Course detail
Modelling of supporting structures
ÚSI-2BDMKAcad. year: 2017/2018
Subject "Modelling of supporting structures" provides an overview of modern methods of modelling the behaviour of load-bearing structures. Starting from the basic knowledge of the subjects of structural mechanics (elasticity, rod, plate and wall construction), the knowledge of the finite element method and design objects for designing structures made of various materials according to the norms of the EC. The course develops students' knowledge in the field of modelling (physically and geometrically linear and nonlinear behaviour for time-dependent and independent tasks).
Language of instruction
Czech
Number of ECTS credits
2
Mode of study
Not applicable.
Department
Learning outcomes of the course unit
Students will learn theoretical and practical principles of modelling engineering phenomena and systems with formulations of engineering assignment, with their modelling and assessment of their reliability. Using the modelling will be able to quantify the reliability of the design risk and define the structures.
Prerequisites
It requires a basic knowledge of structural mechanics of objects, knowledge of the finite element method and design objects for designing structures of various materials according to the norms of the EC.
Co-requisites
Not applicable.
Planned learning activities and teaching methods
Teaching is carried out through lectures and seminars. Lectures consist of interpretations of basic principles, methodology of given discipline, problems and their exemplary solutions. Seminars particularly support practical mastery of subject matter presented in lectures or assigned for individual study with the active participation of students.
Assesment methods and criteria linked to learning outcomes
A condition for granting credit is a semestral work. The test will consist of written and oral parts. The condition of the oral part is to accomplish the written part first.
Course curriculum
1. Introduction and content of the course, modern methods of structure modelling, deterministic and stochastic assignments.
2. Steel, concrete and wood as construction material.
3. Composite and hybrid structures.
4. Truss analogy model for the solution of concrete structures. Basic principles for the creation and application of strut-rod model. Relationship truss analogy method and design of concrete structures.
5. Composite construction of concrete-concrete type. Theory of pressure fields. Interaction force effects using the theory of pressure fields.
6. Modelling time-dependent phenomena. Approximate numerical methods for rheological effects. The method of time discretization.
7. Modelling of composite structures. The relationship between the reality of the mathematical model and real possibilities of breach due to the risk of accident composite structures.
8. The effects of creep and shrinkage effects on structures. Static solutions gradually created structures.
9. Heat-stressed structures - principles and applications solution methods for steel, concrete and composite structures.
10. The relationship between construction and real computational model. The outer boundary conditions - anchoring.
11. The inner boundary conditions - joint elements and components. Semi-rigid connections. Computational models.
12. Nonlinear analysis of structures and their parts. Torsion of thin-walled closed cross-section shape.
13. Linear and nonlinear calculations. The stability of steel and wood structures. The relationship between the reality of the mathematical model and real possibilities of breach due to the risk of an accident, steel and wood structures.
2. Steel, concrete and wood as construction material.
3. Composite and hybrid structures.
4. Truss analogy model for the solution of concrete structures. Basic principles for the creation and application of strut-rod model. Relationship truss analogy method and design of concrete structures.
5. Composite construction of concrete-concrete type. Theory of pressure fields. Interaction force effects using the theory of pressure fields.
6. Modelling time-dependent phenomena. Approximate numerical methods for rheological effects. The method of time discretization.
7. Modelling of composite structures. The relationship between the reality of the mathematical model and real possibilities of breach due to the risk of accident composite structures.
8. The effects of creep and shrinkage effects on structures. Static solutions gradually created structures.
9. Heat-stressed structures - principles and applications solution methods for steel, concrete and composite structures.
10. The relationship between construction and real computational model. The outer boundary conditions - anchoring.
11. The inner boundary conditions - joint elements and components. Semi-rigid connections. Computational models.
12. Nonlinear analysis of structures and their parts. Torsion of thin-walled closed cross-section shape.
13. Linear and nonlinear calculations. The stability of steel and wood structures. The relationship between the reality of the mathematical model and real possibilities of breach due to the risk of an accident, steel and wood structures.
Work placements
Not applicable.
Aims
The aim is to acquire habits for the ability to assess and determine conciseness models and limit their applicability for engineering design tasks.
Specification of controlled education, way of implementation and compensation for absences
Not applicable.
Recommended optional programme components
Not applicable.
Prerequisites and corequisites
Not applicable.
