Technical Mechanics (Council of Physical Sciences)
80 %
Ortelius classification: Structural engineering
Mechanics (Council of Physical Sciences)
20 %
Ortelius classification: Mechanical engineering
Panel
Engineering, Metallurgy, Architecture and Transport Sciences
Department or equivalent
Department of Structural Engineering (Budapest University of Technology and Economics)
Participants
Csuka, Bernát Kulcsár, Béla Pluzsik, Anikó Tarján, Gabriella Ther, Tamás
Starting date
2009-04-01
Closing date
2015-03-31
Funding (in million HUF)
16.151
FTE (full time equivalent)
8.03
state
closed project
Summary in Hungarian
A kutatás előzményének tekinthető a T-032053 számú lezárt OTKA pályázat (2000-2004). A pályázatban több a kompozit mechanikájába tartozó témakört kívánunk vizsgálni: Korábban általánosítottuk Vlasov klasszikus elméletet vékonyfalú ortotrop rudakra, ezt kívánjuk kiterjeszteni vékonyfalú, zárt és nyitott keresztmetszetű anizotrop rudak elmozdulásainak számítására. Az elméletben figyelembe vesszük a gátolt csavarás során bekövetkező nyírási deformációt. Meg kívánjuk oldani a vékonyfalú kompozit rudak horpadását általános terhelés esetében. Alkalmazni kívánjuk a korábbi kompozit lemezek rezgésére vonatkozó eredményeinket bordás födémek rezgésének elméleti vizsgálatára.
Summary
We accomplished a successful research grant (OTKA, T-032053, 2000-2004); this proposal is a continuation of T-032053. We will carry on research on several fields of composite mechanics: We developed a Vlasov type theory for thin walled, orthotropic composite beams. This will be generalized for open and closed section anisotropic sections, where the shear deformation and constrained warping will be taken into account. The local buckling analysis of thin walled beams will be presented under general loading conditions. With the aid of the results of composite plate vibration, the vibration of floorslabs supported by ribs and girders will be investigated.
Final report
Results in Hungarian
Composite beams and columns are analyzed and designed either with explicit beam expressions or with numerical (e.g. FE) methods, both require the knowledge of the cross sectional properties. These properties are calculated either by using kinematical relationships (e.g. cross sections remain-plane after the deformation of the beam) or by asymptotic methods, however in both cases the accuracy depends on the assumed degree of freedom of the model. These assumptions may lead to inaccurate or contradictory results. In this research a new theory is presented in which no kinematical assumption is applied, rather the properties are derived from the accurate (three dimensional) equations of beams using limit transition. The theory includes both the in-plane and the torsional-warping shear deformations. As a result of the analysis the stiffness matrix of the beam is obtained which is needed for either analytical or numerical (FE) solutions. None of the previous theories contained all these effects for anisotropic beams. These effects may be neglected for long beams with balanced layup, however omitting the new terms (i.e. the torsional warping shear stiffness) may lead to unacceptable results for short beams and also for long beams, when the layup is unbalanced. In addition analyses were developed for the calculation of RC columns strengthened by composites, local buckling of thin walled beams, and for the vibration analysis of composite floors.
Results in English
Kompozit rudakat vagy egyszerű, analitikus összefüggésekkel, vagy numerikusan (VEM-el) számítják. Mindkét esetben ismerni kell a keresztmetszeti jellemzőket, azaz a hajlítási, nyírási, összenyomódási, csavarási és öblösödési merevségeket. Ezeket vagy kinematikai feltételekkel számítjuk (pl. a sík keresztmetszetek elve alapján) vagy aszimptotikus módszerekkel. Mindkét esetben a pontosság a modell szabadságfokától függ. Egyes esetekben ezek a feltételek pontatlan és ellentmondásos eredményekre vezetnek. Ebben a kutatásban egy új gerendamodellt fejlesztettünk ki, amelyben a rudak merevségeit – a kinematikai közelítések helyett – háromdimenziós egyenletekből származtattuk, határátmenettel. Az elmélet tartalmazza mind a síkbeli, mind pedig a csavarási nyírási deformációkat. A számítás eredményeként rendelkezésünkre áll a rúd merevségi mátrixa, amely vagy direktben alkalmazható analitikus megoldásokban, vagy pedig a VEM bemenő adata lehet. Korábban nem volt olyan elmélet, amely mindezeket a hatásokat tartalmazta volna. Az új tagok (vagyis a csavarási-öblösödési nyírási merevség) elhanyagolása rövid gerendákra elfogadhatatlan, de hosszabb gerendákban is alapvető fontosságú, ha a gerenda rétegrendje kiegyensúlyozatlan. A fentieken túlmenően jelentős eredményeket értünk el mind a kompozittal erősített vasbeton oszlopok számításában, mind a kompozit rudak lokális horpadása maghatározásában, mind pedig a kompozit födémek rezgésvizsgálatában.
