1. Razvoj metodologije za načrtovanje geotehničnih konstrukcij na podlagi verjetnosti porušitve in večnamenske optimizacijeRok Varga, 2024, doktorska disertacija Opis: Zemljine in kamnine na mestu, kjer so zgrajeni geotehnični objekti, predstavljajo inženirju negotov element, saj začetno napetostno stanje, predhodne obremenitve in razbremenitve ter prekonsolidacija zemljin niso znane. Prav tako se lastnosti zemljin spreminjajo v vertikalni in horizontalni smeri. Za upoštevanje raznih negotovosti pa se za načrtovanje konstrukcij uporabljajo verjetnostne analize. Za namene, da bi lahko upoštevali to negotovost, smo v doktorski disertaciji razvili celovit pristop za optimalno načrtovanje geotehničnih konstrukcij na podlagi verjetnosti porušitve in stroškov gradnje, z osredotočenostjo na večnamensko optimizacijo. Kadar načrtujemo konstrukcijo na podlagi verjetnosti porušitve, pravimo pristopu verjetnostna analiza ali angleško reliability based design (RBD). Naša razvita metodologija za optimizacijo uporablja genetski algoritem, ki je kodiran z realnimi števili.
V doktorski disertaciji smo analizirali številne metode, ki se uporabljajo pri načrtovanju geotehničnih konstrukcij na podlagi verjetnosti porušitve, pri čemer smo predstavili teoretična izhodišča in na primeru horizontalnega zdrsa točkovnega temelja pokazali njihovo kompleksnost.
Tako imenovana »razširjena RBD metoda« se je izkazala za inženirjem najbolj prijazno metodo, saj poda kakovostnejše informacije o zasnovi in o porušitvenih mehanizmih. V vseh treh aplikativnih primerih geotehničnih konstrukcij, to so težnostni podporni zid, geotermalni pilot in vpeta vitka oporna konstrukcija, smo pridobili detajlne podatke o kritičnih pogojih nosilnosti za porušitev, kar omogoča inženirjem, da preprečijo specifičen porušitveni mehanizem z dotično spremembo zasnove. V tem smislu smo postavili tudi glavno tezo doktorske disertacije, in sicer, da je možno razviti učinkovito metodologijo za načrtovanje geotehničnih konstrukcij na podlagi verjetnosti porušitve in z večnamensko optimizacijo.
Analize in primerjave z načrtovanjem geotehničnih konstrukcij v skladu z Evrokodom, ki upošteva delne količnike varnosti, pa so pokazale, da je razvita metodologija bolj občutljiva na vse spremenljivke in robne pogoje, kar omogoča celovitejšo obravnavo konstrukcij in privede do optimalnih zasnov danih konstrukcij.
Tako je bil z razvojem in preizkušanjem metodologije potrjen potencial le-te za praktično uporabo v inženirski praksi, kar bi lahko omogočalo dodatno analizo konstrukcij za večjo zanesljivost in bolj ekonomično gradnjo geotehničnih konstrukcij.
Ključne besede: Verjetnost porušitve, optimizacija, genetski algoritem, geotermalni piloti, geotehnične konstrukcije
Objavljeno v DKUM: 19.12.2024; Ogledov: 0; Prenosov: 26
 Celotno besedilo (5,60 MB) |
2. Development and characterization of novel ultra-high performance concrete with superhydrophobic and self-luminescent propertiesAhmad Rizwan Mumtaz, 2024, doktorska disertacija Opis: This study explores the potential of using basalt reinforced UHPC by incorporating simulta- neously self-cleaning and self-luminescent features, paving the way for sustainable advancements in civil engineering. New green formulations of UHPC were developed by integrating supplementary cementitious materials and optimizing water to the binder ratio, followed by using basalt fibers to enhance strength and ductility. The fabricated samples with high particle-packing density exhibit sufficient workability and compressive strength up to 136 MPa, and, when incorporating basalt fibers, a notable reduction in brittleness. The inner microstructure of basalt fibers was observed to be smooth, homogeneously distributed, and well adhered to the UHPC matrix. To ensure the desired long-lasting visual appearance of decorative UHPC and reduce future maintenance costs, a time-effective strategy for creating a light-emitting biomimetic surface design was introduced. The samples exhibit high surface roughness, characterized by micro to nano-scale voids, displaying superhydrophobicity with contact angles reaching up to 155.45◦. This is accompanied by roll-off angles decreasing to 7.1◦, highlighting their self-cleaning features. The self-luminescence feature showcased intense initial light emission, offering a potential energy-efficient nighttime lighting solution.
