the real numbers domains. What is more, although these are operations on complex numbers, these solutions have often their real representations, as the numerical example shows. There are too few applications of complex numbers in the technique and science, therefore it is obvious that the use of complex analysis should have an increasing range. One of the first people to use complex numbers was Girolamo Cardano. Cardano, using complex numbers, was solving cubic equations, unsolvable to his times – as the famous Franciscan and professor of mathematics Luca Pacioli put it in his paper Summa de arithmetica, geometria, proportioni et proportionalita (1494). It is worth mentioning that history has given Cardano priority in the use of complex numbers, but most probably they were discovered by another professor of mathematics – Scipione del Ferro (cf. [1]). We can see, that already then, they were definitely important (complex numbers).

2

Contribution of planetary electronic structure of atom to molecular interaction and properties of nanocomposites

Sikoń Marek, Bidzinska E., Marcinowski J.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2019

|

Vol. 67, nr 1

77--89

EN

The paper proposes a study of molecular interactions using the planetary model of the atomic structure. The description refers to transfer of the interactions by electrons bonded with an atom in a planetary system. In molecules we refer to analysis of electrons that remain unpaired during the formation of chemical compounds. The planetary electronic state of molecular interactions is defined by considering the action arm for interatomic forces. Then the interaction torque is defined. The problem is studied in a collection of atoms forming a nanoparticle and then analysis is carried on in the entire volume of the nanocomposite, which is defined as a set of the nanoparticles in a field of matrix-nanofiller interactions. As a result, new mechanical, magnetic, and optical properties of the nanocomposite arise and are described herein. The atomic-scale phenomena are described by both classical and quantum mechanics and are then transferred to the nanoparticle scale by applying statistical mechanics. The quantum solutions for the optically active electrons form the basis for the optical properties of the nanocomposite using forced gyrobirefringence and Maxwell equations. The results of the theoretical analysis are confirmed by experiment using an electron paramagnetic resonance spectrometer.

3

Wpływ zmiany temperatury na rozkład naprężeń w powłoce naprawianej i w cienkiej warstwie naprawczej

Marcinowski J.

Przegląd Budowlany

|

2018

|

R. 89, nr 3

29--31

PL

Często stosowaną techniką naprawy zdegradowanej powierzchni zbiornika, komina, chłodni czy silosu jest pokrycie tej powierzchni materiałem naprawczym. Jest to zazwyczaj włóknokompozyt na bazie włókien szklanych, bazaltowych lub węglowych o istotnie różnych parametrach rozszerzalności termicznej od materiału powierzchni naprawianej. Przedmiotem rozważań jest określenie rozkładu naprężeń w warstwie naprawianej oraz w powłoce naprawczej w warunkach zmiany temperatury w stosunku do temperatury, w której doszło do połączenia obu warstw. W pracy zaprezentowano wzory na naprężenia wyprowadzone na podstawie ogólnych zasad teorii sprężystości oraz mechaniki naczyń cienkościennych. Przedstawiono przykład numeryczny potwierdzający trafność oszacowania naprężeń za pomocą wyprowadzonych wzorów. W pracy zamieszczono także rozwiązanie numeryczne pewnego realnego problemu inżynierskiego.

EN

A frequently used technique of repairing a degraded area of a tank, chimney, cold store or silo is to cover this surface with repair material. It is usually a fiber composite based on glass, basalt or carbon fibers with thermal expansion parameters which differ significantly from those of the material of the repaired surface. The article discusses the issue of determining the distribution of stresses in the repaired layer and in the repair coat in the conditions of temperature change in relation to the temperature at which the two layers were joined. The paper presents stress formulas derived from the general principles of the theory of elasticity and the mechanics of thin-walled vessels. A numerical example confirming the accuracy of stress estimation using derived formulas is presented. The work also includes a numerical solution to a certain real engineering problem.

4

Badania doświadczalne stateczności mało wyniosłych, stalowych powłok sferycznych obciążonych ciśnieniem

Kołodziej S., Marcinowski J.

