Abstract

Koniec wieku XIX oraz początek XX wieku były okresem, który w budownictwie przyniósł postęp metod obliczeń oraz zaowocował szeregiem nowatorskich rozwiązań konstrukcyjnych. Szczególny wkład w tych dziedzinach wnieśli inżynierowie zajmujący się budową mostów. Pozostawili szereg nowatorskich rozwiązań technicznych i technologicznych. Jednym z nich są ustroje systemu Möllera.Na ziemiach polskich znajduje się jeszcze kilka obiektów mostowych zrealizowanych według tej koncepcji. Są one nadal eksploatowane w strukturze drogowej naszego kraju, znajdują się w ciągu dróg wojewódzkich na Pomorzu i Wielkopolsce. Inspiracja podjęcia tematu pracy wyniknęła z potrzeby dokonania oceny nośności i przydatności eksploatacyjnej oraz naprawy i wzmocnienia czterech mostów systemu Möllera, które w prawie 100 letniej eksploatacji użytkowano praktycznie bez żadnych ograniczeń dotyczącej masy pojazdów. W ramach dysertacji, aby we właściwy sposób zrozumieć zachowanie się tego zapomnianego układu konstrukcyjnego, przeprowadzono studium literatury, eksperymentalne badania modelowe w skali technicznej oraz analizę numeryczną. W obrębie analizy numerycznej wykorzystano komercyjny i autorski program MES z zastosowaniem różnych elementów skończonych oraz praw materiałowych.W dysertacji przyjęto następujący ogólny układ i zakres pracy:a) opis monograficzny wybranych konstrukcji systemu Möllera z odniesieniem do przeprowadzonych wzmocnień i modernizacji z udziałem autora,b) przeprowadzenie badań modelowych w skali technicznej, c) sformułowanie odpowiednich elementów skończonych i opracowanie autorskiego programu obliczeniowego do oceny nośności dźwigarów Möllera,d) dobór i opracowanie w formie procedur (algorytmów implementacyjnych) równań konstytutywnych betonu, stali i kompozytu złożonego z tych materiałów,e) weryfikacja procedur konstytutywnych na szczeblu punktu pod kątem ich przydatności do analizy na poziomie konstrukcji,f) obliczenia nośności dźwigarów systemu Möllera,g) wnioski. W celu porównania badań eksperymentalnych z badaniami numerycznymi wykorzystano autorski program CAS07 metody elementów skończonych. Program napisano w języku Fortran-90, uwzględniając w nim nieliniowość geometryczną i materiałową.Program CAS07 jest narzędziem umożliwiającym niezależne wprowadzanie równań konstytutywnncyhc i perspektywicznie może być wykorzystane do testowania różnych typów materiałów oraz systemu współpracy dwóch różnych materiałów, w tym szczególnie kontaktu beton ze zbrojeniem. Konstrukcja programu jest skonstruowana w sposób otwarty i tak pomyślana, aby z łatwością można było modyfikować poszczególne jego moduły. Program CAS07 bazuje na aproksymacji metody elementów skończonych. Do programu zaimplementowano zaawansowane elementy skończone typu EAS oraz elementy kontaktowe z całowaniem Lobbato.W pracy przedstawiono testy zaimplementowanych elementów skończonych potwierdzające jego prawidłowe funkcjonowanie (spełnienie warunków zbieżności rozwiązania) Duża część dysertacji poświecona jest modelom materiałowym oraz kryteriom zniszczenia. W szczególności dotyczy to betonu Rabczuk, Akkermann, Eibl [2005] oraz kontaktu stali z betonem Kwak, Filippou [1997]. Połączenie odpowiednich elementów skończonych oraz wybranych zawansowanych równań konstytutywnych pozwoliło uzyskać narzędzie do określenia nośności graniczną dźwigarów ze zbrojeniem zewnętrznym (np. dźwigarów systemu Möllera). W analizach numerycznych wybranych modeli (belek) sprowadzano zachowanie całej konstrukcji. Z uwagi na analizowanie konstrukcji betonowych istotne jest uwzględnienie zarysowania betonu, w tym celu używa się techniki rys rozmytych o ustalonym kierunku zarysowania. Wykonane testy numeryczne dały odpowiedź w postaci ścieżek równowagi siła-przemieszczenie oraz globalny obraz zarysowania analizowanych konstrukcji.

Author (1)