Szczegóły ebooka

Modelowanie konstrukcji budowlanych

Modelowanie konstrukcji budowlanych

Zbigniew Kacprzyk, Przemysław Czumaj, Sławomir Dudziak

Ebook

Do napisania niniejszej pracy skłoniła autorów coraz większa tendencja do wykonywania złożonych obliczeń przy słabej znajomości ograniczeń metody elementow skończonych i bez należytej weryfikacji. Tendencja ta jest widoczna jest zarówno w praktyce projektowej, jak i w programach nauczania uczelni technicznych.
 
Zdaniem autorów znajomość MES-u przez konstruktorów może być dość powierzchowna w zakresie podstaw teoretycznych, ale powinna być pełna w zakresie wykorzystywanych elementów skończonych. Przykładowo, jeśli konstruktor analizuje płytę średniej grubości i wykorzystuje płytowy element skończony, nie musi znać wyprowadzenia równań opisujących ten element, ale powinien znać ogólne zasady stosowania takiego elementu (w tym warunki stosowalności teorii płyt średniej grubości), a szczególnie warunki (i ścieżkę) zbieżności.
 
Celem pracy jest pokazanie możliwości modelowania konstrukcji, skutków modelowania i możliwie najprostszego przedstawienia teorii MES umożliwiającego odpowiedzialne prowadzenie obliczeń i ich weryfikację. Autorzy podjęli próbę sformułowania standardów obliczeń inżynierskich wspomaganych komputerem, ale mają świadomość, że zamieszczone informacje są zaledwie przyczynkiem do tego ważnego elementu pracy inżyniera. Książka dedykowana jest konstruktorom budowlanym, studentom kierunku budownictwo, uczestnikom kursów użytkowników programów wspomagających i automatyzujących projektowanie konstrukcji.