Ključne besede: UHPC, basalt fibers, mechanical properties, morphology, superhydrophobic, self-luminescence
Objavljeno v DKUM: 16.10.2024; Ogledov: 0; Prenosov: 10
Celotno besedilo (12,91 MB) |
3. Razvoj metodologije za ocenjevanje energijske učinkovitosti prenove stavb z uporabo leseno-steklenih modulov nadgradnje : doctoral dissertationMaja Lešnik Nedelko, 2024, doktorska disertacija Opis: Doktorska disertacija obravnava razvoj metodologije za ocenjevanje energijsko učinkovite prenove stavb z uporabo leseno-steklenih modulov nadgradnje. Z uporabo preprostih diagramov in enačb omogoča hitro oceno prihrankov potrebne energije za ogrevanje in hlajenje nadgrajenih (hibridnih) stavb na podlagi robnih pogojev (značilnosti leseno-steklenih modulov nadgradnje in obstoječih stavb) ob predpostavki, da so stavbe prenovljene na predlagani način. V skladu s tem je bila izvedena sistematična analiza različnih konstrukcijskih parametrov energetsko učinkovitih leseno-steklenih modulov nadgradnje (kot so etažnost, toplotna prehodnost konstrukcijskih elementov, velikost in orientacija zasteklitve, razmerje pokritosti strehe, itd.) in obstoječih stavb (etažnost, orientacija, tipologija stavb, itd.), za katere smo domnevali, da pomembno vplivajo na obseg vpliva ukrepa nadgradnje na energijsko učinkovitost celotne hibridne stavbe.
Cilj te doktorske disertacije je tudi na novo opredeliti t.i. "optimalne" leseno-steklenih modulov nadgradnje, ki bi ustrezali različnim tipologijam, dimenzijam in orientacijam obstoječim stavb ter bi jih bilo tako mogoče uporabiti pri sodobnem arhitekturnem oblikovanju stavb, pri čemer bi poleg energijske učinkovitosti upoštevali tudi vizualno udobje.
Raziskava je bila izvedena v štirih glavnih delih; prvi del obravnava analizo izbranih obstoječih stavb in njihovo prenovo. Drugi del obravnava zasnovo leseno-steklenih modulov nadgradnje, ki pa jo lahko razdelimo na dva dela. Prvi del sledi metodologiji, uporabljeni v doktorski nalogi Tine Špegelj (parametrična numerična študija), v drugem delu pa je bil razvit nov pristop, ki temelji na metodologiji optimizacije MINLP in je bil uporabljen za določitev optimalne zasnove leseno-steklenih modulov nadgradnje. V tretjem delu so razviti leseno-stekleni moduli nadgradnje uporabljeni na prenovljenih stavba, da bi analizirali njihov vpliv in posplošili rezultate, kar je v četrtem delu privedlo do razvoja metodologije za ocenjevanje energijsko učinkovite prenove stavb.
Rezultati raziskave lahko služijo arhitektom, projektantom, gradbenim inženirjem in drugim strokovnjakom v zgodnjih fazah načrtovanja projektov prenove.
