Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 6/2018 [PDF]

możesz pobrać BEZPŁATNIE - po prostu ZAREJESTRUJ konto w portalu

Analiza analityczno-numeryczna zewnętrznej przegrody wykonanej w technologii lekkiego szkieletu stalowego

Obliczenia numeryczne
Numeryczne obliczenia dostarczają zarówno informacji na temat wartości interesujących nas parametrów, jak też graficznie przedstawiają rozkład tych parametrów w analizowanej przegrodzie.
Numeryczne obliczenia dostarczają zarówno informacji na temat wartości interesujących nas parametrów, jak też graficznie przedstawiają rozkład tych parametrów w analizowanej przegrodzie.
Archiwa autorów
Ciąg dalszy artykułu...

Obliczenia numeryczne

Model przegrody w konstrukcji lekkiej stalowej składał się z pełnych 41  513 węzłów oraz 6972 tysięcy bryłowych elementów skończonych (RYS. 10-11). Analiza przeprowadzona została przy założeniu jednorodności i izotropii materiałów, z jakich wykonane są poszczególne warstwy.

Dla analizy MES:

  • od strony wewnętrznej przyjęto temperaturę +20°C i współczynnik przejmowania ciepła α = 7,69 W/(m2∙K),
  • od strony zewnętrznej –20°C oraz współczynnik przejmowania ciepła α = 25 W/(m2∙K).

Wyniki analizy numerycznej

Efektem końcowym analizy jest otrzymanie rozkładu temperaturowego oraz wektorowej gęstości strumienia ciepła q [W/m2], dzięki której można wyznaczyć współczynnik przenikania ciepła U W/(m2∙K) dla analizowanej przegrody [7] (RYS. 12 i RYS. 13-14).

Czytaj też: Skąd się biorą rysy na powierzchni tynków renowacyjnych? >>>

W dalszej części niniejszego opracowania pokazano przykładowe wyniki analizy numerycznej dla rozpatrywanej przegrody zewnętrznej, stanowiące rozkłady poszczególnych wielkości fizycznych.

RYS. 10–11. Model obliczeniowy z siatką elementów skończonych dla przyjętej przegrody zewnętrznej: aksonometria ściany (10), przekrój poprzeczny (11); rys. archiwa autorów (M. Major, M. Kosiń) RYS. 12. Rozkład temperatury w analizowanej przegrodzie zewnętrznej: aksonometria ściany; rys. archiwa autorów (M. Major, M. Kosiń)
RYS. 10-11. Model obliczeniowy z siatką elementów skończonych dla przyjętej przegrody zewnętrznej: aksonometria ściany (10), przekrój poprzeczny (11); rys. archiwa autorów RYS. 12. Rozkład temperatury w analizowanej przegrodzie zewnętrznej: aksonometria ściany; rys. archiwa autorów

Na RYS. 15 i RYS. 16 pokazano pola wektora gęstości strumienia ciepła dla całej analizowanej przegrody. Rysunki dobrze obrazują kierunek wektora q [W/m2], którego zwrot jest zgodny ze spadkiem temperatury.

RYS. 13–14. Rozkład temperatury w analizowanej przegrodzie zewnętrznej: rozkład temperatur (13), rozkład izoterm (14); rys. archiwa autorów (M. Major, M. Kosiń)
RYS. 13-14. Rozkład temperatury w analizowanej przegrodzie zewnętrznej: rozkład temperatur (13), rozkład izoterm (14); rys. archiwa autorów
RYS. 15. Wektorowy obraz strumienia ciepła dla całego obszaru analizowanej przegrody - aksonometria; rys. archiwa autorów (M. Major, M. Kosiń)
RYS. 15. Wektorowy obraz strumienia ciepła dla całego obszaru analizowanej przegrody - aksonometria; rys. archiwa autorów
RYS. 16. Wektorowy obraz strumienia ciepła dla całego obszaru analizowanej przegrody - widok na przekrój poprzeczny ściany; rys. archiwa autorów (M. Major, M. Kosiń)
RYS. 16. Wektorowy obraz strumienia ciepła dla całego obszaru analizowanej przegrody - widok na przekrój poprzeczny ściany; rys. archiwa autorów
RYS. 17. Wykres rozkładu temperatury w analizowanej przegrodzie zewnętrznej; rys. archiwa autorów (M. Major, M. Kosiń)
RYS. 17. Wykres rozkładu temperatury w analizowanej przegrodzie zewnętrznej; rys. archiwa autorów

Korzystając z wyznaczonego rozkładu wektorowego gęstości strumienia ciepła q [W/m2], wyznaczono współczynnik przenikania ciepła U [W/(m2∙K)]. W tym celu obliczono wartość średnią składowej poziomej gęstości strumienia ciepła [7].

Obliczony numerycznie współczynnik U wyniósł dla przyjętej przegrody U = 0,15 W/(m2∙K).

Szczegółowe wykresy rozkładu temperatur w wybranych miejscach w przegrodzie przedstawiono na RYS. 17.

Podsumowanie

Numeryczne programy obliczeniowe bazujące na MES są przydatne przy analizowaniu konstrukcji niejednorodnych, w szczególności (tak, jak w analizowanym przypadku) konstrukcji szkieletowej przegrody zewnętrznej.

Różnica wyników między współczynnikiem przenikania ciepła U uzyskanym w analizie numerycznej a obliczeniami według normy PN-EN ISO 6946:2008 [2] wynosi 6%.

