Modelowanie i analiza stalowych konstrukcji prętowych

Modelowanie i analiza stalowych konstrukcji prętowych

rok wydania: 2022, wydanie pierwsze
ISBN: 978-83-01-22224-6
ilość stron: 312
format: 16,5x23,5 cm
oprawa: miękka

Opis

Książka opisuje zagadnienia związane z projektowaniem stalowych konstrukcji prętowych. Omówiono w niej możliwości stosowania teorii pierwszego i drugiego rzędu, a także teorii nieliniowej w analizie globalnej konstrukcji. W zamyśle autorów praca ma być przewodnikiem po wybranych problemach, które inżynier – konstruktor napotyka w codziennej praktyce projektowej. Ma także stanowić podstawowy zbiór wiedzy dla studentów kierunku budownictwo wyższych uczelni.

Spis treści

Stosowane oznaczenia

1. Wprowadzenie / 1

2. Teoria pierwszego rzędu / 6
2.1. Pręty cienkościenne o przekroju otwartym / 8
2.1.1. Charakterystyki geometryczne przekroju cienkościennego / 13
2.1.2. Środek zginania (ścinania, skręcania) / 14
2.1.3. Wycinkowy moment bezwładności i wycinkowe momenty statyczne / 16
2.1.4. Przykładowe obliczenia charakterystyk przekroju cienkościennego / 17
2.1.5. Równania różniczkowe równowagi pręta / 24
2.1.6. Odkształcenia i naprężenia normalne, siły przekrojowe / 27
2.1.7. Naprężenia styczne, siły przekrojowe / 30
2.1.8. Naprężeniowe warunki nośności / 33
2.2. Przykłady obliczeń elementów cienkościennych / 33

3. Imperfekcje / 56
3.1. Wprowadzenie / 56
3.2. Imperfekcje globalne układu ramowego / 58
3.3. Łukowe imperfekcje lokalne / 60
3.4. Stężenia dachowe – przepisy normowe / 64
3.5. Naprężenia i odkształcenia spawalnicze – informacje ogólne / 66
3.5.1. Naprężenia spawalnicze / 66
3.5.2. Wpływ naprężeń spawalniczych na nośność i stateczność elementów / 68
3.5.3. Odkształcenia spawalnicze / 73

4. Teoria drugiego rzędu / 77
4.1. Efekt P– ∆ w ramach, globalne wstępne imperfekcje przechyłowe / 82
4.1.1. Uwzględnianie efektów przechyłowych analizą I rzędu / 83
4.1.2. Możliwość pomijania imperfekcji przechyłowych w analizie ram / 88
4.2. Efekt P– ∆ dla pręta / 111
4.2.1. Wydłużenie prętów / 112
4.2.2. Wpływ obrotu cięciwy pręta na wartości sił przywęzłowych / 113
4.3. Efekt P– δ dla pręta / 114
4.3.1. Wpływ odkształceń giętnych na osiową sztywność pręta / 114
4.3.2. Algorytm postępowania przy obciążeniu siłą osiową i obciążeniem poprzecznym / 120
4.3.3. Wpływ ściskania na sztywność giętną pręta / 124
4.3.4. Wytężenie pręta według teorii II rzędu (z efektem P– δ) / 126
4.3.5. Wytężenie elementów wzmacnianych według teorii II rzędu / 129

5. Metoda elementów skończonych / 138
5.1. Informacje ogólne / 138
5.2. Podstawowe elementy skończone stosowane w konstrukcjach prętowych / 141
5.3. Sterowanie rozwiązaniem układu równań / 145
5.4. Tensor odkształceń Greena–Lagrange’a i drugi tensor naprężeń Pioli–Kirchhoffa / 146
5.5. Wstępnie zdeformowany płaski element ramowy / 148
5.5.1. Związki geometryczne / 148
5.5.2. Związki fizyczne / 151
5.5.3. Funkcje kształtu i funkcje wybierające / 151
5.5.4. Przyrostowe równania równowagi / 152
5.6. Poziomy analiz / 162

6. Węzły / 165
6.1. Wprowadzenie / 165
6.2. Węzły typu belka–słup / 170
6.2.1. Węzły typu belka–słup w globalnej analizie sprężystej / 171
6.2.2. Węzły typu belka–słup w globalnych analizach sztywno i sprężyście plastycznych / 173
6.2.3. Modele empiryczne / 174
6.2.4. Modelowanie sztywności węzła metodą składnikową według [N3] / 179
6.2.5. Modelowanie sztywności węzła przy obciążeniach przemiennych / 181
6.3. Sztywność połączeń zakładkowych / 182
6.3.1. Modelowanie połączeń zakładkowych [85], [86] / 184
6.3.2. Porównanie wyników obliczeń z wynikami badań doświadczalnych / 187
6.4. Nośność węzłów typu belka-słup według [N3] / 192
6.5. Zdolność do obrotu / 201

7. Analiza stalowych konstrukcji prętowych / 204
7.1. Analiza stateczności konstrukcji w inżynierskich programach komputerowych / 207
7.1.1. Zagadnienie własne w analizie stateczności / 209
7.1.2. Liniowa analiza wyboczeniowa (LBA), mnożnik obciążenia krytycznego / 213
7.1.3. Jakość wyników MES w zakresie obciążeń bifurkacyjnych / 217
7.1.4. Praktyczne wykorzystanie analizy LBA / 228
7.1.5. Mnożniki obciążenia krytycznego i długości wyboczeniowe elementów / 229
7.1.6. Wpływ przestrzennej współpracy konstrukcji i zróżnicowania obciążenia na αcr / 234
7.1.7. Analiza stateczności pojedynczego pręta za pomocą programu LTBeamN / 237
7.1.8. Metoda uproszczona obliczania wartości obciążenia krytycznego / 243
7.2. Kryteria wyboru rodzaju analizy według [N1] / 244
7.2.1. Analiza I rzędu / 244
7.2.2. Analiza II rzędu z globalną imperfekcją przechyłową i lokalnymi imperfekcjami łukowymi / 246
7.2.3. Analiza II rzędu układów ramowych z globalną imperfekcją przechyłową / 248
7.2.4. Efekty przechyłowe ujęte w analizie I rzędu / 249
7.2.5. Analiza metodą ogólną według punktu 6.3.4 w [N1] / 249
7.2.6. Globalna analiza plastyczna / 257
7.3. Kryteria wyboru rodzaju analizy według projektu [N2] / 257
7.3.1. Kryteria wrażliwości na efekty II rzędu / 258
7.3.2. Klasyfikacja metod analizy układów prętowych / 260

8. Modelowanie stężeń dachowych / 264
8.1. Geneza obciążenia stabilizującego / 267
8.2. Obciążenie stabilizujące w węzłach górnego pasa wiązara / 276
8.3. Obciążenie stabilizujące w węzłach dolnego pasa wiązara / 281
8.4. Zastępcze obciążenie imperfekcyjne konstrukcji dachu / 289
8.5. Podsumowanie / 298
Literatura / 303