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

|

2017

|

z. 64, nr 3/I

361--370

PL

Cienkie powłoki stalowe w postaci wycinka sfery obciążone ciśnieniem zewnętrznym wykazują tendencje do utraty stateczności w fazie poprzedzającej wyczerpanie nośności plastycznej. Zjawisko wyboczenia powłok sferycznych było przedmiotem badań wielu autorów, a wyniki dotychczasowych badań teoretycznych i doświadczalnych zostały wykorzystane w zaleceniach projektowych wydanych w 2008 roku przez ECCS [9]. W pracy przedstawiono badania eksperymentalne wykonane na specjalnie w tym celu zaprojektowanym stanowisku badawczym. Próbki do badań zostały wykonane techniką wyoblania z blach przeznaczonych do głębokiego tłoczenia. Zinwentaryzowano geometrię początkową każdej z powłok za pomocą skanowania 3D i wykonano badania materiałowe stali użytej do wykonania powłok. Ciśnienie wymuszano za pomocą kompresora powietrza, a pomiary przemieszczeń były wykonywane przy zastosowaniu optycznego systemu pomiarowego Pontos-Aramis. Rejestrowano formy deformacji całej powłoki w trakcie stopniowego wzrostu ciśnienia także po utracie stateczności. Wszystkie dane pomiarowe rejestrowano automatycznie za pomocą dwóch komputerów. Wynikiem każdego z eksperymentów była nieliniowa ścieżka równowagi w postaci zależności ciśnienia od wybranego parametru przemieszczeniowego. W artykule zaprezentowano porównanie otrzymanych wartości ciśnień krytycznych z wynikami symulacji numerycznych wykonanych systemem COSMOS/M dla geometrii nominalnej oraz porównanie z wartościami nośności wyboczeniowych wynikających z zapisów EDR5th ECCS [9] oraz z propozycji przedstawionej w pracy [3].

EN

Thin steel shells in a form of spherical segment loaded by external pressure show a tendency to sudden buckling for a lower pressure than their plastic resistance. The buckling phenomenon of spherical shells was subject of investigations of many authors and hitherto results of theoretical and experimental research were used in European Design Recommendations published in 2008 by ECCS [9]. Experimental investigations performed on the deliberately designed and fabricated stand were presented in this paper. Specimens were manufactured by a metal spinning technique from steel sheets used usually to a deep drawing and stamping of metal objects. The actual shape of every specimen was determined by 3D scanning technique. Material investigations of steel sheets were performed as well. The pressure was exerted by the air compressor and displacement measurements were accomplished by optical measurement system Pontos-Aramis. Forms of deformations of the whole specimen were registered precisely at every step of pressure exertion till the final postbuckling stage. All measured data were registered automatically by means of two computers. The result of every experiment was presented in the form of equilibrium path as the relationship of the pressure p as a function of the chosen displacement parameter. The comparison of critical pressures obtained in experiments with results received in preliminary numerical simulations done by COSMOS/M was presented in the paper. Experimental results were compared also with buckling resistances proposed in [9] and [3].

5

On some interesting trends in research of steel and composite structures

Marcinowski J.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2017

|

No. 25(2)

5--10

EN

This paper is a kind of introduction to the special issue of CEER devoted to metal and composite structures. Papers collected in this issue were ordered from Authors who took part in International Conference on Metal Structures which was held in Zielona Góra in 2016. Selection of Authors and theme of ordered papers were done in cooperation with Metal Structures Section of the Civil Engineering Committee of the Polish Academy of Sciences. Selected papers included in this special issue of CEER were shortly presented in this editorial.

PL

Referat stanowi wprowadzenie do specjalnego numeru czasopisma CEER poświęconego konstrukcjom metalowym i kompozytowym. Zebrano w nim prace zamówione wcześniej u Autorów uczestniczących w Międzynarodowej Konferencji nt. Konstrukcji Metalowych ICMS’2016, która odbyła się w Zielonej Górze w 2016 roku. Doboru autorów i tematyki zamawianych referatów dokonano we współpracy z sekcją Konstrukcji Metalowych Komitetu Inżynierii Lądowej i Wodnej Polskiej Akademii Nauk. W referacie krótko omówiono każdą z prac włączonych do tego specjalnego numeru CEER.

