Wpływ sposobu modelowania przęseł mostów niskowodnych na wartość maksymalnychnnaprężeń w dźwigarach głównych
© 2016 Budownictwo i Architektura. Publikacja na licencji Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 (CC BY-NC-SA 4.0)
Cytowanie: Budownictwo i Architektura, 15(4) (2016) 005-015, ISSN 1899-0665, DOI: 10.24358/Bud-Arch_16_154_01
| Historia: | Opublikowano: | 01-12-2016 |
|---|
Streszczenie:
Ze względu na czas niezbędny do zbudowania modelu obliczeniowego stalowa konstrukcja nośna mostów niskowodnych zazwyczaj modelowana jest jako ruszt przy wykorzystaniu prętowych elementów skończonych, tzw. modele „prętowe”. Zastosowanie prętowych elementów skończonych do modelowania dźwigarów głównych mostów niskowodnych uniemożliwia uwzględnienie rzeczywistego położenia pokładu drewnianego w stosunku do osi obojętnej tychże dźwigarów. Z tego względu w niniejszym artykule zaprezentowano możliwość wykorzystania do modelowania dźwigarów głównych powierzchniowych elementów skończonych, tworząc tzw. modele „powłokowe”. W wyniku przeprowadzonych analiz numerycznych stwierdzono, że modelem preferowanym do obliczeń wojskowych przęseł mostów niskowodnych powinien być model „powłokowy”, w którym w obliczeniach nie uwzględniano usztywnienia modelu przęsła pokładem drewnianym. Model ten umożliwia dość dokładną analizę rozkładu naprężeń w wybranych elementach konstrukcji rusztu stalowego, co jest istotne chociażby przy analizie rozwoju potencjalnych pęknięć zmęczeniowych. W przypadku obliczeń przęseł mostów niskowodnych nastawianych tylko na określenie ogólnej nośności wybranej konstrukcji przęsła wystraczającymi modelami okazały się modele wykorzystujące tylko prętowe elementy skończone.
Słowa kluczowe:
metoda elementów skończonych, most niskowodny, konstrukcje stalowe, przęsło
Influence of modeling of low-water bridge spans on the maximum value of stress in the main girders
Abstract:
Due to the time needed to create a computational model, the steel construction of low-water bridges usually is modeled as a grate using 1D beam element mesh called a „rod” model. The usage of the 1D beam element mesh for modeling girders of low-water bridges makes it impossible to take into account the actual position of a wooden deck with reference to the neutral axis of these girders. Therefore, this article presents the possibility to use, for modeling main girders, 2D shell elements mesh, creating so-called „coating” models. As a result of numerical analysis it was found that the preferred model for the calculation of the military spans in low-water bridges should be a „coating” model, in which the stiffening of a span’s model by a wooden deck was not included in the calculations. This model allows relatively accurate analysis of stress distribution in selected elements of the steel structure of the span, which is important when analyzing the development of fatigue cracks. In the case of the calculations of spans in low-water bridges which are dedicated only to assess the resistance of the selected steel structure of the span, the models using 1D beam element mesh („rod” models) proved to be sufficient.
Keywords:
finite element method, low-water bridge, steel structures, span
Literatura / References:
1. Mosty wojskowe. Podręcznik, Ministerstwo Obrony Narodowej, Szefostwo Wojsk Inżynieryjnych, Sygnatura Inż. 563/92, Warszawa, 1994
2. McDonald T., Anderson-Wilk M. Low Water Stream Crossings in Iowa. A Selection and Design Guide. Iowa State University, 2003
3. Ray J. C.; Seda-Sanabria Y. Technical Commentary on FM3-34.343,” Military Nonstandard Fixed Bridging”. Engineer Research and Development Center Vicksburg ms Geotechnical and Structures LAB, 2002.
4. Rusiński E., Czmochowski J., Smolnicki T. Zaawansowana metoda elementów skończonych w konstrukcjach nośnych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 2000.
5. Zienkiewicz O.C. Metoda elementów skończonych. 1972.
6. Autodesk Robot Structural Analysis 2010. Podręcznik Użytkownika. Autodesk Inc., Marzec 2009.
7. Duchaczek A., Wpływ liczby poprzecznic na rozkład naprężeń w przęsłach mostów niskowodnych, Budownictwo i Architektura, 14(2) (2015) 27-35.
8. Duchaczek A. The impact of cross beam on stresses of girders in low water bridges. XIII Międzynarodowa Konferencja Naukowa “Computer Aided Engineering”, Polanica Zdrój 22- 25.06.2016 r.
9. Duchaczek A. Analiza numeryczna wpływu wymiarów belek poprzecznych i sposobu ich mocowania na maksymalne wartości naprężeń w dźwigarach głównych mostów niskowodnych, zdane do redakcji czasopisma Budownictwo i Inżynieria Środowiska – Civil and Environmental Engineering 10. STANAG 2021. Military Load Classification of Bridges. Edition no. 6. 7 September 2006.
11. Uroczyste otwarcie mostu w Skawie, http://www.2pinz.wp.mil.pl/pl/59_53.html, online: 16.11.2014 r.
12. Uroczyste otwarcie mostu w Kasinie Wielkiej, http://www.2pinz.wp.mil.pl/pl/59_67.html, online: 16.11.2014 r.