Projekty a granty

Experimentální testování a numerické modelování detailů tenkostěnných profilů

SP2018/127

ROZBOR STAVU PROBLEMATICKY V ČR A VE SVĚTĚ V současnosti jsou tenkostěnné profily stále více využívané v nejrůznějších modifikacích a oblastech použití. Jako při návrhu průmyslových hal, stavbách občanské vybavenosti a v dalších typech stavebních a technologických konstrukcí. Důvodem je tlak na snižování celkových nákladů na výstavbu a efektivní využívání materiálů. Oproti klasickým ocelovým profilům se tenkostěnné vyznačují zejména úsporou materiálu. Nevýhodou je komplikovaná metodika návrhu a posouzení [1], [3], [4], [5], [6]. Projekt navazuje na projekty SGS2016/168, SGS2017/151 a SGS2017/160 a je rozdělen na dvě provázané části. První část projektu se soustředí na určení únosnosti konkrétních střešních vaznic z tenkostěnných profilů různých výšek vyztužených klipy. Budou provedeny fyzikální experimenty trojosým ohybem sestavy nosníků se zkoumaným typem napojení pomocí klipu. Uspořádání testů bude odpovídat namáhání tzv DOWNLOAD (reprezentující gravitační zatížení od konstrukce) a UPLOAD (simulující sání větru). Také budou variovány jednotlivé parametry sestavy, jako např. výška nosníků (Z300 a Z350), jejich tloušťky a rozpětí nosníků. Získané data jak z fyzikálních testů, tak z numerických modelů bude možné využít pro tvorbu podkladů pro inženýrské návrhy těchto typů spojů. Dále bude zjištěných dat využito pro návrh a možnou optimalizaci nadpodporového klipu. Tato část úzce souvisí s připravovanou disertační prací Ing. Přemysla Pařenici. Druhá část projektu se bude zabývat vyhodnocením optimalizaci numerického modelu procesu clinching [7], tedy způsobu spojování tenkostěnných profilů. Cílem této části výzkumu je vytvoření spolehlivého postupu modelování, který bude aplikovatelný pro širší spektrum spojovaných profilů. V rámci výzkumu budou verifikovány výsledky získané z předešlého výzkumu. Výzkum je spojen s tématem disertační práce Ing. Jakuba Flodra. Literatura [1] Hofmeyer H. Combined web crippling and bending moment failure of first-generation trapezoidal steel sheeting, PhD-thesis, Eindhoven University of Technology, Faculty of Architecture, Department of Structural Design, ISBN 90-6814-114-7, The Netherlands, 2000. [2] Vraný T., Belica A., Szabó G.:Cold-formed double C beam-column with discrete elastic supports at compression flange,(2006) Proceedings of the International Colloquium on Stability and Ductility of Steel Structures, SDSS 2006, pp. 673-680. [3] Rosmanit M. Ohybová únosnost tenkostěnných profilů průřezu Z. Praha, 2005. Disertační práce. ČVUT. [4] Hapl V. Stabilita ocelového prutu spolupůsobícího s pláštěm. Praha, 2010. Disertační práce. ČVUT. [5] ČSN EN 1993-1-3 - Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí - Část 1-3: Obecná pravidla - Doplňující pravidla pro za studena tvarované prvky a plošné profily, CNI [6] Studnička, J.: Navrhování tenkostěnných za studena tvarovaných profilů, Academia, Praha 1994 [7] Beyer, U. Multi-material-Fügen mittels Flach-Clinch-Technologie. PhD Thesis, TU Chemnitz, 2012. PŘEHLED POUŽITÝCH METOD Fyzikální testy sestavy napojení střešních vaznic. Numerické modelování - numerické modely ve statických software ANSYS a Scia Engineer. Fyzikální testy pro zjištění skutečných materiálových charakteristik. ZDŮVODNĚNÍ ZAPOJENÍ JEDNOTLIVÝCH ČLENŮ Ing. Přemysl Pařenica – příprava podkladů dle zmíněné metodiky, příprava měření, sepsaní článků, výjezd na konferenci (cca 3 h/týden). Ing. Jakub Flodr - numerické modelování, materiálové modely, výstupy, výjezd na konferenci (cca 3,5 h/týden). PŘEDCHOZÍ DOSAŽENÉ VÝSLEDKY ČLENŮ TÝMU 1. Pařenica P., Rosmanit M., Flodr J.: Numerical modelling of thin-walled purlins connection to the supporting structure. Structural and physical aspects of construction engineering 2016 na Slovensku. 2. Pařenica P., Rosmanit M.: Měření vybraných materiálových charakteristik konstrukční oceli pro numerické modelování. In Modelování v mechanice 2016: sborník příspěvků vědecké konference: 26. a 27. května 2016, Ostrava, Czech Republic. Ostrava: VŠB - Technická univerzita Ostrava, 2016, s. 79-80. 3. Flodr J., Krejsa M., Mikolášek D., Brožovský J., Pařenica P.: Numerické modelování tenkostěnného profilu s vlivem redistribuce ohybových momentů. In Modelování v mechanice 2015: sborník příspěvků vědecké konference: 28. a 29. května 2015, Ostrava, Czech Republic. Ostrava: VŠB - Technická univerzita Ostrava, 2015, s. 13-14. 4. Flodr, J., Krejsa, M., Mikolášek, D., Sucharda, O., Žídek, L., Mathematical modelling of thin-walled cold-rolled cross-section. In: Proceedings of the 6th International Scietific Conference on Dynamic of Civil Engineering and Transport Structures and Wind Engineering, DYN-WIND 2014. Donovaly, Slovakia, May 2014, code 107463. ISSN: 16609336. ISBN: 978:3038355197-9. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.617.171. (Scopus, WOS) 5. Flodr, J., Krejsa, M., Mikolasek, D., Brozovsky, J., Parenica, P., Numerical Modeling of a Thin-Walled Profile with respect to the Redistribution of Bending Moments. In: Proceedings of the Fifteenth International Conference on Civil, Structural and Environmental Engineering Computing, Editors: J. Kruis, Y. Tsompanakis, B.H.V. Topping, Civil-Comp Press, Stirlingshire, UK, Paper 37, 2015. DOI: 10.4203/ccp.108.37. 6. Flodr, J., Krejsa, M., Mikolasek, D., Brozovsky, J., Parenica, P., Numerické modelování tenkostěnného profilu s vlivem redistribuce ohybových momentů. In: Proceedings of 13th international conference Modelling in Mechanics, Ostrava, 2015. ISBN 978-80-248-3756-7. HARMONOGRAM ŘEŠENÍ: leden - březen: Testování zbývajících sad vzorků. DOWNLOAD – 12 ks a UPLOAD – 6 ks. duben - červen: Příprava článků pro konferenci ICNAAM 2018. červenec - srpen: Optimalizace numerických modelů a verifikace s testy. září - listopad: Příprava a publikace článku do časopisu.

2018

2018

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy

SGS

Specifický výzkum VŠB-TUO

Pařenica Přemysl Ing., Ph.D.