6

Comparisons of buckling capacity curves of pressurized spheres with EDR provisions and experimental results

Błażejewski P., Marcinowski J.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2017

|

No. 25(2)

59--76

EN

Existing provisions leading to the assessment of the buckling resistance of pressurised spherical shells were published in the European Design Recommendations (EDR) [1]. This book comprises rules which refer to the stability of steel shells of different shapes. In the first step of the general procedure they require calculation of two reference quantities: the elastic critical buckling reference pRcr and the plastic reference resistance pRpl. These quantities should be determined in the linear buckling analysis (LBA) and in the materially nonlinear analysis (MNA) respectively. Only in the case of spherical shells the existing procedure has exceptional character. It is based on the geometrically nonlinear analysis (GNA) and on the geometrically and materially nonlinear analysis (GMNA), respectively. From this reason, in this particular case there was a need to change the existing approach. The new procedure was presented in the work of Błażejewski & Marcinowski in 2016 (comp. [2]). All steps of the procedure leading to the assessment of buckling resistance of pressurized steel, spherical shells were presented in this work. The elaborated procedure is consistent with provisions of Eurocode EN1993-1-6 (comp. [3]) and with recommendations inserted in Europeans Design Recommendations [1]. The proposed capacity curves were compared with existing proposal published in [1] for three different fabrication quality classes predicted in [3]. In this work also comparisons of author’s proposals with experimental results obtained by other authors were presented.

PL

W niniejszej pracy przedstawiono porównanie dwóch procedur szacowania nośności wyboczeniowej powłok sferycznych na tle wybranych wyników badań eksperymentalnych. Porównanie głównych wartości referencyjnych występujących w obu procedurach oraz porównanie sposobu wyznaczania odcinka sprężysto-plastycznego krzywej nośności wyboczeniowej dokładnie pokazuje i tłumaczy różnice pomiędzy dwoma algorytmami obliczeniowymi. W pewnych zakresach wartości stosunku R/t dla konkretnych przypadków, różnice te sięgają nawet 40%. Świadczy to o dość dużym zapasie nośności i konserwatywnym charakterze zapisów zawartych w EDR5th. Porównanie dwóch procedur obliczeniowych z wynikami badań eksperymentalnych pokazuje zasadność stosowania obu podejść. Dla każdego z nich otrzymane przebiegi krzywych nośności wyboczeniowej znajdują się poniżej punktów odpowiadających wynikom eksperymentalnym. Jednakże krzywe nośności otrzymane wg nowej procedury wykazują większą zbieżność z wynikami badań eksperymentalnych. Stąd wniosek, że stosowanie bardziej zachowawczych metod obliczeniowych można uznać za niezasadne.

7

Reinforcement of existing cast-iron structural elements by means of fiber reinforced composites

Marcinowski J., Różycki Z.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2016

|

No. 20(1)

37--45

EN

The paper deals with tubular, cast-iron columns which should be reinforced due to the planned new structural function of these elements. According to the requirements of the monument conservator the general appearance of columns should not be altered significantly. Reinforcement with an external, thin coating (sleeve or jacket) made of composite (carbon fibre reinforced polymer - CFRP) was proposed. Details of the proposed technique were presented. The reinforcement effect was verified in destructive test sperformed on two columns without reinforcement and the two other columns reinforced with the chosen technique. Due to the expected very high load capacity of the axially loaded column, the test rig was designed in such a manner that the force could be applied on big eccentricity. For this purpose a special base was prepared (comp. Fig. 1). Destructive tests have confirmed the high effectiveness of the adopted strengthening technique.

PL

Praca dotyczy żeliwnych słupów cylindrycznych, które w związku z planowaną ich nową funkcją konstrukcyjną powinny zostać wzmocnione. Wymagania konserwatorskie nie dopuszczają znaczących zmian wyglądu zewnętrznego wzmacnianych słupów, z tego względu zaproponowano wzmocnienie za pomocą cienkiej powłoki włóknokompozytowej CFRP nakładanej na zewnętrzną powierzchnię słupów. W pracy zaprezentowano szczegóły proponowanej techniki wzmocnienia. Uzyskany efekt wzmocnienia zweryfikowano w badaniach niszczących wykonanych na dwóch słupach oryginalnych i dwóch słupach poddanych wzmocnieniu proponowaną techniką. Z powodu spodziewanej bardzo wysokiej odporności słupów na ściskanie osiowe, stanowisko badawcze zaprojektowano w taki sposób, aby siła mogła być przykładana na dużym mimośrodzie. W tym celu zaprojektowano i wykonano dodatkową głowicę. Badania niszczące potwierdziły wysoką efektywność zastosowanej techniki wzmocnienia.

