Globální statická analýza lehké ocelové haly se zaměřením na spoje nosných tenkostěnných prvků

Jakub Flodr

Doctoral thesis

Global static analysis of light steel buildings with a focus on connections of thin-walled load-bearing elements

Abstract:

Předkládaná disertační práce se zabývá analýzou vybrané metody clinching se zaměřením na aplikaci v tenkostěnných prvcích stavebních konstrukcí. Práce je rozdělena na 3 hlavní části. První část práce se věnuje rešerši technologie clinching a jejímu potenciálu pro stavební inženýrství. Další část práce se věnuje fyzikálním experimentům jednotlivých clinch spojů, ale taktéž vybraného konstrukčního řešení reprezentující prvky stavební konstrukce. Celkem je provedeno na sto fyzikálních experimentů různého charakteru. Výstupy fyzikálních experimentů jsou podrobně validovány pomocí sofistikovaných numerických analýz s ohledem na zvýšení efektivity preprocessingu. V rámci numerických validací je taktéž provedena analýza vhodnosti konečných prvků, způsobů modelování spojů a použití materiálových modelů. Dále je prezentována metoda pro zjednodušené, ale velmi efektivní modelování šroubových a clinch spojů. Výstupem fyzikálních experimentů, které jsou validovány pomocí numerických analýz je souhrn poznatků, které vedou k doporučením pro projektanty ocelových konstrukcí k praktické použití v aplikacích ocelových konstrukcí.

Abstract:

The present dissertation deals with the analysis of a selected clinching method with a focus on application in thin-walled elements of building structures. The thesis consists of 3 main parts. The first part of the thesis is focused on the research of clinching technology and its potential for structural engineering. The next part of the thesis is dedicated to physical experiments of individual clinch connectors, but also of the selected structural design representing the elements of the building structure. A total of 100 physical experiments of different nature are carried out. The outputs of the physical experiments are validated in detail using sophisticated numerical analyses to increase the efficiency of preprocessing. The numerical validations also include an analysis of the suitability of finite elements, methods of modelling joints and the use of material models. Furthermore, a method for simplified but very efficient modelling of bolted and clinch connectors is presented. The output of the physical experiments, which are validated by numerical analyses is a summary of the findings that leads to recommendations for designers of steel structures and practical use in steel construction applications.

Keywords

clinching, tenkostěnné za studena tvarované profily, spoje ocelových konstrukcí, ANSYS, bushing, Industry 4.0, LATEX

Keywords

clinching, thin-walled cold formed profiles, connection of steel structures, ANSYS, Industry 4.0, LATEX

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 20. 1. 2022

Thesis defence

• Date of defence: 10. 6. 2022
• Supervisor: Martin Krejsa
• Reader: Vít Křivý, Juraj Králik, Zdeněk Kala

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta stavební

Doctoral programme / field:
Stavební inženýrství / Teorie konstrukcí