Budownictwo

SPIS TREŚCI:
1. Wprowadzenie - plac w strukturze miasta 5
2. Plac jako przestrzeń publiczna - przestrzeń dla wszystkich 13
3. Klasyfikacja placów 17
4. Place miast małych i dużych 33
4.1. Skala i proporcje placów 38
4.2. Rynek jako szczególna forma placu 39
5. Plac jako wnętrze urbanistyczne 47
5.1. Ściany 47
5.2. Podłoga 50
5.3. Sklepienie 50
5.4. Elementy wolno stojące 50
6. Analiza i ocena 57
Literatura 61

Opis

Autor: Tomasz Wróblewski

Wydawnictwo: Wydawnictwo Uczelniane Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie

Rok Wydania: 2019

Isbn: 978-83-7663-284-1

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie ............................................................................................................ 5

2. Analiza stanu zagadnienia ............................................................................................ 7

2.1. Płytowo-belkowe układy konstrukcyjne w budownictwie ........................................... 7

2.1.1. Konstrukcje jednomateriałowe ......................................................................... 7

2.1.2. Zespolone konstrukcje wielomateriałowe ........................................................ 9

2.2. Drgania płyt usztywnionych ........................................................................................ 14

2.3. Metoda sztywnych elementów skończonych ............................................................. 18

3. Cel i zakres pracy ....................................................................................................... 21

4. Modelowanie układów płytowo-belkowych w konwencji metody SES........................ 23

4.1. Informacje podstawowe ............................................................................................. 23

4.2. Modelowanie elementów belkowych ......................................................................... 25

4.3. Modelowanie płyt izotropowych umiarkowanie grubych .......................................... 28

4.4. Modelowanie płyt usztywnionych belkami ................................................................ 33

4.4.1. Informacje ogólne ............................................................................................ 33

4.4.2. Układ płyta-belka z zespoleniem sztywnym .................................................... 34

4.4.3. Układ płyta-belka z zespoleniem podatnym.................................................... 36

4.5. Zastosowanie systemu MATLAB do modelowania w konwencji metody SES ............ 38

4.6. Współczynniki ścinania ............................................................................................... 43

4.6.1. Belki o przekroju prostokątnym ...................................................................... 44

4.6.2. Belki o przekroju dwuteowym ......................................................................... 46

4.6.3. Płyty o średniej grubości .................................................................................. 51

5. Weryfikacja modeli metody SES ................................................................................. 53

5.1. Weryfikacja modelu belki............................................................................................ 53

5.1.1. Referencyjny model MES ................................................................................. 53

5.1.2. Badania doświadczalne belki ........................................................................... 57

5.1.3. Model SES belki ................................................................................................ 58

5.1.4. Porównanie wyników ...................................................................................... 60

5.2. Weryfikacja modelu płyty prostokątnej ...................................................................... 61

5.2.1. Model referencyjny – rozwiązanie wg teorii Reissnera-Mindlina ................... 61

5.2.2. Model SES płyty ............................................................................................... 62

5.2.3. Wpływ zmiany stosunku grubości do szerokości płyty .................................... 66

5.2.4. Wpływ zmiany proporcji wymiarów sztywnego elementu skończonego ....... 70

5.2.5. Wpływ zmiany proporcji wymiarów płyty ....................................................... 72

5.2.6. Wpływ zmiany warunków brzegowych ........................................................... 73

5.2.7. Badania doświadczalne płyty prostokątnej ..................................................... 85

5.2.8. Identyfikacja parametrów modelu płyty ......................................................... 86

5.2.9. Porównanie wyników badań i modelu SES ...................................................... 89

5.2.10.Podsumowanie ................................................................................................ 91

5.3. Weryfikacja modelu płyty usztywnionej belkami z zespoleniem niepodatnym ......... 91

5.3.1. Referencyjne wyniki badań doświadczalnych i analiz numerycznych ............. 91

5.3.2. Model SES płyty usztywnionej belkami ........................................................... 94

5.3.3. Porównanie wyników referencyjnych z wynikami modelu SES ...................... 94

5.4. Weryfikacja modelu belki zespolonej z zespoleniem podatnym .............................. 103

5.4.1. Model referencyjny wg teorii belek Timoshenki ........................................... 103

5.4.2. Model referencyjny MES ............................................................................... 112

5.4.3. Model SES belki zespolonej ........................................................................... 114

5.4.4. Badania doświadczalne belki zespolonej ....................................................... 115

5.4.5. Identyfikacja parametrów modeli ................................................................. 119

5.4.6. Porównanie wyników .................................................................................... 121

6. Przykłady zastosowania ............................................................................................ 125

6.1. Stalowo-betonowy strop zespolony ......................................................................... 125

6.1.1. Geometria stropu .......................................................................................... 125

6.1.2. Model SES stropu ........................................................................................... 126

6.1.3. Wyniki analiz .................................................................................................. 127

