Imperfekcyjna metoda projektowania konstrukcji

Artykuł w ciągu ostatnich 24 godzin czytało 12 Czytelników
Uwagi i recenzje podręcznika  przesyłać na adres wydawnictwa: wydawnictwo@chodor-projekt.net

Spis treści

Rozdział 1: WPROWADZENIE

Część 1-1:  Pojęcia wstępne

Część 1-2:   Krótki przegląd metod wyboczeniowych i imperfekcyjnych

1 Klasyfikacja i cechy metod wymiarowania konstrukcji
1.1 Klasyfikacja metod wyboczeniowych i imperfekcyjnych
1.2 Klasy imperfekcji w metodach wyboczeniowych i imperfekcyjnych
1.2.1 Postulat ograniczenia liczby klas imperfekcji
1.3 Współczynniki materiałowe w metodach wyboczeniowych i imperfekcyjnych
2 Krótka charakterystyka metod wyboczeniowych
2.1 Metoda HWM (elementarna – historyczna)
2.2 Metoda SWM (wydzielonych elementów ze znaną siłą krytyczną)
2.3 Metoda OWM (pełna ogólna)
2.4 Uwagi krytyczne do metod wyboczeniowych
3 Krótka charakterystyka metod imperfekcyjnych
3.1 Metoda SIM (standardowa, bezpośrednia metoda imperfekcyjna)
3.2 Metoda QIM (obciążeniowa metoda imperfekcyjna)
3.3 Metoda HIM (hybrydowa, geometryczno-obciążeniowa metoda imperfekcyjna)
3.4 Metoda AIM (alternatywna metoda – skalowania sprężystej postaci własnej)
4 Przykłady rachunkowe
4.1 Prosta belka-słup
4.1.1 Metody wyboczeniowe
4.1.1.1 Metoda HWM
4.1.1.2 Metoda SWM
4.1.1.3 Metoda OWM
4.1.2 Metody imperfekcyjne
4.1.2.1 Metoda SIM
4.1.2.2 Metoda QIM
4.1.2.3 Metoda AIM
4.1.2.4 Wnioski z przykładu prosta belka-słup
4.2 Rama portalowa
4.2.1 Metody wyboczeniowe
4.2.1.1 Metoda HWM
4.2.1.2 Metoda SWM
4.2.1.3 Metoda OWM
4.2.2 Metody imperfekcyjne
4.2.2.1 Metoda SIM
4.2.2.2 Metoda QIM
4.2.2.3 Metoda AIM
4.2.2.4 Wnioski z przykładu Rama portalowa
4.3 Łuk
4.3.1 Metody wyboczeniowe
4.3.1.1 Metoda HWM
4.3.1.2 Metoda SWM
4.3.1.3 Metoda OWM
4.3.2 Metody imperfekcyjne
4.3.2.1 Metoda SIM
4.3.2.2 Metoda AIM

Rozdział 2: IMPERFEKCJE I  GENEZA METOD

Część 2-1: Imperfekcje konstrukcji i ich źródła

1 Klasyfikacja imperfekcji konstrukcyjnych
2 Modele imperfekcji
2.1 Model imperfekcji globalnych
2.2 Model imperfekcji lokalnych
2.2.1 Zastępcza imperfekcja łukowa
2.2.2 Zastępcze wstępne skręcenia
2.2.3 Zastępczy mimośród przyłożenia siły – nie istnieje
2.3 Miara imperfekcji
2.4 Losowa natura imperfekcji systemowych
3 Dopuszczalne tolerancje wykonania
3.1 Konstrukcje stalowe
3.2 Konstrukcje żelbetowe
3.3 Konstrukcje drewniane
3.4 Konstrukcje murowe
3.5 Belki podsuwnicowe

Część 2-2: Imperfekcje projektowe z odchyłek wykonawczych

1 Tolerancje wykonawcze źródłem imperfekcji i kosztów
1.1 Koszty wykonania konstrukcji a odchyłki wykonawcze
1.2 Korelacja imperfekcji z tolerancjami na przykładzie konstrukcji żelbetowych
2 Koncepcja współczynnika imperfekcji
2.1 Imperfekcja projektowa w sytuacji oceny wartości średniej
2.2 Imperfekcja projektowa w sytuacji oceny wartości ekstremalnej
2.3 Współczynnik imperfekcji w sytuacji kilku kryteriów tolerancji
3 Przykłady
3.1 Przykład 2-2.1 Imperfekcje projektowe z tolerancji konstrukcji żelbetowej
3.2 Przykład 2-2.2 Imperfekcje projektowe z tolerancji konstrukcji stalowej