8

Wpływ gwałtownej zmiany temperatury na stan wytężenia silosów stalowych

Marcinowski J.

Materiały Budowlane

|

2015

|

nr 9

104--106

PL

Zmiana temperatury może być istotnym czynnikiem wpływającym na stan wytężenia ścian silosów stalowych, a w pewnych okolicznościach może się stać przyczyną awarii tych konstrukcji. Punkt 5.6 normy obciążeniowej EN 1991-4:2006 zawiera zapisy dotyczące wzrostu naprężeń w elementach konstrukcyjnych silosu spowodowanego różnicą temperatury materiału składowanego i płaszcza silosu. Norma podaje wzór na wzrost parcia poziomego w silosie wypełnionym materiałem sypkim w warunkach pojawienia się różnicy temperatury między ścianami silosu a materiałem składowanym. W artykule przedstawiono wyprowadzenie tego wzoru oraz dyskusję na temat określenia efektywnego modułu sztywności materiału składowanego EsU. Ilustracją rozważań teoretycznych zawartych w artykule są wybrane przykłady analiz wzrostu wytężenia ściany silosu w efekcie jej ochłodzenia. Rozważono silosy o różnej smukłości oraz różne współczynniki tarcia materiału składowanego o ścianę. Obliczenia wykazały, że gwałtowne ochłodzenie ściany silosu stalowego może skutkować wzrostem parcia poziomego nawet o 27% i w ostateczności awarią.

EN

The temperature change can be an essential factor affecting the state of effort of steel silo walls. In some circumstances it could even be the main cause of the failure of such structures. The clause 5.6 of the load standard EN 1991-4:2006 includes provisions which refer to the stress increase in structural members evoked by the temperature difference between the silo wall and the stored material. The standard presents the formula on increase of horizontal pressure as a result of the temperature difference between the silo wall and the stored material. The derivation of this formula and the discussion on the determination of the unloading effective elastic modulus of the stored solid EsU were presented in this work. Theoretical considerations are exemplified by chosen examples showing the effort increase of the silo wall as a result of its cooling. Silos of different slendernesses and of different coefficients of wall friction were considered. Calculations have revealed that the sudden temperature drop of the silo wall can lead even to the 27% increase of horizontal pressure and consequently to its failure.

9

Numerical strength analysis of a complex, steel shell structure

Burczyński G., Marcinowski J.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2014

|

No. 14

27--36

EN

The paper deals with the numerical modelling of a complex, steel shell structure. The part under analysis is the upper segment of a steel pylon, which consists of several cylindrical shells and one conical segment. Particular parts of the structure are welded together. Geometrical and loading data calculations were performed for the particular material for both an ideally elastic case and an elasto-plastic case. The conclusion that the structural member analysed required strengthening were drawn on the basis of these results. The structural modification was proposed and additional calculations for this modified structure were also performed. Introduced additional shell elements locked the mechanism of plastic flow. The proposed modification can be treated as a possible strengthening concept. The whole analysis was performed by means of the ABAQUS system but some stages of calculations were also verified by the COSMOS/M system.

PL

Przedmiotem pracy jest numeryczne modelowanie pewnej bardzo złożonej, stalowej konstrukcji powłokowej. Analizowana szczegółowo część jest górnym fragmentem stalowego pylonu, na który składa się kilka odcinków powłok cylindrycznych oraz jeden segment stożkowy. Te poszczególne fragmenty konstrukcji były ze sobą połączone spawaniem. Dla znanych parametrów materiałowych, geometrycznych i obciążeniowych wykonano obliczenia w zakresie idealnie sprężystym oraz w zakresie sprężystoplastycznym. Na podstawie tych obliczeń wyciągnięto wniosek o konieczności wzmocnienia tej części pylonu. Zaproponowano istotną modyfikację istniejącej konstrukcji i wykonano dla niej ponownie obliczenia. Wprowadzone dodatkowe elementy powłokowe zablokowały mechanizm plastycznego płynięcia. Zaproponowaną modyfikację można potraktować jako jedną z możliwych koncepcji wzmocnienia konstrukcji. Wszystkie analizy numeryczne zostały wykonane za pomocą systemu ABAQUS. Pewne wybrane fragmenty obliczeń były weryfikowane także z pomocą systemu COSMOS/M.