Ključne besede: energijska učinkovitost, prenova stavb, vertikalna nadgradnja stavb, leseno-stekleni modul nadgradnje, optimizacija zasnove, mešano celoštevilsko nelinearno programiranje
Objavljeno v DKUM: 06.05.2024; Ogledov: 237; Prenosov: 60
Celotno besedilo (15,45 MB) |
4. Multikriterijski dinamični model za napovedovanje ekonomske upravičenosti uvedbe letal na vodikove gorivne celice : doktorska disertacijaMaršenka Marksel, 2023, doktorska disertacija Opis: Zaradi potrebe po zmanjšanju negativnih učinkov letalskega prometa na okolje se razvija več novih načinov pogona, med njimi tudi tehnologija gorivnih celic. Ta tehnologija obeta zmanjšanje emisij s pomočjo vodika kot pogonskega goriva. Čeprav je ta tehnologija obetav-na z okoljskega vidika, pa se pojavljata vprašanji o njeni tehnični izvedljivosti in ekonomski upravičenosti. Pri odločanju o uporabi te tehnologije v letalskem prometu igrajo ključno vlogo neposredni operativni stroški.
V naši raziskavi smo preučevali, kako ključni tehnološki, ekonomski in okoljski dejavniki vplivajo na neposredne operativne stroške letal, ki uporabljajo vodikove gorivne celice. Primerjali smo jih s klasičnimi letali in ugotovili, kaj bi bilo potrebno storiti, da bi uvedba letal na vodikove gorivne celice postala ekonomsko smiselna z vidika neposrednih operativ-nih stroškov. V ta namen smo razvili dinamični model uvedbe letal na vodikove gorivne celi-ce, ki upošteva tehnične lastnosti 19-sedežnega letala na vodikove gorivne celice. Spremljali in simulirali smo gibanje neposrednih stroškov, ki so odvisni od različnih parametrov, kot so gibanje cen goriva, okoljski ukrepi, razvojni scenariji in parametri gibanja stroškov produk-cijskih cen, stroškov dela in pristojbin. Pri modelu smo uporabili pristop konstantnih stopenj rasti ključnih parametrov in pristop po načelu realnih opcij, pri čemer smo skozi simulacije Monte Carlo upoštevali, da pri gibanju ključnih parametrov prihaja do različnih nihanj. Ta pristop zajema gibanje parametrov, ki so bližje poslovni naravi teh kazalcev, in poda bolj natančen odgovor v obliki verjetnosti.
Na podlagi našega modela, ki smo ga testirali na primeru dveh letalskih družb, smo ugotovi-li, kdaj in v katerih razvojnih scenarijih bi prišlo do izenačenja neposrednih operativnih stroškov letal na vodikove gorivne celice in klasičnih letal. Ti zaključki so izjemno pomembni pri oblikovanju smernic za prometno in okoljsko politiko, ki bi lahko prispevale k hitrejši uvedbi tehnologije gorivnih celic v letalski promet. Razvoj in uvedba tehnologije vodikovih gorivnih celic predstavljata pomemben korak v smeri bolj trajnostnega in okolju prijaznega letalskega prometa, kot smo ugotovili v naši raziskavi, pa bi bil ta korak izvedljiv tudi z vidika neposrednih operativnih stroškov letal.
Ključne besede: letala na vodikove gorivne celice, neposredni stroški, Monte Carlo
simulacija, realne opcije
Objavljeno v DKUM: 02.08.2023; Ogledov: 613; Prenosov: 68
Celotno besedilo (6,99 MB) |
5. Razvoj metodologije za načrtovanje, spremljanje in vrednotenje umirjanja prometa v okviru celostnega prometnega načrtovanja : doktorska disertacijaMojca Balant, 2023, doktorska disertacija Opis: Zmanjšanje vse večjih negativnih vplivov motornega prometa je pomemben element politik različnih sektorjev, še zlasti prometnega, okoljskega in zdravstvenega. Novi poudarki prometnih in sorodnih politik so privedli do preobrazbe strateške načrtovalske prakse prometa, ki jo v večjem delu Evrope, pa tudi v nekaterih delih sveta, pomeni celostno prometno načrtovanje. Eno njegovih pomembnejših strateških vodil je umirjanje prometa, ki prav tako doživlja preobrazbo tako načrtovalskega pristopa kot uporabljanih intervencij. Disertacija se osredotoča na razvoj teorije in prakse celostnega umirjanja prometa. V načrtovalskem smislu ga umešča v sistem celostnega prometnega načrtovanja. V eksperimentalnem smislu potrdi vpliv celostnega umirjanja prometa na aktivno mobilnost, kakovost bivalnega okolja in prometno varnost ter s tem na potovalne navade. Še najbolj pa disertacija prispeva v metodološkem smislu z razvojem nove metodologije celostnega umirjanja prometa ter v njenem okviru prilagojene matrike povezav in prostorov. Rezultati disertacije uveljavljajo vlogo celostnega umirjanja prometa kot enega ključnih elementov celostnega prometnega načrtovanja ter potrjujejo njegovo učinkovitost pri spreminjanju potovalnih navad v bolj trajnostne.
