Acta Univ. Agric. Silvic. Mendelianae Brun. 2008, 56(4), 143-150 | DOI: 10.11118/actaun200856040143
KONEČNĚ-PRVKOVÝ MODEL STUPNĚ TŘMENOVÉHO SCHODIŠTĚ
- Ústav základního zpracování dřeva, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Zemědělská 3, 613 00 Brno, Česká republika
Byla zkoumána stupnice dřevěného třmenového schodiště, patřící do skupiny trvale zabudovaných stavebních výrobků. Bylo numericky simulováno chování daného prvku při působení definovaného zatížení v deklarovaném zatěžovacím stavu. Geometrický model numerické simulace vycházel z reálných rozměrů a odpovídal standardům. Byl tvořen pomocí parametrizace úlohy. Fyzikální model odpovídal lineárně elastickému materiálovému modelu a byl řešen jako strukturální analýza. Jako variabilní proměnná, což umožňovala parametrizace, vstupovala do řešení proměnná tloušťka stupnice (běžně používaná a navržená). Druhou proměnnou bylo různé působiště zatěžovací síly, ilustrující reálné užívání konstrukce stupnice. Z definovaných hodnotících kritérií, tj. porušení při minimálním zatížení (mezní stav únosnosti), překročení maximálního průhybu (mezní stav použitelnosti) a překročení Hoffmanova kritéria porušení pro ortotropní materiály byl určen zásadní vliv na chování soustavy v deklarovaném zatěžovacím stavu.
Tuto provedenou numerickou simulaci je nutné ověřit a verifikovat při praktické zkoušce, odpovídající podmínkám strukturální analýzy numerického modelu. Teprve po provedení praktických zkoušek bude zřejmé posoudit, zda je stupnice opravdu schopna odolat působícímu minimálnímu zatížení.
metoda konečných prvků, ANSYS, stupeň, statická analýza
Finite-element model of tread of stair with loadbearing bolts
Stair with load bearing bolts is the special modern type of wooden staircase. This new type of staircase needs a basic verification by valuable standards for using in a different indoor using. Stair with load bearing bolts is combined wooden and metal materials and their mechanical properties in construction.
The goal of this paper is to review wooden tread behaviour as consequence of static load defining by Eurocode 5, implemented in Czech standards. Static load is exactly defined in different load values and the loading places. The three different loading place dimensions are defined by Eurocode 5 too.
The wooden tread mechanical behaviour is modelled by FEM software ANSYS 11.0. The numerical simulation offers the distribution of specific magnitudes in the numerical model. The analysis is broken into three parts: geometric model, material model and finite element model. The geometric model is created via script by Ansys Parametric Design Language. This method allows using parametric creation. Material model is defined like linear elastic material model for nine independent values.
The defined evaluative criteria begin to ultimative limit state and serviability limit state. The Eurocode 5 for this case defined the minimum load value and the maximum deflection value in vertical direction. The last selected is Hoffman's failure criterion used to identify the possible crash places. Hoffman's failure criterion is appropriate for orthotropic material like wood. The loading places must simulate the real constructional tread using.
Keywords: FEM, ANSYS, tread, static analysis
Received: April 8, 2008; Published: November 8, 2014 Show citation
References
- ČSN 73 4130 Schodiště a šikmé rampy, 1985
- ČSN EN 1995 - 1 - 1 (73 17 01) Navrhování dřevěných konstrukcí - Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby, 2006
- BERTHELOT, J., 1998: Composite Materials: Mechanical Behavior and Structural Analysis. New York, Springer Verlag, Mechanical Engineering Series, 645 p. ISBN 0-387-98426-7.
- BODIG, J., JAYNE, B., A., 1993: Mechanics of Wood and Wood Composites. Malabar Florida, Krieger publishing company, 712 p. ISBN 0-89464-777-6.
- ETAG 008 Řídící pokyn pro evropská technická schválení - Prefabrikované schodišťové sestavy, Prefabrikované schodišťové sestavy obecně (kromě nepříznivých klimatických podmínek), 1998
- KOŽELOUH, B., 1998: EUROKÓD 5 - Navrhování dřevěných konstrukcí, Tiskárny Zlín, 375 s. ISBN 80-86 769-13-5.
- MADENCI, E., GUVEN, I., 2006: The Finite Element Method and Application in Engineering Using ANSYS. New York, Springer science + business media, 686 p. ISBN 978-0387-28289-3.
- NEUFERT, E., 1995: Navrhování staveb. Praha, Consultinvest, vyd. 1., 581 s. ISBN 80-901486-4-6.
This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License (CC BY NC ND 4.0), which permits non-comercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original publication is properly cited. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.