10

Buckling capacity curves for steel spherical shells loaded by the external pressure

Błażejewski P., Marcinowski J.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2014

|

No. 15

43--55

EN

Assessment of buckling resistance of pressurised spherical cap is not an easy task. There exist two different approaches which allow to achieve this goal. The first approach involves performing advanced numerical analyses in which material and geometrical nonlinearities would be taken into account as well as considering the worst imperfections of the defined amplitude. This kind of analysis is customarily called GMNIA and is carried out by means of the computer software based on FEM. The other, comparatively easier approach, relies on the utilisation of earlier prepared procedures which enable determination of the critical resistance &rhoRcr the plastic resistance &rho sub>Rpl and buckling parameters &alpha &beta &eta &lambda sub>0 needed to the definition of the standard buckling resistance curve. The determination of the buckling capacity curve for the particular class of spherical caps is the principal goal of this work. The method of determination of the critical pressure and the plastic resistance were described by the authors in [1] whereas the worst imperfection mode for the considered class of spherical shells was found in [2]. The determination of buckling parameters defining the buckling capacity curve for the whole class of shells is more complicated task. For this reason the authors focused their attention on spherical steel caps with the radius to thickness ratio of R/t = 500, the semi angle &phi= 30o and the boundary condition BC2 (the clamped supporting edge). Taking into account all imperfection forms considered in [2] and different amplitudes expressed by the multiple of the shell thickness, sets of buckling parameters defining the capacity curve were determined. These parameters were determined by the methods proposed by Rotter in [3] and [4] where the method of determination of the exponent &eta by means of additional parameter k was presented. As a result of the performed analyses the standard capacity curves for all considered imperfection modes and amplitudes 0.5t, 1.0t, 1.5t were obtained. Obtained capacity curves were compared with the recommendations for different fabrication quality classes formulated in [5].

PL

Oszacowanie nośności wyboczeniowej stalowej powłoki sferycznej obciążonej ciśnieniem zewnętrznym nie należy do łatwych zadań. Istnieją dwa sposoby, którymi można się posłużyć aby osiągnąć ten cel. Pierwszy z nich to wykonanie zaawansowanych analiz numerycznych, w których uwzględnione zostaną nieliniowości geometryczne i materiałowe oraz najbardziej niekorzystne formy imperfekcji geometrycznych o zadanej amplitudzie. Ten typ analizy nosi nazwę GMNIA, a wykonuje się ją z wykorzystaniem oprogramowania komputerowego bazującego na MES. Druga metoda, względnie prosta, polega na wykorzystaniu gotowych procedur, dzięki którym można określić nośność krytyczną, nośność plastyczną powłoki oraz parametry wyboczeniowe &alpha &beta &eta &lambda sub>0 niezbędne do opisania klasycznej krzywej nośności. Wyznaczenie krzywej nośności dla pewnej klasy wycinka powłoki sferycznej jest głównym celem tej pracy. Sposób szacowania nośności krytycznej i plastycznej autorzy przedstawili w pracy [1], zaś określenie najbardziej niekorzystnej imperfekcji geometrycznej dla badanej rodziny powłok sferycznych w pracy [2]. Wyznaczenie parametrów wyboczeniowych opisujących klasyczną krzywą nośności jest znacznie trudniejszym zadaniem, dlatego też autorzy niniejszej pracy wybrali do badań rodzinę powłok stalowych o stosunku promienia do grubości R/t = 500, połówkowym kącie rozwarcia powłoki &phi= 30o i sposobie podparcia BC2 (podparcia sztywne). Uwzględniając wszystkie, określone w pracy [2], formy imperfekcji geometrycznych o różnych amplitudach (odniesionych do grubości t) wyznaczono zestawy parametrów wyboczeniowych definiujących krzywą nośności wyboczeniowej. Parametry te określono posługując się procedurami proponowanymi przez Rottera w pracy [3] oraz w pracy [4], w której to przedstawiono sposób wyznaczania dodatkowego współczynnika k, służącego do bezpośredniego wyliczenia wykładnika &eta. Rezultatem przeprowadzonych analiz są typowe krzywe nośności dla każdej z form imperfekcji o amplitudach wielkości 0,5t, 1,0t, 1,5t. Otrzymane krzywe porównano z obowiązującymi zaleceniami sformułowanymi w [5] (EDR5th) dla różnych klas dokładności wykonania.