Część 2-3: Geneza metod imperfekcyjnych

Część 3-1: Imperfekcje konstrukcji, a współczynniki bezpieczeństwa

Wprowadzenie
Podstawowe założenia norm Eurokod dotyczace metod imperfekcyjnych
Część: 3-2 Imperfekcje konstrukcji stalowych
Imperfekcje przechyłowe
Imperfekcje łukowe
Równoważność imperfekcji od obciążeń i od sił przekrojowych
Przykład 3-2.1 [Stalowa rama portalowa ]
Wnioski z przykładów
Rozdział 3-3 Imperfekcje konstrukcji żelbetowych
Imperfekcje przechyłowe
Imperfekcje łukowe
Sztywności żelbetu podczas obliczeń II rzędu
Przykład 3-3.1 [Żelbetowa rama portalowa – imperfekcje]
Przykład 3-3.2  [Porównanie metod  MNS i MNK]
Rozdział 3-4     Imperfekcje konstrukcji zespolonych i aluminiowych
 Imperfekcje konstrukcji zespolonych
Imperfekcje konstrukcji aluminiowych
Rozdział 3-5     Imperfekcje konstrukcji drewnianych i murowych
 Imperfekcje konstrukcji drewnianych
 Imperfekcje konstrukcji murowych
Rozdział 3-6  Imperfekcje łukowe łuków
Rozdział 3-7 Imperfekcje a układy usztywniające
Siły przekazywane na usztywnienia konstrukcji
Wpływ sztywności słupów na przejmowane siły
Układy usztywniające konstrukcję
 Stężenia konstrukcji stalowych
Przykład 3-7.1. Imperfekcje stężeń hali stalowej i siły w modelu 2D
Przykład 3-7.2. Siły  w stężeniach  modelu 3D
Przykład 3-7.3.  Imperfekcje przechyłowe łaskich usztywnień budynku żelbetowego
Przykład 3-7.4. Przemieszczenia budynku żelbetowego z imperfekcjami przechyłowymi
Rozdział 3-8 Alternatywne, zintegrowane imperfekcje konstrukcji
Podstawy alternatywnej metody imperfekcyjnej
Geneza nazwy metody
Algorytm metody AIM
Lokalizacja przekroju sprawczego
Przykład 3-8.1 [Prosta belka-słup]
Przykład 3-8.2 [Łuk]
Rozdział 3-9 Imperfekcje w normach światowych
Modele imperfekcji w normach Eurokod. Podsumowanie
Modele imperfekcji w normach światowych

Rozdział 3: UOGÓLNIONA METODA IMPERFEKCYJNA

Rozdział 4-1 Fundamentalne założenia metody imperfekcyjnej
Rozdział 4-2 Imperfekcje, a efekt P-Delta
Imperfekcje przechyłowe a efekt P-Δ
Aproksymacja imperfekcji łukowej łańcuchem elementów
Fikcyjne obciążenia, równoważne imperfekcjom łukowym
Imperfekcje łukowe konstrukcji żelbetowych
Rozdział 4-3 Proces stochastyczny imperfekcji systemowych
Imperfekcje łukowe
Imperfekcje przechyłowe
Rozkład łączny i rozkłady brzegowe imperfekcji geometrycznych
 Współczynniki kombinacyjne obciążenia imperfekcjami
Rozdział 4-4 Uogólniona alternatywna imperfekcja
 Przekrój sprawczy S
Alternatywna sprężysta amplituda imperfekcji

Rozdział 5: PRZYKŁADY

Rozdział 5-1 Imperfekcje. Przykład rachunkowy pręta prostego
Przykład 5-1.1. Ściskana belka stalowa bocznie stężona

DODATKI:
Dodatek A Teoria losowych wartości ekstremalnych
 Rys inżynierski teorii
Rozkład prawdopodobieństwa statystyki porządkowej
 Rozkłady największych wartości
 Rozkłady najmniejszych wartości
 Rozkłady Gumbela
Rozkład Weibulla
Estymatory parametrów rozkładów ekstremalnych
Uwagi o zastosowaniu oprogramowania
Przykład 1 [Obciążenie wiatrem w pasie nadmorskim ]
Dodatek B. Dyskretyzacja losowo odkształcalnej konstrukcji