Ključne besede: celostno prometno načrtovanje, celostno umirjanje prometa, matrika
povezav in prostorov, aktivna mobilnost, kakovost bivalnega okolja, prometna varnost, potovalne navade, spremljanje, vrednotenje
Objavljeno v DKUM: 24.07.2023; Ogledov: 803; Prenosov: 164
Celotno besedilo (8,95 MB) |
6. Razvoj metode za izdelavo informacijskih modelov kompleksnih strojniških sistemov v grajenem okolju na osnovi proceduralnega modeliranja in modelov znanja : doktorska disertacijaLuka Adanič, 2023, doktorska disertacija Opis: V doktorski disertaciji predstavljamo razvoj in vrednotenje metodologije za izdelavo informacijskega modela na izbranem primeru kompleksnega strojniškega sistema, ki je del grajenega okolja. Model je grajen na osnovi proceduralnega modeliranja in modela znanja – ontologije. Pred začetkom razvoja metode smo izvedli bibliometrično analizo preseka dveh raziskovalnih področij, ki imata vzajemni medsebojni vpliv.
Metodo smo razvili na način, da smo določili delotok za podajanje predlogov in razširjanje standarda ter dokumentacije IFC na osnovi produktnih standardov. V okviru predloga za razširitev dokumentacije IFC smo na podlagi ugotovljenih razhajanj na novo določili ter umestili domeno za obravnavano področje in ustvarili predloge za vpeljavo 16 novih shem IFC. Razširitvene predloge in tehnične zahteve produktnega standarda smo prenesli v ontološki model znanja s pravili za podporo sklepanja ter predpisali povezave in omejitve med posameznimi razredi ter njihovimi podrazredi. Na osnovi predlogov za razširitev sheme IFC in razvite ontologije MGDS smo ustvarili parametrični model centralnega sistema za medicinske pline v grajenem okolju, ki smo ga validirali, preverili skladnost načrtovanega z zahtevami produktnega standarda, z uporabo sklepalnika.
Z razvojem in validacijo metodologije prenosa inženirskega znanja v digitalno okolje in hkratnim avtomatiziranjem gradnje modelov BIM smo razvili metodo, za katero ocenjujemo, da ima velik potencial za spremembo vsakdana inženirskega dela. Metodologija omogoča hkratno pohitritev delovnih procesov in doseganje večje učinkovitosti z manjšo verjetnostjo za nastanek inženirskih napak v načrtovalnih fazah.
Ključne besede: bibliometrična analiza, ontologije strojniških sistemov, parametrično načrtovanje, sistem BIM-MEP, delotok razvoja informacijskih modelov.