11

Najbardziej niekorzystne imperfekcje geometryczne stalowych powłok sferycznych

Błażejewski P., Marcinowski J.

Budownictwo i Architektura

|

2014

|

Vol. 13, nr 3

219--226

PL

Stalowe powłoki sferyczne obciążone ciśnieniem zewnętrznym narażone są na utratę stateczności, która najczęściej decyduje o ich nośności. Występujące w tego typu konstrukcjach imperfekcje geometryczne mogą znacząco wpłynąć na obniżenie nośności powłoki. Analizowane dotychczas formy imperfekcji, w postaci pierwszej i drugiej formy wyboczeniowej, nie wyczerpują możliwych do zaobserwowania w rzeczywistości niedoskonałości geometrycznych. Zestawienie i porównanie innych, spotykanych w praktyce imperfekcji geometrycznych pozwoli określić najbardziej niekorzystną z nich. Dodatkowe uwzględnienie normowych amplitud imperfekcji, dla każdej z form, pozwoliło określić przedziały amplitud, w których dana forma jest rzeczywiście najbardziej niekorzystna. Taka informacja pozwoli inżynierom uniknąć błędnego przyjęcia najbardziej niekorzystnej imperfekcji dla założonej klasy wykonania powłoki sferycznej.

EN

Steel, spherical shells subjected to an external pressure are exposed to the loss of stability and such a phenomenon determines the global resistance of such shells. Unavoidable, geometric imperfections present is this class of shells affect significantly global resistance of shells. The imperfection form corresponding to the first and second buckling modes, analysed in previous works of authors, do not cover all possible and observed in reality imperfection modes. The specification and comparison of other imperfections encountered in practice will allow to identify the most adverse ones. Additionally to the imperfection forms also their amplitudes were analysed. Consequently the ranges in which considered imperfection form is in fact the most adverse were determined. On the basis of this knowledge, the designer can choose the most adverse imperfection mode for given quality fabrication class of the shell.

12

Nośność wyboczeniowa żeber wzmacniających ściany stalowego silosu na zboże

Błażejewski P., Marcinowski J.

Budownictwo i Architektura

|

2013

|

Vol. 12, nr 2

189--196

PL

Siły południkowe w silosie stalowym, którego ściany są wykonane z blachy profilowanej poziomo są przenoszone przez żebra pionowe. Elementy te są zazwyczaj wykonywane z cienkościennych kształtowników zimnogiętych wrażliwych na miejscową utratę stateczności. W pracy przedstawiono numeryczną procedurę oszacowania nośności wyboczeniowej rodziny żeber wykonanych z blach o różnej grubości. Uwzględniono imperfekcje w postaci pierwszej formy wyboczenia i amplitudach do wartości 4t włącznie. Wyniki porównano z bardzo zachowawczymi wartościami nośności wyboczeniowej takich elementów proponowanymi w zapisach normy PN-EN1993-4-1.

EN

In steel silos fabricated from horizontally corrugated sheets, the vertical stiffeners (columns) sustain vertical forces as a result of friction of a bulk material against the silo wall. Columns are usually of cold formed steel sections. Due to the fact that stiffener failures are the most frequent cause of silos collapses, it is important to estimate accurately their resistance. The paper deals with numerical modelling of the elastic-plastic collapse of columns. Geometrically and materially nonlinear analyses (GMNIA) were carried out in which imperfections were taken into account. The imperfection forms were taken as a first buckling mode obtained in the linear buckling analysis (LBA). Amplitudes of imperfections were assumed as a =t, 2t, 3t, 4t, where t is the thickness of the stiffeners wall. It was revealed that the buckling resistance is very sensitive to the imperfection amplitude. All numerical analyses were performed by the COSMOS/M system based on FEM. Buckling resistance of all analysed stiffeners was calculated also by means of formulae inserted in Eurocode PN-EN1993-4-1. Buckling resistances obtained by the proposed numerical approach were greater than their counterparts being the result of provisions inserted in PN-EN1993-4-1 and appear to be more realistic.