Spis ilustracji

Rys.1-1.1 Definicja nieliniowego obciążenia krytycznego
Rys.1-1.2  Bazowe postacie wyboczenia
Rys.1-1.3 Przemieszczenie poziome Δ(dx) przekroju belki wywołane jej ugięciem w(x)
Rys,1-3.1. Klasyfikacja metod imperfekcyjnych projektowania konstrukcji
Rys.1-3.2 Schemat belki-łupa  z przykładów 1-3
Rys.1-3.3 Siły krytyczne belki- przykład 1-3-1, z programu LTBeamN
Rys.1-3.4 Idealny model belki-słupa w programie Consteel
Rys. 1-3.5 Siły przekrojowe II rzędu i wytężenie pręta z imperfekcjami geometrycznymi $n_L=400$ (wariant „A”)
Rys. 1-3.6 Ekran kalkulatora amplitudy alternatywnej w programie Consteel
Rys.1-3.7 Rama portalowa do przykładu 1-3.2
Rys. 1-3.8 Postać własna ramy z przykładu 1-3.2
Rys. 1-3.9 Okienko kalkulatora do wyznaczenia amplitudy alternatywnej
Rys. 1-3.10 Schemat łuku do przykładu 1-3.3
Rys. 1-3.11 Postacie własne łuku z przykładu 1-3.3
Rys.2-1.1. Klasyfikacja imnperfekcji konstrukcji
Rys.2-1.2. Imperfekcje przechyłowe: a) źródło imperfekcji, b) imperfekcje oddzielnych słupów, c) zastępcza imperfekcja przechyłowa
Rys.2-1.3. Model imperfekcji łukowych
Rys. 2-2.1 Przyrost kosztu wykonania budynku w zależności od wymaganych tolerancji wychyleń budynku na bazie pomiarowej
Rys. 2-2.2 Zależność kosztów od niezawodności R: – koszt eksploatacyjny zwiększenia niezawodności
Rys. 2-2.3. Porównanie imperfekcji przechyłowych wg kl. 5.1. PN-EN 1992-1-1 i tolerancji konstrukcji żelbetowych wg PN-EN 13670
Rys. 2-3.1 Model pręta Ayrton-Perry
Rys. 2-3.2 a) Wykres Southwella
Rys. 2-3.3. Krzywe wyboczeniowe Perry-Robertson
Rys. 2-3.4. Normowe krzywe yboczeniowe na tle danych doświadczalnych
Rys.2-3.5 Porównanie normowych, światowych krzywych wyboczeniowych przy zwichrzeniu
Rys. 2-3.6. Słup mimośrodowo ściskany
Rys. 2-3.7. Ograniczenie ważności formuły Eulera (na przykładzie stali S235)
Rys. 2-3.8. Teoria Eulera jest prawdziwa tylko dla smukłych słupów
Rys. 2-3.9. Zmiana odkształceń i naprężeń wg Engessera
Rys. 2-3.10. Wpływ zmiany modułu odciążenia: a) biliniowa krzywa deformacji, b) krzywe Shanley’a
Rys. 2-3.11. Ścieżki równowagi prostego wspornika ściskanego osiowo
Rys. 2-3.12. Ścieżki równowagi ściskanego pręta
Rys. 2-3.13. Porównanie teorii Shanleya i Hutchinsona
Rys. 2-3.14. Metoda alternatywna AIM
Rys.2-3.15. Współczynniki wyboczeniowe dla czystego zwichrzenia i interakcji zginania ze ściskaniem
Rys. 2-3.16. Model pręta Pappa w stanie zwichrzenia
Rys. 2-3.17 Ilustracja do formuły Szalai
Rys. 2-3.18. Ilustracja założeń i wyników pracy Bj¢rhovde (1972)
Rys.3-2.1 Imperfekcje przechyłowe UPI
Rys. 3-2.2  Równoważne, poziome siły fikcyjne od imperfekcji przechyłowych
Rys.3-2.3. Przechyły układu: a) translacyjne Λ , b) skrętne Λφ
Rys. 3-2.4. Zastąpienie wstępnych imperfekcji równoważnymi siłami poziomymi
Rys.3-2.5 Schemat ramy do przykładu 3-2.1.
Rys. 3-2.6 Wykres sił osiowych w prętach systemu z rys. 3-2.3.a
Rys.3-3.1 Imperfekcje geometryczne konstrukcji żelbetowych działające na wydzielony element
Rys. 3-4.1.  Utrata stateczności ram aluminiowych: a) imperfekcje przechyłowe SGI , b) zastosowanie metody hybrydowej HIM
Rys. 5-1.1. Belka-słup stalowy do przykładu 5.1.
Rys.. 3.-7.1 Oddziaływania konstrukcji z imperfekcjami przechyłowymi na układy usztywniające
Rys. 3-7.2 Zmniejszenie momentów węzłowych w budynku przy takich samych imperfekcjach
Rys. 3.-7.3.  Układy usztywniające budynek żelbetowy w planie
Rys.3-7.4. Schemat konstrukcji klasycznej hali ze stężeniami prętowym
Rys. 3-7.5. Schemat żelbetowego budynku wielokondygnacyjnego z trzonem usztywniającym
Rys. 3-7.6. Most płytowo łukowy
Rys. 3-7.7. Zastępcze modele płaskie do analizy stężeń w halach
Rys.3-7.8. Równoważna siła stabilizująca stężenie połaciowe poprzeczne
Rys.3-7.9. Przestrzenny model hali analizowany w programie Consteel
Rys. 3-7.10. Przekrój przez budynek z Rys. 3-7.4
Rys. 3-7.11 Przemieszczenia górnych kondygnacji
Rys.4-2.1. Efekt P-δ i P-Δ
Rys.4-2.2. Przemieszczenie sprawcze w funkcji aproksymacji imperfekcji łukowej
Rys. 4-2.3 Słup wspornikowy Efekt P-Δ i P-δ
Rys.4-2.4. Nieliniowa geometrycznie belka-słup
Rys.4-2.5. Analiza fikcyjnych obciążeń poprzecznych mimośrodu imperfekcji


