Strona: Działalność statutowa / Katedra Konstrukcji Budowlanych

Od roku 2021 działalność Katedry Konstrukcji Budowlanych w ramach Utrzymania Potencjału Badawczego realizowana jest jako kontynuacja tematów z lat wcześniejszych.

Systemowe podejście do projektowania szkieletowych konstrukcji z betonu

Celem pracy jest opracowanie systemowych procedur kształtowania, projektowania i oceny stanu technicznego szkieletowych konstrukcji z betonu uwzględniających holistyczne spojrzenie na konstrukcję z kompleksowym uwzględnieniem wymagań dotyczących obiektów budowlanych sformułowanych explicite i implicite, m.in. w dyrektywie Rady Wspólnoty Europejskiej, przepisach polskiego prawa oraz innymi aspektami ważnymi z punktu widzenia interesu publicznego. Przewiduje się także analizę oceny wpływu zmienności parametrów materiałowych oraz dokładności wykonania konstrukcji żelbetowych i murowych na ich niezawodność z wykorzystaniem metod probabilistycznych. W warunkach działania zdarzeń ekstremalnych dla żelbetowych konstrukcji szkieletowych przewiduje się:

-          opracowanie procedury analizy ryzyka,

-          ustalenie kryteriów akceptowalności ryzyka,

-          opracowanie procedury oceny bezpieczeństwa.

-          opracowanie wytycznych do projektowania dla żelbetowych konstrukcji szkieletowych

Przewidywane efekty pracy obejmują: 2-3 artykuły naukowe w indeksowanych czasopismach międzynarodowych, 3-4 artykuły w krajowych czasopismach naukowo-technicznych, 2-4 referaty na konferencje naukowe i naukowo-techniczne, opracowanie części rozpraw doktorskich przewidzianych do obrony w 2021 roku.

Węzły konstrukcji stalowych jako znaczący składnik adekwatności modelu obliczeniowego konstrukcji

Aktualne wymagania normowe definiując ogólne wymagania stawiane konstrukcjom oraz opadając zasady obliczeń konstrukcyjnych w szczególnych, ale występujących w praktyce przypadkach wymagają uściśleń, modyfikacji lub opracowania baz danych pozwalających na efektywne, ekonomiczne ale i bezpieczne projektowanie. Planuje się obszerną analizę parametryczną potwierdzoną analizą MES i badaniami doświadczanymi zachowania się węzłów konstrukcyjnych:

-          w warunkach wtórnego schematu statycznego będącego efektem uszkodzenia konstrukcji wskutek zdarzeń ekstremalnych,

-          w konstrukcjach wielkogabarytowych i cienkościennych

-          w stężeniach konstrukcyjnych.

Ponadto, bazując na  zwalidowanym do własnych badań doświadczalnych modelu MES, będą kontynuowane prace nad metodą obliczenia zdolności węzłów do obrotu opartą na symulacjach komputerowych według teorii planowania eksperymentu.

Przewiduje się kontynuację 3 oraz wszczęcie 2 prac doktorskich. Planowane są ok 3-4 publikacje naukowe

Cel pracy, przewidywane efekty naukowe, ekonomiczne, forma zakończenia:

1. Modele obliczeniowe w probabilistycznej analizie konstrukcji  żelbetowych oraz murowych.
   Celem badań jest opracowanie metody i procedur szacowania niezawodności budowli w odniesieniu do przyjętych modeli obliczeniowych w konstrukcjach żelbetowych i murowych. Efektem podjętych badań będzie ocena i weryfikacja skutków wyboru modeli obliczeniowych oraz optymalizacja projektowanych elementów i konstrukcji z uwagi na ich niezawodności. Wynik będą opublikowane w czasopismach naukowo-technicznych, przedstawione na konferencyjnych naukowych, przewiduje się również wszczęcie przewodu doktorskiego oraz wykorzystania wyników badań w monografii habilitacyjnej. W 2019 roku planuje się założoną kontynuację badań
   
   
2. Modelowanie odpowiedzi konstrukcji z betonu w wyjątkowych sytuacjach obliczeniowych
   Celem naukowym kontynuowanych badań jest opracowanie odpowiednich propozycji autorskich dotyczących tego zagadnienia. Efektem podjętych badań będą publikacje w czasopismach i przygotowanie referatów konferencyjnych. Przewiduje się również wykorzystanie wyników badań w rozprawie doktorskiej pt. „Analiza i ocena ryzyka żelbetowych konstrukcji szkieletowych spowodowanych zdarzeniami ekstremalnymi”.
   
