Artykuł w ciągu ostatnich 24 godzin czytało Czytelników Uwagi i recenzje podręcznika przesyłać na adres wydawnictwa: wydawnictwo@chodor-projekt.net lub leszek.chodor@chodor-pojekt.pl Podręcznik Imperfekcyjna metoda projektowania konstrukcji [ → Spis treści ] Rozdział 1 : WPROWADZENIE Część1-1 : Pojęcia wstępne Nawigacja: ⊗ ⇒ [ 1-2: Krótki przegląd metod wyboczeniowych i imperfekcyjnych ] Do wszystkich typów konstrukcji (stalowe, żelbetowe, drewniane, murowe) stosuje się wspólną metodologię projektowania konstrukcji na płaszczyźnie metody imperfekcyjnej. Uproszczone metody z wykorzystaniem współczynników wyboczeniowych (redukcyjnych) są historyczne i nie są już zalecane w projektowaniu profesjonalnym. Podręcznik powstał na bazie praktyki projektowej wspomaganej metodami komputerowymi, a przede wszystkim po kilkunastoletniej już obserwacji wielu ważnych obiektów budowlanych zrealizowanych na podstawie projektów autora z zastosowaniem bezpośredniej (standardowej) metody imperfekcyjnej. (2) W tym rozdziale wprowadzającym do podręcznika od razu pokazano, że niezawodność konstrukcji budowlanych można w prosty sposób wyznaczyć z dwuparametrowego rozkładu Gumbela. W tym celu opracowano oryginalny model stochastyczny mnożnika obciążeń $Lambda= F_{lim}/F_E$, spójny ze stosowanymi w dalszej części pracy losowymi rozkładami ekstremalnymi, a będący uogólnieniem modeli Kiureghian (1978) [1] oraz Grigoriu-Turkstry (1978) [2]. Parametry losowego ilorazu $F_{lim}/F_E$ dla ustalonej chwili czasu sprowadzono do parametrów zastępczej zmiennej losowej o rozkładzie normalnym, przy czym parametry normalnego rozkładu obciążeń $F_E$ w danej chwili czasu przyjmowano na podstawie danych normowych [3] z zastosowaniem danych pracy Ellingwood i in. [4] oraz Barlett i in (2003) [5]) .Parametry rozkładu Gumbela nośności krytycznej na podstawie pracy Bjorhove (1972) [6]; parametry nośności plastycznej i na podstawie prac Augusti-Casciati i Chodor-Kłosowska (2014) [7] Spis treści ukryj 1 Cel i zakres podręcznika 2 Uwagi wstępne o imperfekcjach konstrukcji 2.1 Metody projektowania konstrukcji z imperfekcjami 2.2 Imperfekcje krytyczne (najgorsze) 3 Mnożnik obciążenia miarą nośności konstrukcji 3.1 Nośność krytyczna i graniczna idealnie sprężysta 3.1.1 Nośność krytyczna $Lambda_{cr}$ 3.1.2 Nośność graniczna idealnie sprężysta $Lambda_{lim}$ 3.2 Nośność plastyczna i sprężysto-plastyczna 3.2.1 Nośność plastyczna $Lambda_{pl}$ 3.2.2 Nośność graniczna sprężysto-plastyczna 4 Nośność losowa i niezawodność konstrukcji 4.1 Stochastyczny model mnożnika obciążenia konstrukcji 4.2 Opis stochastycznego mnożnika obciążenia 4.2.1 Stochastyczny ciąg mnożników obciążeń 4.2.2 Stochastyczny ciąg okresów mnożników obciążeń 4.2.3 Asymptotyczna aproksymacja niezawodności konstrukcji 4.2.4 Mnożnik obciążenia – zmienną losową w rozkładzie Gumbela 4.3 Rozkład statystyczny obciążenia odniesienia $F_E$ 4.3.1 Rozkład statystyczny ciężaru własnego 4.3.2 Rozkład statystyczny obciążeń użytkowych stropów 4.3.3 Rozkład statystyczny doraźnego obciążenia wiatrem oraz śniegiem 4.4 Rozkład statystyczny wartości własnej 5 Smukłość i współczynnik amplifikacji 5.1 Smukłość elementu 5.2 Współczynnik amplifikacji 6 Klasyfikacja teorii II rzędu 6.1 Kategorie teorii II rzędu 6.2 Zadania do testowania oprogramowania inżynierskiego 7 Wrażliwość konstrukcji na nieliniowości, rząd teorii i imperfekcje 7.1 Teoria I rzędu i wyższych. Kryterium wrażliwości „5% odkształceń” 7.2 Stabilność konstrukcji 7.3 Kryterium „10x globalna nośność krytyczna” 7.4 Wrażliwość konstrukcji na imperfekcje 7.5 Kryterium „10% poprawności konstrukcji” 7.5.1 Sformułowanie kryterium 10% 7.5.2 Procedura sprawdzania kryterium 10% 8 Przykłady 8.1 Kryterium 5% odkształceń dla pręta rozciąganego] 8.2 Kryterium 5% odkształceń dla pręta ściskanego z imperfekcją 8.3 Niezawodność sprężysto-plastyczna ramy portalowej 8.3.1 Niezawodność sprężysta ramy portalowej 8.3.2 Niezawodność plastyczna ramy portalowej (ze względu na ($Lambda_{pl}$) 8.3.3 Niezawodność sprężysto plastyczna (alternatywa niezawodności sprężystej oraz plastycznej) Cel i zakres podręcznika Artykuł jest pierwszą częścią podręcznika Imperfekcyjna metoda projektowania konstrukcji, w którym zaprezentowano podstawy metody imperfekcyjnej w odmianach geometrycznych i alternatywnych