B Csuka and L P Kollár: FRP confined circular columns subjected to eccentric loading., JOURNAL OF REINFORCED PLASTICS AND COMPOSITES,30:(14) pp. 1167-1178., 2011
G Tarjan, A Sapkas, L P Kollar: Local Web Buckling of Composite (FRP) Beams, JOURNAL OF REINFORCED PLASTICS AND COMPOSITES, 29:(9) pp. 1386-1398. (2010), 2010
Bernát Csuka, László P Kollár: FRP-confined circular concrete columns subjected to concentric loading., JOURNAL OF REINFORCED PLASTICS AND COMPOSITES 29:(23) pp. 3504-3520., 2010
Bernát Csuka, László Péter Kollár: ANALYSIS OF FRP CONFINED CONCRETE COLUMNS., 18TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPOSITE MATERIALS. Jeju, Dél-Korea, 2011.08.21-2011.08.25. 6 p, 2011
Bernát Csuka, László P Kollár: Analysis of FRP confined columns under eccentric loading., 16TH International conference on composite structures. Porto, Portugália, 2011.06.18-2011.06.20. Porto: Paper 656., 2011
Bernát Csuka, László P Kollár: Analysis of FRP confined columns under eccentric loading., COMPOSITE STRUCTURES 94:(3) pp. 1106-1116., 2012
Bernát Csuka, László P Kollár: Fiber-reinforced plastic-confined rectangular columns subjected to axial loading., JOURNAL OF REINFORCED PLASTICS AND COMPOSITES 31:(7) pp. 481-493., 2012
LP Kollar, A. Pluzsik: Bending and torsion of composite beams (torsiobnal-warping shear deformation theory), JOURNAL OF REINFORCED PLASTICS AND COMPOSITES 31:(7) pp. 441-480., 2012
LP Kollar, A. Pluzsik: NEW COMPOSITE BEAM THEORY INCLUDING TORSIONAL-WARPING SHEAR DEFORMATIONS, European Conference on Composite Materials 24-28 June 2012, Venice, Italy, pp8, 2012
L. P. Kollár and B.Kulcsár: Vibration of Floors Supported by Beams. Part I. Single Span Floors, The Structural Engineer (benyújtva publikálásra), 2013
L. P. Kollár and B.Kulcsár: Vibration of Floors Supported by Beams. Part II. Multi Span Floors, The structural engineer (benyújtva publikálásra), 2013
Kollar Laszlo P: Buckling of rectangular composite plates with restrained edges subjected to axial loads, J REINF PLAST COMP 33: (23) 2174-2182, 2014
L P Kollár, B Csuka, T Ther: Simplified design of concentrically loaded reinforced concrete columns, STRUCT ENG 92: (7) 48-58, 2014
T Ther, LP Kollar: Response of masonry columns and arches subjected to base excitation, In: Proceedings of Second European Conference on Earthquake Engineering and Seismology: EAEE Sessions. Isztambul, Törökország, 2014.08.25-2014.08.29. Kiadvány: Isztambul: 2014. pp. 13, 2014
Gabriella Tarjan and Laszlo P Kollar: Local buckling of composite beams, J. Reinforced Plastics and Composits. In print. (pp 18) DOI: 10.1177/0731684415602072, 2015
Kollár, L.P. and A. Pluzsik: General theory of thin walled composite beams, 14th European Conference on Composite Materials 7-10 June 2010, Budapest, Hungary, 2010
Csuka, B and L.P. Kollár: Numerical model for frp confined circular RC cross-sections under eccentric loading, 14th European Conference on Composite Materials 7-10 June 2010, Budapest, Hungary, 2010
Tarján, G and L.P. Kollár: Stability analysis of short composite plates with restrained edges subjeted to axial load., 14th European Conference on Composite Materials 7-10 June 2010, Budapest, Hungary, 2010
Tarján, G, A. Sapkás and L.P. Kollár: Stability Analysis of Long Composite Plates with Restrained Edges Subjected to Shear and Linearly Varying Loads, Journal of Reinforced Plastics And Composites, Vol. 29, No. 9/2010 1386-1398., 2010
L.P. Kollár: Approximate Investigation of Second Order Effects – an Improvement in the EC, Codes in Structural Engineering, Ed. M.A. Hirt, J. Radic, A. Mandic. IABSE-FIB, Dubrovnik, 3-5 May, 2010, pp. 1381-1388, 2010
Events of the project
2015-01-12 15:32:05
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék (Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem), Új kutatóhely: Hidak és Szerkezetek Tanszék (Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem).