Spis tabel

Tab.1-1.1 Dokładność aproksymacji skończonych  odkształceń (logarytmicznych)
Tab.1-1.2 Dokładność aproksymacji odkształceń pręta ściskanego z imperfekcjami
Tab. 1-3.1 Krzywe wyboczeniowe dla przypadku zwichrzenia
Tab.1-3.2. Klasy imperfekcji łukowych tożsame z krzywymi wyboczeniowymi
Tab. 2-1.1. Porównanie imperfekcji projektowych z wybranymi dopuszczalnymi tolerancjami konstrukcji stalowych
Tab. 2-1.2. Porównanie dopuszczalnych tolerancji wykonawczych elementów żelbetowych
Tab.2-1.3 Odchyłki wykonawcze konstrukcji murowych
Tab. 2-1.4. Dopuszczalne tolerancje montażu belek podsuwnicowych i szacunkowe imperfekcje projektowe
Tab 2-2.1. Przykład wyznaczania imperfekcji projektowych z tolerancji konstrukcji żelbetowej
Tab. 2-2.2. Przykład wyznaczenia imperfekcji projektowych z tolerancji wykonawczych konstrukcji stalowej
Tab.3-2.1. Wartości obliczeniowe wstępnych imperfekcji łukowych e0/L
Tab 3-2.2 Kryteria wyboru krzywych wyboczeniowych
Tab.3-2.3. Parametry geometrycznych imperfekcji łukowych do przykładu 3-2.1.
Tab.3-6.1 Kształt i amplitudy imperfekcji projektowych łuków
Tab.3-7.1 Wpływ imperfekcji przechyłowej na przemieszczenia budynku żelbetowego
Tab. 3-9.1  Imperfekcje oraz fikcyjne siły poziome według norm świata
Tab. 4-2.1. Współczynniki rozwinięcia sprawczego przemieszczenia  i momentu zginającego  wspornika w szereg Taylora

Comments : 0
O autorze
* dr inż. Leszek Chodor. Architekt i Inżynier Konstruktor; Rzeczoznawca budowlany. Autor wielu projektów budowli, w tym nagrodzonych w konkursach krajowych i zagranicznych, a między innymi: projektu wykonawczego konstrukcji budynku głównego Centrum "Manufaktura" w Łodzi, projektu budowlanego konstrukcji budynku PSE w Konstancinie Bielawa, projektów konstrukcji "Cersanit" ( Starachowice, Wałbrzych, Nowograd Wołyński-Ukraina), projektu konstrukcji hali widowiskowo-sportowej Arena Szczecin Autor kilkudziesięciu prac naukowych z zakresu teorii konstrukcji budowlanych, architektury oraz platformy BIM w projektowaniu.
Translate »