Numeryczna analiza odkształceń płaskich dźwigarów kratowych oraz ich weryfikacja przy wykorzystaniu stanowiska do badań parametrów mechanicznych konstrukcji w skali naturalnej

W artykule przedstawiono proces badania „in situ” oraz weryfikacji obliczeń i za- łożeń projektowych płaskiego dźwigara kratowego pod obciążeniem statycznym, realizowany na specjalnym stanowisku badawczym na terenie zakładu produkcyjnego konstrukcji stalowych. Badania in-situ wielkogabarytowych elementów nośnych konstrukcji inżynierskich należą do najbardziej pracochłonnych i skomplikowanych w inżynierii lądowej. Z tego powodu są niezwykle rzadko realizowane przez producentów konstrukcji stalowych. Większość badań eksperymentalnych odbywa się w laboratoriach uczelnianych, a wyniki badań bardzo często służą jedynie rozważaniom naukowym. Ze względu na problemy związane z transportem konstrukcji, a także na konieczność budowy specjalnego stanowiska badawczego w laboratorium uczelnianym koszty takiego przedsięwzięcia często przerastają możliwości finansowe wytwórców konstrukcji stalowych. W celu zapewnienia zgodności pracy rzeczywistej konstrukcji i odpowiadającego jej modelu numerycznego należy precyzyjnie określić parametry wytrzymałościowe materiału oraz odwzorować realny charakter pracy ustroju nośnego. Zaproponowane przez autorów stanowisko badawcze pozwala na relatywnie szybkie przeprowadzenie eksperymentu obciążania próbnego konstrukcji, które w połączeniu z pomiarem odkształceń głównych elementów nośnych umożliwia zmianę pierwotnie założonego modelu numerycznego i optymalizację jego ukształtowania.

Main bearing elements of currently designed and executed steel structures, in the common engineering practice, usually fail to undergo the stage of verification of compliance of the real world structure's operation (as a whole, or with regard to its key elements) with the operation of the modelled and numerically loaded structure assumed by designers - most often with use of one of specialist software packages available on the market, enabling statistical and durability analyses with the Finite Element Method (FEM). This kind of experimental study, if it is conducted at all, usually concerns experimental and very non-typical structures, or ones significant from another viewpoint - e.g. a need for testing non-typical construction materials of a new generation or innovative methods of joining particular elements. While in the automotive industry this kind of study of real objects is conducted quite often (including verification of strain and stress in the plating of newly designed combustion engines' bodies, etc.), tests on real objects are carried out extremely seldom in the broadly understood building construction industry - mainly due to the usually considerable structure sizes. As a result of this, the investor receives a ready product - in this case a structural element or a component of a bigger structural part which in real world conditions may perform in a way different from what would transpire from the design and the numerical model. This study sets out to present a concept of a simple test workstation for verification of strain of flat lattice girders, numerically modelled and physically executed in full scale, which may be successfully applied directly at the premises of an industrial facility where structures of this kind are produced.