Projekty a granty

Inovativní spojování ocelových průřezů, experimentální ověření a aplikace

SP2016/168

ROZBOR STAVU PROBLEMATICKY V ČR A VE SVĚTĚ Výzkum se chce zaměřit na problematiku spojování ocelových konstrukcí. Z důvodu zvýšení efektivity, bezpečnosti a snížení pracnosti se jeví jako velmi zajímavé alternativy spojování jednotlivých prvků pomocí metod jako jsou riveting, clinching nebo high-speed joining. Tyto metody se prakticky využívají ve strojírenství, především pak v automobilovém průmyslu [1]. V současné době není podle platných normativních předpisů možné tyto typy spojů posuzovat a bez ověření konkrétních spojů fyzikálním experimentem nelze takto vytvořené spoje posoudit a použít pro stavební praxi. Výzkum se chce zaměřit na rozbor jednotlivých metod a možnosti jejich využití pro stavební inženýrství [2, 3]. Výzkum se dále podrobně zaměří na jednu vybranou metodu, která bude vybrána jako optimální metoda z pohledu stavebních konstrukcí s ohledem na efektivitu, možnosti výroby, hospodárnost a bezpečnost. Vybraná metoda bude experimentálně modelována ve vhodném software [1]. V další části bude vytvořena série fyzikálních experimentů, kterými se bude ověřovat chování spojů při základních statických působeních. Pozornost bude věnována spojování tenkostěnných prvků a také kombinací tenkostěnných prvků s klasickými průřezy. Navrhnuté příklady se budou verifikovat pomocí pokročilých numerických modelů, které lze charakterizovat jako problematiku simulace rychlých přechodových dějů [2]. Vybrané verifikované příklady mají posloužit pro stanovení metodiky modelování, širší pochopení souvislostí těchto spojů a tento výzkum má být také vstupní informací pro návrh sofistikovanějších typů spojů tenkostěnných profilů. Literatura [1] Porcaro R., Hanssen A.G., Langseth M., Aalberg A., (2006), The behaviour of a self-piercing riveted connection under quasi-static loading conditions, International Journal of Solids and Structures, Vol. 43 pp 5110-5131. [2] Nowak M., (2003), Field evaluation of clinched connections for cold-formed steel, PATH (Partnership for Advancing Technology in Housing), Washington D.C, 24 pages. [3] Varis J.P., Lepistö J., (2003), A simple testing-based procedure and simulation of the clinching process using finite element analysis for establishing clinching parameters, Thin Walled Structures, Vol. 41 pp 691-709. ZDŮVODNĚNÍ ZAPOJENÍ JEDNOTLIVÝCH ČLENŮ Ing. Jakub Flodr – příprava podkladů, návrh testovaných vzorků, numerické modelování, výstupy. Ing. Přemysl Pařenica – fyzikální experimenty, kontrola měření, numerické modelování. Ing. Jan Hurta – fyzikální experimenty v Laboratoři stavebních hmot. Ing. Jiří Protivínský – supervizor, kontrola výstupů, zpětná vazba, tvorba článků. PŘEDCHOZÍ DOSAŽENÉ VÝSLEDKY ČLENŮ TÝMU 1. 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) 2. Krejsa, M., Brozovsky, J., Mikolasek, D., Parenica, P., Flodr, J., Materna, A., Halama, R., Numerical Modelling of a Steel Fillet Welded Joint. Computers & Structures (Advances in Engineering Software), submitted Dec. 14, 2015. 3. 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. 4. 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. 5. Krejsa, M., Brozovsky, J., Mikolasek, D., Parenica, P., Halama, R., Experimental Verification of a Steel Fillet Welded Joint Model. 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 34, 2015. doi:10.4203/ccp.108.34. 6. Protivinsky, J., Krejsa, M., Material study of a short seismic link in dissipative structure of a vertical industrial boiler. Applied Mechanics and Materials, 623 (2014), pp. 10–17, DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.623.10. (Scopus) 7. Protivinsky, J., Krejsa, M., Reliability Assessment of the Dissipative Link in Steel Boiler Structure with Regard to Seismic Load. In: Proceedings of 4th International Conference on Materials Engineering for Advanced Technologies (ICMEAT). London, UK, 2015. ISBN:978-1-60595-242-0 (WOS). 8. Protivinsky, J., Krejsa, M., Using scaled physical model for assessment of mechanical damping of power plant boiler structure. Perspectives in Science, 2015. DOI: 10.1016/j.pisc.2015.11.044. 9. Protivinsky, J., Krejsa, M., Využití modelové podobnosti ke stanovení poměrného útlumu konstrukce průmyslového kotle. In: Proceedings of 13th international conference Modelling in Mechanics, Ostrava, 2015. ISBN 978-80-248-3756-7. 10. Protivinsky, J., Krejsa, M., Making Use of the Principle of Energy Dissipation in the Seismic Design of a Steel Structure of a Steam Boiler. Transaction of the VSB–Technical University of Ostrava, Civil Engineering Series, 12 (2) (2012), pp. 143–152, DOI: 10.2478/v10160-012-0028-0. HARMONOGRAM ŘEŠENÍ: Leden: seznámení se s dosavadními způsoby řešení, výběr optimální metody. Únor - březen: vytvoření metodiky modelování, příprava fyzikálních experimentů, výroba vzorků. Duben - červen: experimenty, numerické modelování, příprava a publikace článků pro konferenci Modelování v mechanice 2016. Červenec - srpen: vyhodnocení dat ze zkoušek, verifikace numerických modelů na základě výsledků experimentu, příprava a publikace článku v časopise. Únor - říjen: optimalizace numerického modelu. Listopad - prosinec: vyhodnocení, analýza dosažených výsledků, závěry, publikační činnost.

2016

2016

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy

SGS

Specifický výzkum VŠB-TUO

Flodr Jakub Ing.