imperfekcji oraz równoważnych, fikcyjnych obciążeń. Na podstawie wieloletniej praktyki projektowej oraz wielu symulacji numerycznych pokazano praktyczny i prosty algorytm inżynierski obliczania i projektowania rzeczywistych konstrukcji obarczonych imperfekcjami z uwzględnieniem nieliniowych efektów geometrycznych oraz wielorakich form niestateczności prętów: vwyboczenia giętnego, skrętnego, i bocznego – zwichrzenia. Zamieszczono liczne przykłady rachunkow dla szeregu rodzajów konstrukcji. Przykłady wykonano współczesnym programem obliczeniowym Consteel [8], w którym zaimplementowano uogólniony element prętowy- cienkościenny element Własowa [9] o siedmiu stopniach swobody (z paczeniem i bimomentem jako dodatkowym przemieszczeniem i siłą przekrojową). Prezentowany w konkluzji podręcznika algorytm jest uogólnieniem alternatywnej, imperfekcyjnej metody geometrycznej wdrożonej przez [10] i szczegółowo przedstawionej w pracy [11] oraz kolejnych. Alternatywna metoda imperfekcyjna jest zalecana do stosowania przez współczesne normy do projektowania konstrukcji w tym [12], a polega na założeniu kształtu imperfekcji w formie przeskalowanej, pierwszej sprężystej postaci wyboczenia. Taka zintegrowana imperfekcja opisuje zarówno imperfekcje łukowe jak i przechyłowe. Badania nad metodą imperfekcyjną prowadzone w podręczniku zmierzają w kierunku opisu następujących fundamentalnych problemów: 1. Zaprezentowanie metody analizy konstrukcji, umożliwiającej zautomatyzowany proces obliczeń, uwzględniający wielorakie, sprzężone formy utraty stateczności i korelacje między nimi – bez stosowania skomplikowanego systemu normowych współczynników redukcyjnych (wyboczeniowych) przypisanych do wyodrębnianych form utraty stateczności, wraz z systemem współczynników korelacji form wyboczenia wydzielonych elementów, 2. Opisanie imperfekcji kształtem zniszczenia granicznego, wyznaczonym z warunku sprężystej niestateczności oraz zniszczenia plastycznego lub uogólnionych przegubów w konstrukcjach żelbetowych, zespolonych drewnianych i murowych. 3. Opisanie losowego charakteru imperfekcji i probabilistycznej alternatywy typów imperfekcji, a także mechanizmów zniszczenia konstrukcji: wyboczenia sprężystego i utworzenia mechanizmu plastycznego. 4. Zdefiniowanie klas wrażliwości konstrukcji i elementów konstrukcyjnych na lokalne (łukowe) imperfekcje geometryczne, których uwzględnienie w modelu konstrukcji i kombinacjach jest utrudnione. Do rozwiązania postawionych zagadnień uogólniono imperfekcyjną metodę alternatywną poprzez wyznaczenie strzałki imperfekcji sprężysto-plastycznych. Prezentowane uogólnienie polega na ogarnięciu tą metodą: 1) wszystkich form utraty stateczności, możliwych do ujawnienia w numerycznym modelu konstrukcji, 2) traktowaniu imperfekcji, jako „losowej sumy” imperfekcji przeskalowanej z postaci sprężystej utraty stateczności systemu oraz stowarzyszonej z postacią utraty nośności plastycznej. Losowe imperfekcje opisano rozkładem Gumbela maksimów, a alternatywę typów imperfekcji oraz mechanizmów zniszczenia potraktowano, jako losowe zdarzenie łączne niezależnych losowo zdarzeń brzegowych. W prezentowanej metodzie – sprężystej postaci utraty stateczności systemu – nie traktuje się jako ortodoksyjnego wzorca zintegrowanych (łącznie globalnych -przechyłowych i lokalnych- łukowych ) imperfekcji systemu. W to miejsce wprowadza się podejście sprężysto-plastyczne i dodatkowo „rozmyte” na skutek losowego charakteru tych zjawisk, to znaczy podejście rzeczywiste, generalnie prowadzące do zwiększenia nośności systemu, ale w szczególnych przypadkach ujawniające niedobory nośności w stosunku do metod dotychczas stosowanych. Metodę imperfekcyjną projektowania konstrukcji przedstawiono na przykładzie prętowych konstrukcji stalowych, żelbetowych, zespolonych, drewnianych i murowych. Nie analizowano konstrukcji powłokowych [13] , płytowych [14] , blachownic [15] i innych specjalnych. Konstrukcje te powinny być przedmiotem odrębnych monografii, choć ogólne zasady przedstawione w tym podręczniku wymagają tylko drobnych modyfikacji. Rozważono sytuacje, które nie zawierają wpływów pożaru oraz zmęczenia. Uwagi wstępne o imperfekcjach konstrukcji Wszystkie systemy konstrukcyjne są obarczone losowymi imperfekcjami i nie da się tego uniknąć. Wstępne […]