Basic literature
BALIO, G., MAZZOLANI, F.M.: Design of Steel Structures, E&FN Spon, 1999
KOLÁŘ, V., KRATOCHVÍL, J., LEITNER, F., ŽENÍŠEK, A.: Výpočet plošných a prostorových konstrukcí metodou konečných prvků. SNTL, Praha, 1974
NILSON, A. H., DARWIN, D., DOLAN, CH. W.: Design of Concrete Structures. McGraf-Hill, New York, 2004
KOLÁŘ, V., KRATOCHVÍL, J., LEITNER, F., ŽENÍŠEK, A.: Výpočet plošných a prostorových konstrukcí metodou konečných prvků. SNTL, Praha, 1974
NILSON, A. H., DARWIN, D., DOLAN, CH. W.: Design of Concrete Structures. McGraf-Hill, New York, 2004
Recommended reading
BETONKALENDER, 2000 – 2006, Ernst and Sohn, Berlin
MACGREGOR, J. G., WIGHT, J. G..: Reinforced Concrete: Mechanics and Design. Prentice Hall, New Persey, 2004
SCI-The Steel Construction Institute, Ascot, U.K.: ESDEP, CD ROM, ESDEP Society, 2000
MACGREGOR, J. G., WIGHT, J. G..: Reinforced Concrete: Mechanics and Design. Prentice Hall, New Persey, 2004
SCI-The Steel Construction Institute, Ascot, U.K.: ESDEP, CD ROM, ESDEP Society, 2000
Classification of course in study plans
Type of course unit
Lecture
26 hod., optionally
Teacher / Lecturer
Syllabus
1. Úvod a obsah předmětu, moderní metody modelování konstrukcí–deterministické a stochastické úlohy.
2. Ocel, beton a dřevo jako konstrukční materiál.
3. Kompozitní a hybridní konstrukce.
4. Model příhradové analogie pro řešení betonových konstrukcí. Základní principy pro vytváření a uplatnění modelu vzpěra-táhlo. Vztah metody příhradové analogie a dimenzování betonových konstrukcí.
5. Spřažené konstr. typu beton-beton. Teorie tlakových polí. Interakce sil. účinků s využitím teorie tlakových polí.
6. Modelování časově závislých jevů. Přibližné num. metody řešení reologických účinků. Met. časové diskretizace.
7. Modelování ocelobetonových konstrukcí. Vztah mezi realitou výpočtového modelu a možnostmi reálného porušení vzhledem k riziku havárie ocelobetonové konstrukce.
8. Účinky dotvarování a smršťování na konstrukce. Statické řešení postupně vytvářených konstrukcí.
9. Teplotně namáhané konstrukce – principy řešení a aplikace metod na ocelové, betonové i spřažené konstrukce.
10. Vztah mezi reálnou konstrukcí a výpočtovým modelem. Vnější okrajové podmínky – kotvení.
11. Vnitřní okrajové podmínky – spoje prvků a dílců. Polotuhé spoje. Výpočtové modely.
12. Nelineární analýza konstrukcí a jejich částí. Kroucení tenkostěnných průřezů uzavřeného tvaru.
13. Lineární a nelineární výpočty. Stabilita ocelové a dřevěné konstrukce. Vztah mezi realitou výpočtového modelu a možnostmi reálného porušení vzhledem k riziku havárie ocelové a dřevěné konstrukce.
2. Ocel, beton a dřevo jako konstrukční materiál.
3. Kompozitní a hybridní konstrukce.
4. Model příhradové analogie pro řešení betonových konstrukcí. Základní principy pro vytváření a uplatnění modelu vzpěra-táhlo. Vztah metody příhradové analogie a dimenzování betonových konstrukcí.
5. Spřažené konstr. typu beton-beton. Teorie tlakových polí. Interakce sil. účinků s využitím teorie tlakových polí.
6. Modelování časově závislých jevů. Přibližné num. metody řešení reologických účinků. Met. časové diskretizace.
7. Modelování ocelobetonových konstrukcí. Vztah mezi realitou výpočtového modelu a možnostmi reálného porušení vzhledem k riziku havárie ocelobetonové konstrukce.
8. Účinky dotvarování a smršťování na konstrukce. Statické řešení postupně vytvářených konstrukcí.
9. Teplotně namáhané konstrukce – principy řešení a aplikace metod na ocelové, betonové i spřažené konstrukce.
10. Vztah mezi reálnou konstrukcí a výpočtovým modelem. Vnější okrajové podmínky – kotvení.
11. Vnitřní okrajové podmínky – spoje prvků a dílců. Polotuhé spoje. Výpočtové modely.
12. Nelineární analýza konstrukcí a jejich částí. Kroucení tenkostěnných průřezů uzavřeného tvaru.
13. Lineární a nelineární výpočty. Stabilita ocelové a dřevěné konstrukce. Vztah mezi realitou výpočtového modelu a možnostmi reálného porušení vzhledem k riziku havárie ocelové a dřevěné konstrukce.
Exercise
13 hod., compulsory
Teacher / Lecturer
Syllabus
viz přednášky