Objavljeno v DKUM: 16.06.2023; Ogledov: 672; Prenosov: 0
Celotno besedilo (7,40 MB) |
7. Development of a methodology to calibrate a pedestrian microsimulation model : doctoral dissertationChiara Gruden, 2022, doktorska disertacija Opis: Walking, as a mode of transport, is becoming widespread, in a world, where urban conglomerates are broadening and becoming denser. Modern lifestyle trends on a side, and eco-friendly policies on the other, push people into walking habits, increasing the need for a suitable, attractive, accessible, connected and safe walking infrastructure. To reach such a result, it is necessary to understand, what are the needs of the users of this infrastructure, taking into consideration the behavioral specificities and the safety needs of pedestrians. In this process pedestrian microsimulation models, surrogate safety techniques, and technologies able to measure specific traits of pedestrian dynamics play a central role. The firsts allow to reproduce repeatedly in a virtual environment a specific infrastructure and to study the response of pedestrians. Nevertheless, to be accurate and efficient, they need to go through long and tedious calibration and validation processes, that are often seen as an important limitation by technicians. Surrogate safety techniques are methods, that are based on the concept, that it is possible to predict the safety level of a location, using near accidents. The main advantage of such techniques is that they are proactive. Till this moment, these techniques have been mainly applied to on-field measurements and are primarily centered on motorized road users. Less interest has been shown for vulnerable road users, especially for pedestrians, who have been less extensively studied. Finally, an element that could highly affect pedestrian safety is their reaction time. Nevertheless, its measurement has long been a big issue. Eye-tracking technology could be one of the solutions, allowing to analyze the directions and objects fixated by pedestrians. These listed issues are also the topics that are addressed by this research work. Focusing on the study of the action of pedestrians while crossing the road on an unsignalized crosswalk set on a roundabout entry leg, the dissertation thesis aims at studying the crossing time, reaction time and surrogate safety aspects typical of pedestrians at the recalled location. The main purpose of the research work is to develop a methodology to calibrate pedestrian Social Force Model at a selected location, using a specifically formulated neural network as a tool to fine-tune model's behavioral parameters. Eight parameters have been chosen to be fine-tuned, five of those are related to pedestrian behavior and three of them are related to car-following behavior. After the selection of input parameters, a feedforward network has been formulated. Its application in the framework of the whole calibration process has brought to considerably positive results, finding a combination of input parameters that improved the performance of the microsimulation model of 37 % in comparison to the default one. The outputs of the calibrated model have been used to calculate three measures of surrogate safety, and also in this case results demonstrated an improvement in the calculation of surrogate safety measures when using the calibrated outcomes in comparison to their calculation on the “default” model outputs. Finally, reaction time measurement and prediction have been addressed by the thesis, in order to be able to describe pedestrian crossing action in its completeness. Quantitative eye-tracking outputs have been the starting point for the calculation of pedestrian reaction time at different locations, and they allowed to create a database of behavioral, geometric, regulatory and flow characteristics, which was the foundation for the formulation of a new prediction model for pedestrian reaction time. The prediction model, which consists of a cascade-correlation neural network, gave a good response to the learning and generalization steps, turning a 74 % correlation between the measured reaction time values and the predicted ones, and being able to follow the variability of these values.
Ključne besede: pedestrian, microsimulation model, calibration, neural network, surrogate safety indicators, reaction time.
Objavljeno v DKUM: 03.10.2022; Ogledov: 873; Prenosov: 109
Celotno besedilo (5,93 MB) |
8. Eksperimentalna in numerična analiza leseno-steklenih I - nosilcev : doktorska disertacijaMateja Držečnik, 2022, doktorska disertacija Opis: Povezava zunanjega okolja z notranjim bivalnim okoljem je ena izmed pomembnih prednosti v sodobni gradnji objektov. Znano je, da ima naravna svetloba pozitiven učinek na zdravje in kvaliteto življenja, zato je potreba po transparentnosti, orientiranosti stavb in zmanjšanju energijskih izgub izjemnega pomena v današnjem času. Les, kot naraven material, katerega materialne karakteristike in lastnosti so kompleksnejše od betona ali jekla, se je v preteklosti kot gradbeni material uporabljal predvsem za prevzem upogibnih obremenitev, danes pa ga najdemo v konstrukcijskih elementih, ki prevzemajo tako tlačne kot tudi natezne obremenitve. Kombinacija lesa in stekla je zahtevna tako iz vidika energijske učinkovitosti kot tudi s konstrukcijskega vidika, ki je predstavljen v tem delu.
