Zastosowanie metody sztywnych elementów skończonych do oceny charakterystyk dynamicznych płytowo-belkowych układów konstrukcyjnych

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