6.2. Model jednotorowego mostu kolejowego ............................................................... 131

6.2.1. Geometria obiektu ......................................................................................... 131

6.2.2. Badania doświadczalne .................................................................................. 133

6.2.3. Model SES mostu ........................................................................................... 135

6.2.4. Referencyjny model MES ............................................................................... 137

6.2.5. Porównanie wyników badań i analiz numerycznych ..................................... 139

7. Podsumowanie ......................................................................................................... 141

8. Bibliografia ............................................................................................................... 143

8.1. Książki i artykuły ........................................................................................................ 143

8.2. Normy ........................................................................................................................ 149

8.3. Strony internetowe ................................................................................................... 150

Summary ....................................................................................................................... 151

Zusammenfassung ......................................................................................................... 152

ISBN: 978-83-62582-30-3

Projektowanie tarasu i balkonu musi być poprzedzone: precyzyjnym określeniem funkcji, jaką konstrukcje te mają pełnić w przyszłości, analizą ich schematu konstrukcyjnego, określeniem obciążeń i czynników destrukcyjnych.

Najczęściej popełniane błędy na etapie projektowania:
- zastosowanie materiałów nieadekwatnych do warunków zewnętrznych (obciążeń, warunków eksploatacji),
- błędy w wymiarowaniu i zbrojeniu konstrukcji płyty (skutkujące potem np. nadmiernymi ugięciami czy zarysowaniami konstrukcji),
- błędne rozwiązanie zabezpieczenia wodochronnego i odwodnienia (wybór niewłaściwych materiałów),
- brak lub niewłaściwe zaprojektowanie obróbek blacharskich),
- błędne rozmieszczenie i/lub zaprojektowanie dylatacji,
- złe rozwiązania konstrukcyjne detali (np. uszczelnienie progów drzwiowych, styku płyta–ściana, niewłaściwe obsadzenie balustrad, dopuszczenie do powstawania mostków termicznych itp.),
- błędne zastosowanie materiałów, brak systemowości rozwiązań, nieuwzględnienie konieczności przestrzegania reżimów technologicznych,
- niedostosowanie warstw wierzchnich do warunków lub p

Projektowanie tarasu i balkonu musi być poprzedzone: precyzyjnym określeniem funkcji, jaką konstrukcje te mają pełnić w przyszłości, analizą ich schematu konstrukcyjnego, określeniem obciążeń i czynników destrukcyjnych.

Dopiero na tej podstawie możliwe jest przyjęcie poprawnych technicznie rozwiązań materiałowo-konstrukcyjnych, czyli systemowych izolacji przeciwwilgociowych, izolacji termicznych, urządzeń odwadniających czy systemowych rozwiązań materiałowych ochrony strukturalnej i powierzchniowej.
Drugim, równie ważnym warunkiem prawidłowego zaprojektowania omawianych konstrukcji jest wykonawstwo zgodne ze sztuką budowlaną. Te dwa procesy – projektowanie i wykonawstwo – muszą ze sobą współgrać.

Niestety, problemem dzisiejszych czasów jest minimalizm projektowy, zaczynający się od braku kompleksowej analizy zjawisk zachodzących w projektowanych elementach, a kończący się na pominięciu w projekcie rysunków detali i szczegółów konstrukcyjnych. Ze strony wykonawców nagminne jest samowolne modyfikowanie systemów, tzn. stosowanie tańszych materiałów spoza systemu.
W procesie budowlanym pojawiają się więc błędy: projektowe, wykonawcze, materiałowe oraz eksploatacyjne, jednak w każdym wypadku (poza błędami w eksploatacji) pierwotną przyczyną procesów degradacyjnych jest przyjęcie złego rozwiązania materiałowo-konstrukcyjnego, wynikające z nieprzeanalizowania rzeczywistych warunków pracy elementu konstrukcyjnego.

Za najważniejsze z warunków pracy należy uznać obciążenie czynnikami atmosferycznymi (temperaturą oraz wodą). Temperatura powierzchni płytek na tarasie czy balkonie, zwłaszcza ciemnych, choć nie jest to zalecany kolor do stosowania na tak narażonych na obciążenia termiczne powierzchniach, może dochodzić podczas letnich upałów nawet do 70–80°C, natomiast nagła burza z opadami deszczu potrafi w kilkanaście minut szokowo ostudzić powierzchnię do temperatury kilkunastu stopni. W zimie dochodzą do tego niemałe obciążenia wynikające z przejść przez temperaturę 0°C (może ich być w ciągu jednej zimy nawet sto kilkadziesiąt), a różnica skrajnych temperatur między okresem zimowym a letnim może dochodzić do 100°C. Natomiast współczynniki rozszerzalności liniowej materiałów do wykonania warstwy użytkowej przy