13

Nośność wyboczeniowa walcowego płaszcza silosu w świetle zapisów normy PN-EN 1993-4-1

Błażejewski P., Marcinowski J.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2012

|

z. 59, nr 3/II

151-160

PL

Norma PN-EN 1993-4-1 [1] zawiera zapisy dotyczące szacowania nośności wyboczeniowej ścian stalowych silosów walcowych. Zalecenia zawarte w tej normie są względnie łatwe w zastosowaniu w przypadku walcowych ścian izotropowych. Oszacowanie nośności wyboczeniowej ścian z blach profilowanych jest dużo bardziej skomplikowane i wymaga od projektanta sporego doświadczenia w korzystaniu z tych zapisów. W referacie zaprezentowano obliczenia praktyczne, które musiał wykonać projektant projektujący stalowe silosy na zboże. Rozważania zaprezentowane w pracy dotyczą głównie nośności wyboczeniowej ścian. Stosowane w silosach dachy stożkowe czy sferyczne nie były przedmiotem rozważań. Były rozpatrywane dwa przypadki ścian silosów: walcowa ściana izotropowa oraz walcowa ściana z blach profilowanych poziomo i wzmocnionych zewnętrznymi żebrami pionowymi wykonanymi z cienkościennych elementów zimnogiętych. Nośność wyboczeniowa została określona dla południkowych naprężeń ściskających oraz dla ciśnienia zewnętrznego działającego poprzecznie do powierzchni ścianki silosu. W przypadku ścianki profilowanej procedura wymaga znalezienia najmniejsze wartości nośności, która jest funkcją liczby fal obwodowych j oraz długości pionowej półfali wyboczeniowej li. Zaprezentowane obliczenia mogą być traktowane jako rodzaj szablonu przydatnego projektantom silosów stalowych.

EN

PN-EN 1993-4-1 code [1] contains provisions which enable structural engineers to predict the buckling resistance of a steel, cylindrical silo wall. The rules presented in [1] are quite easy in the case of isotropic walls. Buckling resistance assessment of corrugated walls is more difficult and requires some experience in such calculations. The paper presents practical calculations which were performed during designing of actual grain storage silos. The roofs were excluded from the study and all attention was focused on buckling resistance of the silo wall. Two different cases were analysed: a cylindrical isotropic wall and a wall made of horizontally corrugated steel sheets and stiffened by vertical columns made of thin walled, cold-formed structural members. Buckling resistance was determined for meridional compressive stresses and for external pressure acting laterally to the wall surface. In the case of corrugated wall the procedure requires finding the smallest value of buckling resistance as a function of buckling wave number j in horizontal direction and the buckling length in vertical direction li. The presented calculations can be treated as a kind of a template for designers of steel silos.

14

Zagrożenia obiektów budowlanych wynikające z powstania drgań o charakterze rezonansowym

Marcinowski J.

Przegląd Budowlany

|

2012

|

R. 83, nr 5

129-132

PL

W referacie zostały wyeksponowane zagrożenia związane z wystąpieniem drgań o charakterze rezonansowym. Przytoczone zostały typowe okoliczności, w których może dochodzić do wzbudzeń rezonansowych. Referat zilustrowano przykładami wystąpienia drgań o charakterze rezonansowym w istniejących obiektach.

EN

This paper describes hazards resulting from the presence of resonant vibrations. Typical circumstances in which resonant excitation may occur are identified. The paper is illustrated with examples of the occurrence of resonant vibrations in existing structures.

15

Modyfikacje konstrukcyjne zadaszenia stadionu redukujące drgania o charakterze rezonansowym

Błażejewski P., Marcinowski J.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2011

|

z. 58, nr 3/II

209-216

PL

Krótko po oddaniu do użytku trybun stadionu zaobserwowano drgania pojawiające się w trakcie miarowych podskoków kibiców. Amplituda drgań zadaszenia trybuny była na tyle znacząca, że wzbudziło to niepokój właściciela obiektu. Podczas kolejnych zawodów przeprowadzono pomiary, których celem było zdiagnozowanie przyczyny nadmiernych drgań. Użyto do tego celu wyspecjalizowanej aparatury pomiarowej, mierząc przyspieszenia, prędkości i przemieszczenia w wybranych miejscach konstrukcji stadionu. Wyniki badań okazały się jednoznaczne: częstotliwość drgań swobodnych konstrukcji zadaszenia trybuny pokrywała się niemal z częstotliwością wymuszeń w postaci miarowych podskoków kibiców. W związku z zaistniałym problemem przeanalizowano numerycznie szereg konstrukcyjnych rozwiązań dynamicznego przestrojenia konstrukcji. Jedną z koncepcji wzmocnienia zrealizowano i poddano próbom wzbudzenia. Wyniki z przeprowadzonych analiz numerycznych oraz pomiarów wykonanych podczas zawodów zawarto w niniejszej pracy.

