1. Abstrakt
Škrupinové tenkostenné oceľové konštrukcie tvaru valca majú nezanedbateľné miesto
v priemyselných aplikáciách – potrubiach, rôznych zariadeniach pre chemický priemysel,
rôznych nádržiach, zásobníkoch a podobne. V ideálnom prípade pôsobenia zaťaženia
a ideálnej geometrie konštrukcie v nich nastáva stav membránového pôsobenia, zaťaženie
sa transformuje len na osové sily pôsobiace v stene konštrukcie. S narastajúcou štíhlosťou
vystupuje do popredia problematika stability daných konštrukcií. Použitie rôznych
stužujúcich systémov patrí k možnostiam ako zvýšiť odolnosť konštrukcie voči strate
stability vydúvaním, resp. k možným spôsobom rekonštruovania škrupinových konštrukcií.
Medzi spomínané konštrukcie patrí aj konštrukcia slinkového sila PC1 vo firme Holcim,
ktorá je predmetom prác uvedených v tejto dizertácii. Na pôvodne nevystuženom sile boli
v priebehu užívania zaznamenané poruchy, ktoré viedli najprv k odstaveniu konštrukcie
a následne k odstráneniu porúch a rekonštrukcií sila aplikovaním systému ortotropných
výstuh. Ťažisko dizertačnej práce leží v dlhodobom monitoringu predmetnej konštrukcie
sila s dôrazom na tenzometrické sledovanie napätosti steny sila od zmeny úžitkového
zaťaženia a klimatických vplyvov. Výsledky experimentálneho sledovania sú následne
porovnávané s výsledkami matematického modelovania sila metódou konečných prvkov
v programe ANSYS. Metódou konečných prvkov bol sledovaný vplyv rôznych vstupných
hodnôt užitočného zaťaženia (podľa STN, EC), vplyv lokálnych imperfekcií (veľkosti,
polohy) na napätia na vystuženej (ortotropne) a nevystuženej konštrukcií sila. Výsledky
matematického modelovania boli porovnávané okrem výsledkov experimentálneho
sledovania aj s výsledkami výpočtov napätí podľa analytických vzťahov (podľa Janssena).
Na strane odolnosti valcovej škrupinovej konštrukcie bola venovaná pozornosť výpočtu
kritického zaťaženia pri vydúvaní. Výpočty boli realizované lineárnou (MNA-LBA)
a nelineárnou analýzou (GMNIA) na nevystuženej konštrukcií a na konštrukcií s rôznymi
spôsobmi vystuženia (horizontálne, vertikálne, ortotropné výstuhy). Výsledky boli
následne porovnané.
Abstract
Thin walled steel shell structures have considerable utilization in various industrial
applications – pipelines, various chemical applications, tanks, silos, etc. In ideal state of
loading and ideal geometry without dents, shell theory is valid – in construction occur only
axial forces. With increasing slenderness, problems of losing the stability come to prior.
Usage of various stiffening systems is one of the possibilities how to increase buckling
resistance of the structure. Among mentioned construction belongs even construction of
the silo PC1 in company Holcim. Construction of the silo PC1 serves for storing clinker is
the main subject of this dissertation. On originally not stiffened construction of the silo
were noticed various failures that led to at the first stage to repair of the failures and in the
second step led to overall reconstruction of the silo structure through application of the
orthotropic stiffeners. Dissertation is focused on experimental strain-gage monitoring of
the walls of the silo construction. Results of the monitoring are being compared with
results of the mathematical modeling using finite element method. In modeling on
stiffened and not stiffened construction, impact of various input data of the utilization loads
(according standards EC, STN) were being tracked, impact of the local imperfections of
the variable position and depth were tracked as well. Results of the mathematical
simulation were compared with the results of the solution through analytical formulas
according Janssen theory. On the side of the buckling resistance of the cylindrical shell,
critical load were being calculated using linear (MNA-LBA) and nonlinear (GMNIA)
analysis. Results of the critical loads on not stiffened and stiffened (with horizontal,
vertical, orthotropic restraints) construction were compared.