SPIS TRE Ś C I
1. WIADOMOŚCI WSTĘPNE ................................ ................................ .......... 5
1.1. Idea i algorytm metody elementów skończonych ................................ .................... 5
1.2. Dyskretyzacja obszaru zajmowanego przez konstrukcję ................................ .............. 6
1.3. Model obliczeniowy MES ................................ ................................ ......... 6
1.4. Stopnie swobody ................................ ................................ ................. 7
1.5. Typy elementów skończonych ................................ ................................ ..... 7
1.6. Sposoby podparcia modelu obliczeniowego ................................ ......................... 9
1.7. Obciążenia zewnętrzne – siły węzłowe ................................ ............................. 9
1.8. Przejście ze sformułowania matematycznego do modelu dyskretnego MES ............................. 10
1.9. Uzupełnianie przemieszczeń węzłowych w elemencie skończonym. Funkcje kształtu .................... 11
1.10. Globalny układ współrzędnych modelu MES a lokalny układ współrzędnych elementu skończonego .... 12
1.11. Uwzględnienie dowolnej orientacji przestrzennej elementów skończonych ............................ 13
1.12. Macierze sztywności elementów skończonych i globalna macierz sztywności modelu MES ............. 15
1.13. Warunek minimum dyskretnego funkcjonału energii potencjalnej, rozwiązujący układ równań MES ..... 16
1.14. Uwzględnienie warunków brzegowych ................................ ............................ 17
2. METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH W OBLICZENIACH UKŁADÓW PRĘTOWYCH .......... 19
2.1. Macierz sztywności skończonego elementu pręta pracującego na zginanie i ścinanie – belka ............. 19
2.2. Macierz sztywności skończonego elementu pręta pracującego na rozciąganie lub ściskanie .............. 26
2.3. Algorytm metody elementów skończonych na przykładzie obliczeń konstrukcji prętowych .............. 29
2.3.1. Przykład 1 – belka wspornikowa ................................ ............................. 29
2.3.2. Przykład 2 – rama płaska ................................ ................................ .... 33
3. OBLICZENIA KONSTRUKCJI W PROGRAMIE SIMULIA ABAQUS ................................ . . 41
3.1. Analiza statyczna belki ................................ ................................ ........... 43
3.1.1. Definiowanie geometrii belki ................................ ................................ 43
3.1.2. Definiowanie właściwości materiału ................................ .......................... 46
3.1.3. Definiowanie geometrii przekroju poprzecznego pręta ................................ .......... 46
3.1.4. Przypisanie przekroju i orientacji układu współrzędnego belki ................................ ... 48
3.1.5. Tworzenie instancji części – budowa modelu ................................ .................. 49
3.1.6. Definiowanie kroków obliczeniowych ................................ ........................ 49
3.1.6. Siatkowanie modelu ................................ ................................ ......... 50
3.1.8. Definiowanie obciążenia i warunków brzegowych ................................ ............. 52
3.1.9. Definiowanie zadania obliczeniowego ................................ ........................ 56
3.1.10. Przegląd wyników obliczeń ................................ ................................ . 57
3.2. Zagadnienie własne w ramie ................................ ................................ ....... 59
3.2.1. Definiowanie parametrów geometrycznych ramy ................................ ............... 60
3.2.2. Definiowanie materiału elementów ramy ................................ ...................... 62
3.2.3. Definiowanie przekrojów elementów prętowych ................................ ............... 63
3.2.4. Przypisywanie przekrojów i orientacji układów współrzędnych prętom ramy ...................... 65
3.2.5. Montaż modelu ramy i definiowanie warunków brzegowych ................................ .... 66
3.2.6. Siatkowanie modelu ................................ ................................ ......... 67
3.2.7. Definicja kroków obliczeniowych i obciążeń ................................ .................. 68
3.2.8. Definicja zadania obliczeniowego i uruchomienie obliczeń ................................ ...... 69
3.2.9. Przegląd wyników obliczeń ................................ ................................ . . 70
Literatura ................................ ................................ .............................. 73
Załącznik ................................ ................................ .............................. 75

Prezentowana książka w syntetycznej formie przestawia wyniki badań wybranych zjawisk fizycznych zachodzących w morskim obszarze brzegowym. Wyniki analiz oparte są głównie o badania prowadzone od wielu lat w rejonie Morskiego Laboratorium Brzegowego w Lubiatowie, co nie przeszkadza, że całość rozważań czyniona jest na tle istniejącej światowej wiedzy o brzegowym obszarze morza i lądu. Monografia zajmuje się naturalnym, niezabudowanym sztucznymi budowlami, piaszczystym brzegiem morskim. Jej adresatem jest zarówno środowisko akademickie, instytucje wykonawcze zajmujące się problematyką morską, jak i każda osoba ciekawa poznania otaczającego nas świata przyrody. Ponieważ zamierzeniem autora jest przedstawienie monografii o charakterze popularno-naukowym, przyjaznej dla szerokiego grona czytelników pragnących bliżej zapoznać się z problematyką brzegów morskich, w ramach niniejszej książki nie wprowadza się czytelnika w analityczne zawiłości czy też wyprowadzania wzorów a prezentuje się na dość dużym poziomie ogólności wybraną wiedzę o samym brzegu morskim i sąsiadującym z nim pod- i nadwodnym obszarze.