   
3. Stateczność, nośność i trwałość układów konstrukcyjnych hal o konstrukcji metalowej
   Celem kontynuowanej  pracy jest analiza zachowania się układów konstrukcyjnych hal stalowych biorąc pod uwagę wpływ zachowania się i niezawodność węzłów i połączeń w głównych układach nośnych hal; efekty naukowe obejmują referaty konferencyjne i artykuły w czasopismach naukowych prezentujące opisywane zagadnienie, pozwalających na zwiększenie ekonomiki tych konstrukcji. Jako formę zakończenia przewiduje się zalecenia i wytyczne służące do projektowania hal stalowych.
   
   
4. Dostosowanie procedur obliczania nośności i sztywności oraz zdolności do obrotu połączeń i węzłów do wymagań wynikających ze współczesnego stanu wiedzy
   Celem prac w 2019 roku  jest opracowanie wytycznych dotyczących projektowania połączeń śrubowych zakładkowych i doczołowych. Efektem w/w prac będą publikacje w czasopismach branżowych, referatach konferencyjnych oraz katalogi węzłów.

Cel pracy, przewidywane efekty naukowe, ekonomiczne, forma zakończenia:

1. Modele obliczeniowe w probabilistycznej analizie konstrukcji  żelbetowych oraz murowych.
   Celem badań jest opracowanie metody i procedur szacowania niezawodności budowli w odniesieniu do przyjętych modeli obliczeniowych w konstrukcjach żelbetowych i murowych. Efektem podjętych badań będzie ocena i weryfikacja skutków wyboru modeli obliczeniowych oraz optymalizacja projektowanych elementów i konstrukcji z uwagi na ich niezawodności. Wynik będą opublikowane w czasopismach naukowo-technicznych, przedstawione na konferencyjnych naukowych, przewiduje się również wszczęcie przewodu doktorskiego oraz wykorzystania wyników badań w monografii habilitacyjnej.
   
   
2. Modelowanie odpowiedzi konstrukcji z betonu w wyjątkowych sytuacjach obliczeniowych
   Celem naukowym badań jest krytyczny przegląd obecnie stosowanych sposobów modelowania zachowania się elementów i konstrukcji żelbetowych i sprężonych w wyjątkowych sytuacjach obliczeniowych oraz opracowanie odpowiednich propozycji autorskich dotyczących tego zagadnienia. Efektem podjętych badań będą publikacje w czasopismach i przygotowanie referatów konferencyjnych. Przewiduje się również wykorzystanie wyników badań w rozprawie doktorskiej pt. „Analiza i ocena ryzyka żelbetowych konstrukcji szkieletowych spowodowanych zdarzeniami ekstremalnymi”.
   
   
3. Pielęgnacja betonu
   Celem pracy jest doskonalenie metod prowadzenia i nadzorowania właściwej pielęgnacji i ochrony betonu w czasie dojrzewania, które zostaną zaprezentowane w publikacjach naukowo-technicznych.
   
   
4. Stateczność, nośność i trwałość układów konstrukcyjnych hal o konstrukcji metalowej
   Celem pracy jest analiza zachowania się układów konstrukcyjnych hal stalowych biorąc pod uwagę wpływ zachowania się i niezawodność węzłów i połączeń w głównych układach nośnych hal; efekty naukowe obejmują referaty konferencyjne i artykuły w czasopismach naukowych prezentujące opisywane zagadnienie, pozwalających na zwiększenie ekonomiki tych konstrukcji. Jako formę zakończenia przewiduje się zalecenia i wytyczne służące do projektowania hal stalowych.
   
   
5. Dostosowanie procedur obliczania nośności i sztywności oraz zdolności do obrotu połączeń i węzłów do wymagań wynikających ze współczesnego stanu wiedzy
   Celem prac jest opracowanie wytycznych dotyczących projektowania połączeń śrubowych zakładkowych i doczołowych. Efektem w/w prac będą publikacje w czasopismach branżowych, referatach konferencyjnych oraz katalogi węzłów.
   
   
6. Procedury projektowe oraz aspekty praktyczne projektowania i wykonawstwa kominów stalowych
   Celem pracy jest zaprojektowanie i zastosowanie konstrukcji/urządzeń tłumiących drgania w istniejących, modernizowanych (przebudowywanych) i nowoprojektowanych kominach stalowych. Wynikiem niniejszej pracy będzie opracowanie (zaprojektowanie) specjalnej i oryginalnej konstrukcji linowej skutecznie tłumiącej drgania trzonów lub przewodów kominowych. W praktyce taka konstrukcja tłumiąca możliwa będzie do zastosowania w większości zrealizowanych (istniejących) kominów podatnych na wzbudzenie wirowe, a także przebudowywanych i nowoprojektowanych.
   Przewiduje się publikację uzyskanych wyników przeprowadzonych analiz dynamicznych na konferencjach lub w czasopismach branżowych.

 Opis planowanych badań w ramach działalności statutowej DS w 2015 roku.

Cel pracy, przewidywane efekty naukowe, ekonomiczne, forma zakończenia

1.Optymalizacja procesu projektowego z wykorzystaniem systemów oprogramowania 

zintegrowanego. 

Celem jest opracowanie algorytmów umożliwiających optymalizacje procesu projektowanie konstrukcji. Wyniki 

zostaną opublikowane w formie cyklu publikacji oraz wytycznych do stosowania w praktyce projektowej 

2. Analiza i ocena zagrożenia bezpieczeństwa konstrukcji w wyjątkowych sytuacjach 

obliczeniowych, modele obliczeniowe a bezpieczeństwo wybranych konstrukcji z betonu

Celem badań jest opracowanie metody i procedur szacowania akceptowalnego poziomu ryzyka budowli, 

w wyjątkowych sytuacjach obliczeniowych. Proponuje się przyjęcie nowej miary akceptowalnego poziomu 

ryzyka budowli uwzględniającej ryzyko względne, odniesione do poziomu ryzyka wynikającego z aktualnych 

przepisów prawnych i zasad normowych. Wyniki zostaną opublikowane w formie cyklu publikacji

3. Parametry technologiczne w odniesieniu do wymaganej trwałości i jakości betonu i stali.

Celem prowadzonych badań będzie opracowanie wytycznych określających wpływ parametrów 

technologicznych na trwałość i jakość betonu. Wyniki zostaną opublikowane w formie artykułów i referatów 

konferencyjnych

4. Modelowanie węzłów konstrukcji stalowych i zespolonych, ocena stanu granicznego zmęczenia 

śrubowych węzłów doczołowych, rozszerzenie metody składnikowej normy PN-EN 1993-1-8 o 

styki belek z wieloma szeregami śrub i określenie zdolności obrotu węzłów

Na podstawie wyników analiz możliwa będzie optymalizacja węzłów i elementów konstrukcji tak, by były w 

stanie zapewnić odpowiednią nośność i trwałość konstrukcji zarówno podczas normalnej eksploatacji jak i w 

warunkach awaryjnych. Wyniki prac zostaną opublikowane w formie cyklu publikacji.

5. Komputerowa nieliniowa analiza stalowych węzłów i elementów budowlanych konstrukcji 

stalowych

Celem prowadzonych badań jest opracowanie modeli do analizy nieliniowej oraz stateczności miejscowej i 

stateczności ogólnej. Wyniki zostaną opublikowane w formie cyklu publikacji oraz wytycznych do stosowania w 

praktyce projektowej.

6. Sztywność i nośność połączeń kołnierzowych rur dużych średnic oraz rur o wielkogabarytowych 

przekrojach skrzynkowych, modele obliczeniowe połączeń doczołowych rur o przekrojach 

okrągłych i prostokątnych

Celem pracy będzie oszacowanie charakterystyk podatnościowych węzłów elementów stalowych i ich wpływ 

na analizę konstrukcji budowlanych w przypadku połączeń wielkogabarytowych. Wyniki badań zostaną 

opublikowane w formie artykułów i cyklu publikacji.

7. Badania wpływu kątów skręcenia arkuszy blach fałdowych, będących elementami przekrycia 

powłokowego na sztywność i nośność przekrycia

Celem pracy jest porównanie analizy numerycznej i badań laboratoryjnych, opracowanie wytycznych 

uwzględniających wpływ kąta skręcenia na sztywność przekrycia. Wyniki badań zostaną opublikowane w 

formie artykułów i cyklu publikacji.

Cel pracy, przewidywane efekty naukowe, ekonomiczne, forma zakończenia

1.Optymalizacja procesu projektowego z wykorzystaniem systemów oprogramowania

zintegrowanego.

Celem jest opracowanie algorytmów umożliwiających optymalizacje procesu projektowanie konstrukcji. Wyniki

zostaną opublikowane w formie cyklu publikacji oraz wytycznych do stosowania w praktyce projektowej

2. Analiza i ocena zagrożenia bezpieczeństwa konstrukcji w wyjątkowych sytuacjach

obliczeniowych, modele obliczeniowe a bezpieczeństwo wybranych konstrukcji z betonu

Celem badań jest opracowanie metody i procedur szacowania akceptowalnego poziomu ryzyka budowli,

w wyjątkowych sytuacjach obliczeniowych. Proponuje się przyjęcie nowej miary akceptowalnego poziomu

ryzyka budowli uwzględniającej ryzyko względne, odniesione do poziomu ryzyka wynikającego z aktualnych

przepisów prawnych i zasad normowych. Wyniki zostaną opublikowane w formie cyklu publikacji

3. Parametry technologiczne w odniesieniu do wymaganej trwałości i jakości betonu i stali.

Celem prowadzonych badań będzie opracowanie wytycznych określających wpływ parametrów

technologicznych na trwałość i jakość betonu. Wyniki zostaną opublikowane w formie artykułów i referatów

konferencyjnych

4. Modelowanie węzłów konstrukcji stalowych i zespolonych, ocena stanu granicznego zmęczenia

śrubowych węzłów doczołowych, rozszerzenie metody składnikowej normy PN-EN 1993-1-8 o

styki belek z wieloma szeregami śrub i określenie zdolności obrotu węzłów

Na podstawie wyników analiz możliwa będzie optymalizacja węzłów i elementów konstrukcji tak, by były w

stanie zapewnić odpowiednią nośność i trwałość konstrukcji zarówno podczas normalnej eksploatacji jak i w

warunkach awaryjnych. Wyniki prac zostaną opublikowane w formie cyklu publikacji.

5. Komputerowa nieliniowa analiza stalowych węzłów i elementów budowlanych konstrukcji

stalowych

Celem prowadzonych badań jest opracowanie modeli do analizy nieliniowej oraz stateczności miejscowej i

stateczności ogólnej. Wyniki zostaną opublikowane w formie cyklu publikacji oraz wytycznych do stosowania w

praktyce projektowej.

6. Sztywność i nośność połączeń kołnierzowych rur dużych średnic oraz rur o wielkogabarytowych

przekrojach skrzynkowych, modele obliczeniowe połączeń doczołowych rur o przekrojach

okrągłych i prostokątnych

Celem pracy będzie oszacowanie charakterystyk podatnościowych węzłów elementów stalowych i ich wpływ

na analizę konstrukcji budowlanych w przypadku połączeń wielkogabarytowych. Wyniki badań zostaną

opublikowane w formie artykułów i cyklu publikacji.

7. Badania wpływu kątów skręcenia arkuszy blach fałdowych, będących elementami przekrycia

powłokowego na sztywność i nośność przekrycia

Celem pracy jest porównanie analizy numerycznej i badań laboratoryjnych, opracowanie wytycznych

uwzględniających wpływ kąta skręcenia na sztywność przekrycia. Wyniki badań zostaną opublikowane w

formie artykułów i cyklu publikacji.

Tytuł DS: Doskonalenie metod analizy, projektowania i oceny konstrukcji budowlanych


W Katedrze Konstrukcji Budowlanych w ramach DS w 2013 roku prowadzone będą w następujące tematy prac:

1. Stateczność nieliniowa stalowych konstrukcji budowlanych w ujęciu imperfekcyjnym.

2.  Ocena wpływu krzywizny powłok skośnych z blach fałdowych na ich nośność i podatność.

3. Szacowanie akceptowalnego poziomu ryzyka budowli w wyjątkowych sytuacjach obliczeniowych.

Prace realizowane będą od 15.01.2013 do 10.12.2013.

Opis planowanych prac do wykonania w 2013 roku

Ad.1. W związku z zagadnieniem stateczności nieliniowej stalowych konstrukcji budowlanych w ujęciu imperfekcyjnym opracowany będzie:

·         Modele MES do analizy stateczności miejscowej

·         Modele MES do analizy stateczności ogólnej

·         Ustalanie wielkości zastępczych imperfekcji geometrycznych

·         Wytyczne stosowania w praktyce projektowania.

Ad.2. Duży zakres wyboru kształtu pokrycia powłokowego z blach fałdowych wiąże się z dowolnością wyboru krzywizny powłoki. Konieczne jest sprecyzowanie wpływu krzywizny na zachowanie się powłok pod obciążeniem. W 2013 roku planuje się wykonanie badań doświadczalnych fragmentów powłok z blach fałdowych.

Ad.3. Celem badań  jest opracowanie metody i procedur szacowania akceptowalnego poziomu ryzyka budowli, w szczególności budynków zaliczonych do klasy konsekwencji 3, w wyjątkowych sytuacjach obliczeniowych. Zalecenia normowe (głównie  EN-1991-1-7), są w tym zakresie ogólnikowe i nieprecyzyjne. Standardowe procedury, m.in. ALARP (czyli zasada „najniższego rozsądnie możliwego poziomu ryzyka”), społeczna akceptacja ryzyka dla życia ludzkiego, indeksy jakości życia, wskaźniki kosztów materialnych, społecznych, ekologicznych, itd., wymagają znajomości parametrów i trendów bardzo trudnych do kwantyfikacji. Proponuje się przyjęcie nowej miary akceptowalnego poziomu ryzyka budowli uwzględniającej ryzyko względne, odniesione do poziomu ryzyka wynikającego z aktualnych przepisów prawnych i zasad normowych.