EN

In a newly opened stadium strong vibrations were observed when the spectators jumped rhythmically. The measurements taken during competitions confirmed this observation. The amplitude of roof vibrations reached the value of 35 mm and was too big from the structural safety point of view. Additional numerical analyses revealed that the frequency of free vibrations of the stadium roof was nearly equal to the frequency of rhythmical jumps of the spectators. It was clear that the phenomenon of the resonance took place. To avoid the resonance additional structural members in a form of steel columns were proposed. Numerical analyses and measurements made after the structural modifIcation revealed that the frequency of free vibrations of the stadium roof was shifted to a very high value of 5,5 Hz and to this end the resonance was excluded. After the proposed structural modifIcation the stadium can be exploited safely.

16

Nośność belek żeliwnych występujących w rewitalizowanych obiektach historycznych

Marcinowski J., Różycki Z.

Przegląd Budowlany

|

2011

|

R. 82, nr 4 dod.

148-152

17

Główne przyczyny uszkodzeń wanien elektrolitycznych stosowanych w hutnictwie miedzi

Marcinowski J.

Przegląd Budowlany

|

2010

|

R. 81, nr 5

124-127

18

Błędne rozwiązanie konstrukcyjne stalowego stropu pod maszyny wirujące

Marcinowski J.

Przegląd Budowlany

|

2010

|

R. 81, nr 5

94-96

19

Detection of structural heteregoneities by the wavelet technique

Marcinowski J.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2007

|

Vol. 12, no 2

487-495

EN

This paper deals with a special technique of a structural damage detection. To detect the location of the damage the source signal in the form of a structural response signal must be known. A displacement, strains or temperature distribution measured in a structural member are examples of such signals. The typical signal registered on an actual structure is not distinct enough to facilitate the localization of structural or material heterogeneities in a structural member. The wavelet anaIysis acts as a kind of a magnifying glass. It enables the detection of locaI disturbances not visible for the naked eye. In this paper, the effectiveness of discrete wavelet transform in a determination of local disturbances of a source signal caused by structural heterogeneities was presented. The source signal was obtained from the numerical simulation of bending of steel beam in which a narrow notch was cut. It was shown that as a result of the procedure adopted the location of the notch was determined very accurately.

20

Analiza numeryczna drgań parasejsmicznych budynku mieszkalnego z uwzględnieniem właściwości sprężystych podłoża

Korentz J., Marcinowski J.

Czasopismo Techniczne. Budownictwo

|

2007

|

R. 104, z. 2-B

75-82

PL

W niniejszym artykule przedstawiono dynamiczną analizę numeryczną budynku zlokalizowanego w rejonie LGOM. Analizę wykonano za pomocą profesjonalnego systemu COSMOS/M, bazującego na metodzie elementów skończonych. W obliczeniach wykorzystano faktyczny sygnał wzbudzenia podłoża zarejestrowany na tym obszarze i będący skutkiem eksploatacji górniczej. W dynamicznym modelu numerycznym uwzględniono wpływ podłoża sprężystego. Rozpatrzono cztery różne przypadki sprężystego podłoża gruntowego. Odpowiedzi dynamiczne budynku porównano dla tych szczególnych przypadków. Stwierdzono znaczący wpływ parametrów sprężystych podłoża na dynamiczną odpowiedź konstrukcji i jej stan wytężenia.

EN

The article deals with dynamic, numerical analysis of a whole building localized in the LGOM region. The analysis was performed by means of professional system COSMOS/M based on the finite element method. The actual excitation signal registered in this region and caused by mining exploitation was exploited in calculations. In the dynamic numerical model elastic foundation effects were taken into account. Four different cases of elastic foundation were considered. Dynamic responses for these four particular cases were compared. It was observed that elastic parameters of foundation have very big influence on the dynamic response of the structure and its state of exertion.