Doktorska disertacija predstavlja aktualno tematiko v kontekstu najsodobnejših trendov trajnostne lesene gradnje, saj obravnava raziskavo sovprežnih leseno-steklenih stropnih nosilcev, ki lahko nadomestijo standardne lesene ali jeklene nosilce, ki se danes navadno uporabljajo. Sovprežne leseno-steklene nosilce so začeli razvijati na pragu novega tisočletja, torej v začetku leta 2000. Takrat so bile narejene prve raziskave. V sklopu disertacije smo želeli preučiti konstrukcijski odziv leseno-steklenega I-nosilca in s pomočjo enostavne metode določiti nosilnost in togost le-tega. V ta namen je bil razvit napram že poznanim tovrstnim študijam takšnih leseno-steklenih stropnih nosilcev nov način stikovanja preko priključne ravnine, kjer so bočnice pritrjene samo v vertikalnih strižnih ravninah. S tem želimo doseči v primerjavi s podobnimi študijami, kjer je lesena pasnica po vsem obodu povezana na stekleno stojino, večjo možnost relativnih deformacij med obema sestavnima elementoma, predvsem zaradi zelo različnih materialnih lastnosti obeh materialov pri eventuelnih temperaturnih obremenitvah in spremembah vlažnosti. S takšnim načinom pritrjevanja smo dosegli večjo stopnjo duktilnosti.
Doktorsko delo o sovprežnih nosilcih iz lesa in stekla temelji na predpostavki, da les in steklo skupaj prenašata zunanje obremenitve. Steklo pri tem ne deluje več kot polnilo, kot pri tradicionalnih rešitvah, temveč aktivno sodeluje pri prenosu obremenitev. Dobro poznavanje prednosti in slabosti obeh ključnih materialov je prvenstvenega pomena. Analizirane so tudi alternativne možnosti z različnimi adhezivi (silikon, akrilat, epoksi), kakor tudi dve različni trdnosti stekla (navadno plosko in kaljeno steklo).
Inovativnost razvitega novega modela se sistemsko dopolnjuje in nadgrajuje z eksperimentalnimi študijami kakor tudi z matematičnim modeliranjem s pomočjo semi-analitične z γ-metodo in metode končnih elementov, s ciljem validacije eksperimentalnih študij, kakor tudi parametrične študij glede vpliva različnih parametrov.
Rezultati, tako eksperimentalnih preiskav, kakor tudi semi-analitičnih in numeričnih izračunov, predstavljajo izviren znanstveni prispevek na področju aplikacije leseno-steklenih nosilcev.
Ključne besede: les, lesene konstrukcije, steklo, adhezivi, lepljeni spoji, leseno-stekleni kompozitni elementi, leseno stekleni I nosilci, eksperimenti
Objavljeno v DKUM: 28.03.2022; Ogledov: 1302; Prenosov: 160
Celotno besedilo (8,18 MB) |
9. Razvoj novih končnih elementov za numerično modeliranje prečno razpokanih vitkih nosilcev z linearno spreminjajočo se širino in/ali višino pravokotnega prerezaDenis Imamović, 2021, doktorska disertacija Opis: Za upogibno analizo vitkih ravninskih nosilcev s prečno razpoko smo v disertaciji izpeljali štiri nove tri-vozliščne linijske končne elemente z dodatno prostostno stopnjo na lokaciji razpoke. Izpeljani elementi so uporabni za numerično modeliranje treh različnih primerov linearnega spreminjanja pravokotnega prečnega prereza: za linearno spreminjajočo se širino ob konstantni višini, za linearno spreminjajočo se višino ob konstantni širini ter za hkratno linearno spreminjajočo se širino in višino prereza. V poenostavljenem računskem modelu razpokanega nosilca, ki temelji na Euler-Bernoullijevi teoriji majhnih pomikov, je razpoka predstavljena z