Przedmowa 9

1. Informatyzacja budownictwa 13

1.1. Projektowanie3D 13

1.2. Integracja oprogramowania 15

1.3. Idea BIM 16

1.4. Definicje BIM 18

1.5. Standardy wymiany danych 19

1.6. BIM w projektowaniu 19

2. Wprowadzenie do metody elementów skończonych 23

2.1. Syntetyczny opis metody elementów skończonych(MES) 23

2.2. Statyczna analiza konstrukcji 34

2.3. Dynamiczna analiza konstrukcji 39

2.4. Stateczność 41

2.5. Drgania konstrukcji z udziałem dużych sił osiowych 44

2.6. Zestawienie elementów skończonych 46

2.7. Element skończony ramy przestrzennej 49

2.7.1. Stan przemieszczenia 51

2.7.2. Stan odkształcenia 52

2.7.3. Siły węzłowe i siły przekrojowe 53

2.7.4. Macierz sztywności 56

2.7.5. Macierz geometryczna 57

2.7.6. Konsekwentna macierz bezwładności 58

2.7.7. Diagonalna macierz bezwładności 59

2.7.8. Zdiagonalizowana macierz bezwładności 59

2.7.9. Macierz sprężystego podłoża 60

2.7.10. Element prętowy o węzłach przesuniętych(statyka) 61

2.8. Płaski element powłokowy 63

2.8.1. Opis elementu 63

2.8.2. Stan przemieszczenia 65

2.8.3. Macierz sztywności 66

2.8.4. Konsekwentna macierz bezwładności 66

2.8.5. Siły węzłowe 66

2.9. Element powłoki obrotowo-symetrycznej 67

2.9.1. Opis elementu 67

2.9.2. Stan przemieszczenia 68

2.9.3. Stan odkształcenia 69

2.9.4. Siły wewnętrzne 70

2.9.5. Macierz sztywności 71

2.10. Pierścień sprężysty 71

2.10.1. Opis elementu 71

2.10.2. Stan przemieszczenia i siły przekrojowe 72

2.10.3. Macierz sztywności 73

2.10.4. Macierz bezwładności 73

2.11. EfektyP-Δ,P-δ 73

2.12. Wiarygodność obliczeń MES 75

2.13. Etapy realizacji zadania w systemie obliczeniowym MES 77

2.14. Budowasystemu MES 78

2.14.1. Preprocesor 79

2.14.2. Procesor 80

2.14.3. Postprocesor 81

3. Podstawy modelowania metodą elementów skończonych 83

3.1. Proces modelowania konstrukcji na podstawie projektu 3D 83

3.1.1. Układy współrzędnych 84

3.1.2. Schemat realizacji obliczeń 85

3.1.3. Wstępne przygotowanie modelu obliczeniowego 85

3.1.4. Analiza współosiowości elementów konstrukcji 87

3.1.5. Sprawdzenie i korekta precyzyjnego ustawienia modelu obliczeniowego 90

3.1.6. Przyjęcie warunków brzegowych 91

3.1.7. Przyjęcie obciążenia i wariantów obciążenia 92

3.1.8. Podział konstrukcji na elementy skończone 92

3.1.9. Rozwiązanie zadania 94

3.1.10. Weryfikacja, walidacja, kalibracja 94

3.1.11. Podsumowanie 97

3.2. Modelowanie konstrukcji zaprojektowanej w 3D –przykład z komentarzem 98

3.2.1. Generowanie modelu obliczeniowego na podstawie modelu 3D 99

3.2.2. Modelowanie słupów 100

3.2.3. Modelowanie belek 102

3.2.4. Modelowanie ścian 103

3.2.5. Modelowanie stropów 103

3.2.6. Kratownice stalowe 105

3.2.7. Zadawanie obciążeń 107

3.2.8. Kombinacje obciążeń 107

3.2.9. Podpory 108

3.2.10. Rezultaty obliczeń 109

3.2.11. Podsumowanie 109

4. Modelowanie wybranych konstrukcji budowlanych 113

4.1. Rama płaska 113

4.1.1. Rozwiązanie klasyczną metodą przemieszczeń 115

4.1.2. Rozwiązanie macierzową metodą przemieszczeń 119

4.1.3. Rozwiązania za pomocą MES 125

4.1.4. Podsumowanie wyników 127

4.2. Rama płaska –duże siły osiowe 129

4.2.1. Rozwiązanie ścisłe 129

4.2.2. Rozwiązanie za pomocą MES 132

4.3. Połączenie płyta-słup 133

4.3.1. Modele 135

4.3.2. Wyniki 136

4.4. Budynek wysoki 138

4.4.1. Model obliczeniowy powłokowo-prętowy 140

4.4.2. Wznoszenie budynku a nieściśliwość prętów 149

4.4.3. Model obliczeniowy –rama płaska z trzonem budynku 150

4.4.4. Model obliczeniowy –rama przestrzenna połączona ze ścianami trzonu 154

4.4.5. Podsumowanie 157

4.5.  Modelowanie stropu żelbetowego 158

4.5.1. Przedmiot analizy 158

4.5.2. Grupa modeli 1 –obliczenia analityczne 164

4.5.3. Grupa modeli 2 –żebro środkowe 170

4.5.4. Grupa model i3 –moduł środkowy samodzielny 177

4.5.5. Grupa modeli 4 –moduł środkowy 182

4.5.6. Grupa modeli 5 –moduł narożny 187

4.5.7. Grupa modeli 6 –moduł poszerzony 192

4.5.8. Grupa modeli 7 –cała konstrukcja 197

4.5.9. Podsumowanie 201

4.6. Modelowanie pomostu 203

4.6.1. Modele prętowe 204

4.6.2. Modele prętowo-płytowe 206

4.6.3. Model bryłowy 209

4.6.4. Analiza wyników 209

4.6.5. Analiza dynamiczna 213

4.7. Modelowanie powłoki 214

4.7.1. Model p1. Dwuwymiarowe zagadnienie teorii sprężystości: model obrotowo-symetryczny 216

4.7.2. Model p2. Powłoka obrotowo-symetryczna 220

4.7.3. Model p3. Model powłokowo-prętowy 222

4.7.4. Model p4. Model powłokowo-prętowy z wieńcem częściowo podpartym 229

4.7.5. Podsumowanie analizy statycznej 231

4.7.6. Analiza dynamiczna 232

5. Standardy obliczeń komputerowych 243

5.1. Standardy weryfikacji 243

5.2. Wytyczne do weryfikacji obliczeń MES 245

5.3. Raport z obliczeń 248

Bibliografia 251

Spis rysunków 257

Spis tabel 264

Skorowidz 267

 

  • Tytuł: Modelowanie konstrukcji budowlanych
  • Autor: Zbigniew Kacprzyk, Przemysław Czumaj, Sławomir Dudziak
  • ISBN: 978-83-8156-169-3, 9788381561693
  • Data wydania: 2021-05-28
  • Format: Ebook
  • Identyfikator pozycji: e_223e
  • Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej