Książka opisuje zagadnienia związane z projektowaniem stalowych konstrukcji prętowych. Omówiono w niej możliwości stosowania teorii pierwszego i drugiego rzędu, a także teorii nieliniowej w analizie globalnej konstrukcji. W zamyśle autorów praca ma być przewodnikiem po wybranych problemach, które inżynier – konstruktor napotyka w codziennej praktyce projektowej. Ma także stanowić podstawowy zbiór wiedzy dla studentów kierunku budownictwo wyższych uczelni.

Stosowane oznaczenia VIII 1. Wprowadzenie 1 2. Teoria pierwszego rzędu 6 2.1. Pręty cienkościenne o przekroju otwartym 8 2.1.1. Charakterystyki geometryczne przekroju cienkościennego 13 2.1.2. Środek zginania (ścinania, skręcania) 14 2.1.3. Wycinkowy moment bezwładności i wycinkowe momenty statyczne 16 2.1.4. Przykładowe obliczenia charakterystyk przekroju cienkościennego 17 2.1.5. Równania różniczkowe równowagi pręta 24 2.1.6. Odkształcenia i naprężenia normalne, siły przekrojowe 27 2.1.7. Naprężenia styczne, siły przekrojowe 30 2.1.8. Naprężeniowe warunki nośności 33 2.2. Przykłady obliczeń elementów cienkościennych 33 3. Imperfekcje 56 3.1. Wprowadzenie 56 3.2. Imperfekcje globalne układu ramowego 58 3.3. Łukowe imperfekcje lokalne 60 3.4. Stężenia dachowe – przepisy normowe 64 3.5. Naprężenia i odkształcenia spawalnicze – informacje ogólne 66 3.5.1. Naprężenia spawalnicze 66 3.5.2. Wpływ naprężeń spawalniczych na nośność i stateczność elementów 68 3.5.3. Odkształcenia spawalnicze 73 4. Teoria drugiego rzędu 77 4.1. Efekt P–∆ w ramach, globalne wstępne imperfekcje przechyłowe 82 4.1.1. Uwzględnianie efektów przechyłowych analizą I rzędu 83 4.1.2. Możliwość pomijania imperfekcji przechyłowych w analizie ram 88 4.2. Efekt P–∆ dla pręta 111 4.2.1. Wydłużenie prętów 112 4.2.2. Wpływ obrotu cięciwy pręta na wartości sił przywęzłowych 113 4.3. Efekt P–δ dla pręta 114 4.3.1. Wpływ odkształceń giętnych na osiową sztywność pręta 114 4.3.2. Algorytm postępowania przy obciążeniu siłą osiową i obciążeniem poprzecznym 120 4.3.3. Wpływ ściskania na sztywność giętną pręta 124 4.3.4. Wytężenie pręta według teorii II rzędu (z efektem P–δ) 126 4.3.5. Wytężenie elementów wzmacnianych według teorii II rzędu 129 5. Metoda elementów skończonych 138 5.1. Informacje ogólne 138 5.2. Podstawowe elementy skończone stosowane w konstrukcjach prętowych 141 5.3. Sterowanie rozwiązaniem układu równań 145 5.4. Tensor odkształceń Greena–Lagrange’a i drugi tensor naprężeń Pioli–Kirchhoffa 146 5.5. Wstępnie zdeformowany płaski element ramowy 148 5.5.1. Związki geometryczne 148 5.5.2. Związki fizyczne 151 5.5.3. Funkcje kształtu i funkcje wybierające 151 5.5.4. Przyrostowe równania równowagi 152 5.6. Poziomy analiz 162 6. Węzły 165 6.1. Wprowadzenie 165 6.2. Węzły typu belka–słup 170 6.2.1. Węzły typu belka–słup w globalnej analizie sprężystej 171 6.2.2. Węzły typu belka–słup w globalnych analizach sztywno i sprężyście plastycznych 173 6.2.3. Modele empiryczne 174 6.2.4. Modelowanie sztywności węzła metodą składnikową według [N3] 179 6.2.5. Modelowanie sztywności węzła przy obciążeniach przemiennych 181 6.3. Sztywność połączeń zakładkowych 182 6.3.1. Modelowanie połączeń zakładkowych [85], [86] 184 6.3.2. Porównanie wyników obliczeń z wynikami badań doświadczalnych 187 6.4. Nośność węzłów typu belka-słup według [N3] 192 6.5. Zdolność do obrotu 201 7. Analiza stalowych konstrukcji prętowych 204 7.1. Analiza stateczności konstrukcji w inżynierskich programach komputerowych 207 7.1.1. Zagadnienie własne w analizie stateczności 209 7.1.2. Liniowa analiza wyboczeniowa (LBA), mnożnik obciążenia krytycznego 213 7.1.3. Jakość wyników MES w zakresie obciążeń bifurkacyjnych 217 7.1.4. Praktyczne wykorzystanie analizy LBA 228 7.1.5. Mnożniki obciążenia krytycznego i długości wyboczeniowe elementów 229 7.1.6. Wpływ przestrzennej współpracy konstrukcji i zróżnicowania obciążenia na α_cr 234 7.1.7. Analiza stateczności pojedynczego pręta za pomocą programu LTBeamN 237 7.1.8. Metoda uproszczona obliczania wartości obciążenia krytycznego 243 7.2. Kryteria wyboru rodzaju analizy według [N1] 244 7.2.1. Analiza I rzędu 244 7.2.2. Analiza II rzędu z globalną imperfekcją przechyłową i lokalnymi imperfekcjami łukowymi 246 7.2.3. Analiza II rzędu układów ramowych z globalną imperfekcją przechyłową 248 7.2.4. Efekty przechyłowe ujęte w analizie I rzędu 249 7.2.5. Analiza metodą ogólną według punktu 6.3.4 w [N1] 249 7.2.6. Globalna analiza plastyczna 257 7.3. Kryteria wyboru rodzaju analizy według projektu [N2] 257 7.3.1. Kryteria wrażliwości na efekty II rzędu 258 7.3.2. Klasyfikacja metod analizy układów prętowych 260 8. Modelowanie stężeń dachowych 264 8.1. Geneza obciążenia stabilizującego 267 8.2. Obciążenie stabilizujące w węzłach górnego pasa wiązara 276 8.3. Obciążenie stabilizujące w węzłach dolnego pasa wiązara 281 8.4. Zastępcze obciążenie imperfekcyjne konstrukcji dachu 289 8.5. Podsumowanie 298 Literatura 303

Modelowanie i analiza stalowych konstrukcji prętowych — Jan Zamorowski, Grzegorz Gremza