nadomestno rotacijsko vzmetjo, ki povezuje oba sosednja elastična podsegmenta. Najprej smo z uporabo osnovnih polinomskih interpolacijskih funkcij četrte stopnje izpeljali aproksimativni končni element, ki je univerzalen in primeren za analizo vseh treh primerov linearnega spreminjanja prereza kot tudi za analizo prizmatičnih nosilcev. Vendar je za doseganje rezultatov, ki konvergirajo k točnim rešitvam diferencialnih enačb, treba uporabiti več takih končnih elementov. Nato smo z rešitvijo diferencialne enačbe statičnega upogiba za vsak primer linearnega spreminjanja širine in/ali višine prečnega prereza posebej dobili še tri komplete (za statično analizo) točnih interpolacijskih funkcij, iz katerih smo izpeljali še ostale tri končne elemente, ki zaradi logaritemskih členov v rešitvah zahtevajo ločene rešitve in ne dopuščajo uporabe končnega elementa s hkratnim spreminjanjem obeh dimenzij za obe enostavnejši spreminjanji dimenzije. Za vse štiri izpeljane končne elemente smo v zaključeni obliki podali vse izraze materialnih in geometrijskih togostnih matrik, masnih matrik ter obtežnih vektorjev. Uporabnost vseh izpeljanih izrazov končnih elementov smo za vse tri primere spreminjanja prereza prikazali za tri tipične (statično, uklonsko in modalno) analize enostavnih konstrukcij. Numerične analize z vsemi izpeljanimi končnimi elementi so bile izvedene v programu Mathematica. Natančnost rezultatov vseh analiz poenostavljenih linijskih modelov smo verificirali tudi z natančnejšimi in neodvisnimi, vendar mnogo bolj računsko zahtevnejšimi, 2D- oz. 3D-modeli končnih elementov v komercialnem programu SAP2000. Pri statični analizi, kjer je to bilo edino mogoče, smo rezultate dodatno preverili še z analitičnimi rešitvami diferencialnih enačb poenostavljenega modela.
Pri vseh analizah so se kot nedvomno boljši izkazali statično točni končni elementi, ki pri osnovni diskretizaciji z enim končnim elementom izkazujejo v splošnem boljše ujemanje z 2D- oz. 3D-modelom. Rezultati izvedenih analiz tudi kažejo, da smo z vpeljavo prečnega pomika kot dodatne prostostne stopnje na lokaciji razpoke pri uklonski in dinamični analizi pri vseh poenostavljenih modelih dobili bistveno hitrejšo konvergenco rezultatov. S tem smo dosegli najpomembnejši cilj, saj bodo novi končni elementi, poleg aplikacije za klasično linearno kot tudi nelinearno analizo odziva na znano oz. s predpisi definirano (npr. v potresnem inženirstvu) obtežbo, omogočali hitrejšo in s tem učinkovitejšo izvedbo inverzne identifikacije razpokanih linijskih konstrukcij z linearno spreminjajočimi prerezi.
Dodatno smo uporabnost in učinkovitost univerzalnih končnih elementov prikazali na dveh inženirsko zahtevnejših primerih s področja gradbeništva. Na področju razvoja inovativnega železniškega praga so se predlagani končni elementi za analize vpliva popuščanja zvarov v primerjavi s standardnimi končnimi elementi izkazali kot uspešnejši. S tem primerom smo potrdili, da lahko predlagane končne elemente namesto za modeliranje razpok uspešno uporabimo tudi za ostale nezveznosti zasukov. V drugem primeru pa smo z uporabo predlaganih končnih elementov in nelinearno definicijo rotacijske vzmeti izvedli nelinearno statično potisno analizo armirano betonskega nosilca, ki izkazuje dobro ujemanje rezultatov poenostavljenega modela z eksperimentom.
Ključne besede: upogib nosilca, prečna razpoka, metoda končnih elementov, trivozliščni končni element, matematični model, linearno spreminjanje dimenzij, pravokotni prerez, statična analiza, dinamična analiza, uklonska analiza, nelinearna potisna analiza
Objavljeno v DKUM: 15.06.2021; Ogledov: 1380; Prenosov: 177
Celotno besedilo (9,72 MB) |
10. Razvoj novega postopka za ojačitev starih lesenih stropov : doktorska disertacijaŽiga Unuk, 2020, doktorska disertacija Opis: Leseni stropi se pogosto ojačujejo na način, da se na spodnjo stran stropnikov, ki lesene strope sestavljajo, prilepijo ali drugače pritrdijo kovinski ali polimerni trakovi. S tem postopkom se zakrije večji del površine, ki določa videz lesenega stropa, in posledično je prvobitni videz lesenega stropa izgubljen. Z razvojem področja steklenih in delno steklenih konstrukcij (kompozitov) ter z napredkom tehnologije proizvodnje stekla in s tem tudi kakovosti tega transparentnega materiala, pa se ponuja neobičajna možnost uporabe stekla tudi za ojačitve, npr. lesenih konstrukcij. Če bi za ojačitev lesenih stropov uporabili steklene elemente, bi v veliki meri ohranili prvobitni videz. Ta ideja odpira številna vprašanja, ki so predmet te doktorske disertacije. V disertaciji je v kontekstu leseno-steklenih konstrukcij obravnavan razvoj postopka za ojačitev starih lesenih stropov s steklenimi elementi v obliki trakov, v natezni coni upogibnega prereza, ki kot prvi korak že zajema uporabo plošč iz križno lepljenega lesa (CLT) v tlačni coni upogibnega prereza. Za zvezo CLT plošče in stropnika so bili upoštevani lesni vijaki, za stik steklenega traku in stropnika pa sta bila upoštevana lepljeni in točkovni (mehanski) stik, ki je bil razvit v sklopu priprave doktorske disertacije.
Doktorska disertacija obsega strižne preizkuse lepljenih stikov steklo-les pri različnih vlažnostih lesa in različnih temperaturah. Potrjeno je bilo, da ima lepljeni stik steklo-les potencial za uporabo pri starih lesenih konstrukcijah, ki so lahko podvržene različnim okoljskim pogojem. S strižnimi preizkusi novega točkovnega stika steklo-les je bilo dokazano, da se lahko pod določenimi pogoji stekleni elementi povežejo z lesenimi elementi tudi lesnimi vijaki. Točkovno pritrjevanje steklenih elementov z lesnimi vijaki je neinvaziven, reverzibilen in za videz konstrukcije neškodljiv način. Razviti so bili tudi analitični izrazi za oceno nosilnosti in togosti novega točkovnega stika, vzporedno pa je bila opravljena še numerična analiza togosti točkovnega stika. Z numeričnim izračunom so bili ocenjeni faktorji napetosti v steklu v okolici točkovnega stika pri različnih obremenitvah, s pomočjo katerih se lahko tudi z analitičnim izračunom ocenijo napetosti v točkovno pritrjenem steklenem traku. Najpomembnejši del doktorske disertacije predstavljajo štiritočkovni upogibni preizkusi z novim postopkom ojačanih lesenih stropnikov. Uporabljeni so bili stari leseni stropniki iz dvorca na Zgornji Polskavi, ki so bili iz objekta odstranjeni zaradi številnih poškodb. Mehanske lastnosti lesenih stropnikov so bile določene na podlagi nateznih preizkusov lesenih vzorcev, izdelanih iz lesa uporabljenih starih lesenih stropnikov. Vzporedno so bili opravljeni analitični in numerični izračuni nosilnosti in togosti ojačanih stropnikov z obtežbo, enako obremenitvi pri štiročkovnem upogibnem preizkusu. Predstavljena je tudi parametrična analiza nosilnosti z novim postopkom ojačanih lesenih stropnikov, s pomočjo katerih so bili identificirani najpomembnejši parametri, ki vplivajo na nosilnost ojačanih lesenih stropnikov.
Dokazan je bil prispevek steklenih trakov k upogibni togosti lesenih stropnikov. Pod določenimi pogoji lahko stekleni trak poveča tudi nosilnost. Za bolj učinkovitega se je izkazal prilepljen stekleni trak, a tudi s točkovnim stikom pritrjen oz. privit stekleni trak lahko prispeva k nosilnosti lesenega stropnika.
Ključne besede: leseni stropi, CLT plošče, konstrukcijsko steklo, lesni vijaki, adhezivi, ojačitev konstrukcij
Objavljeno v DKUM: 20.10.2020; Ogledov: 2068; Prenosov: 276
Celotno besedilo (17,97 MB) |