Biorąc pod uwagę uproszczenia, jakie wprowadzono w opracowaniu siatki elementów skończonych modelu numerycznego, można przypuszczać, że zbudowanie bardziej złożonej siatki zmniejszyłoby tę różnicę.

Numeryczne obliczenia dostarczają zarówno informacji na temat wartości interesujących nas parametrów, jak też graficznie przedstawiają rozkład tych parametrów w analizowanej przegrodzie. Dzięki temu można na etapie projektowym dokonać analizy rozwiązań technologiczno-konstrukcyjnych niezwykle istotnych na etapie eksploatacji obiektu.

Rozpoznanie w przegrodzie słabych miejsc pod względem utraty ciepła daje możliwość poprawy przyjętych rozwiązań technologiczno-konstrukcyjnych i zwiększa efektywność projektowanego rozwiązania.

Literatura

1. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2002 r., Nr 75, poz. 690).
2. PN-EN ISO 6946:2008, "Komponenty budowlane i elementy budynku. Opor cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczania".
3. ANSYS Mechanical APDL Thermal Analysis Guide, 2013, ANSYS, Inc. Canonsburg.
4. E. Madenci, I. Guven, "The Finite Element Method and Applications in Engineering Using ANSYS®", Springer 2007.
5. S. Piechnik, "Pręty Cienkościenne – otwarte”, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 2000.
6. PN-EN 1993-1-3:2008, "Eurokod 3, Projektowanie konstrukcji stalowych - Część 1-3: Reguły ogólne – Reguły uzupełniające dla konstrukcji z kształtowników i blach profilowanych na zimno".
7. E. Urbańska-Galewska, D. Kowalski, "Zastosowanie lekkich konstrukcji stalowych do renowacji, rozbudowy i remontów obiektów budowlanych", XXIII Ogólnopolska Konferencja, Szczyrk 2008.
8. K. Pawłowski, "Projektowanie przegród zewnętrznych w świetle aktualnych warunków technicznych dotyczących budynków", Grupa Medium, Warszawa 2016.
9. M. Major, K. Kuliński, I. Major, "Thermal and dynamic numerical analysis of a prefabricated wall construction composite element made of concrete- polyurethane, 3rd international conference Structural and Physical Aspect of Construction Engineering", SPACE 2016, Technical University of Košice, Faculty of Civil Engineering, Koszyce, Słowacja 2016.
10. I. Major, M. Major, D. Kuchárová, "Numerical analysis of a mechanical wave damping in the rubber-concrete composite using the ADINA software, Communications - Scientific Letters of the University of Žilina", nr 4/2016, vol. 18, 2016, s. 44-48.
11. European Lightweight Steel Framed, 2005, Arcelor, Luxemburg.
12. A. Gołaś, M. Ryś, R. Gajda, "Badanie własności termoizolacyjnych okien z wykorzystaniem metody elementów skończonych", "Modelowanie Inżynierskie", Gliwice 2011.
13. I. Major, "Technologia budowy domów szkieletowych - ekologiczna forma jednorodzinnego budownictwa mieszkaniowego" [w:] "Jakościowe i ekologiczne aspekty w technologiach budowlanych" [monografia], Częstochowa 2013, s. 86-102.
14. M. Major, M. Kosiń, "Lekkie konstrukcje stalowe w budownictwie Mieszkaniowym", "Materiały i technologie ekologiczne w budownictwie", pod red. M. Ulewicz, A. Repelewicz, Częstochowa 2016, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, s. 92-105.

DOŁĄCZ DO NEWSLETTERA – kliknij tutaj »
Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 6/2017

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Uszczelnij dach! Zobacz, jak to zrobić skutecznie »


Dobra robota zaczyna się od dobrego materiału... ZOBACZ »


Łatwa hydroizolacja dachu bez mieszania i odmierzania »

Gdzie stosować izolację polimocznikową?

Wymagania dotyczące dachów płaskich będą zawsze kompleksowe. Już od dawna dachy płaskie stają się „dachami użytkowymi“, przykładowo dla urządzeń fotowoltaicznych, klimatyzacyjnych, wymienników ciepła i wielu innych...
czytaj dalej »

Być może wciąż zastanawiasz się czy Twoja firma powinna zainwestować w posadzki epoksydowe? Jeśli szukasz odpowiedniego materiału na podłogę w hali produkcyjnej... czytaj dalej »

Czym skutecznie zaizolować fundament?

Zadaniem hydroizolacji jest zablokowanie dostępu wody i wilgoci do wnętrza obiektu budowlanego. Istnieje kilka rodzajów izolacji krystalizujących, a ich znajomość ułatwia zaprojektowanie i wykonanie szczelnej budowli. czytaj dalej »

 


Uszczelnianie dachu - to warto wiedzieć »

Zarabiaj pieniądze sprzedając prąd »

Przeczytaj, zanim zdecydujesz się na zakup konkretnego materiału. czytaj dalej » Wszystkie znane obecnie źródła energii, poza energią geotermalną i atomową, są pośrednio efektem działania promieniowania słonecznego... czytaj dalej »

Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Jak zabezpieczyć rury przed stratami ciepła?

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr... czytaj dalej » Czym powinieneś kierować się przy wyborze odpowiedniej izolacji rur? czytaj dalej »

Akustyczne płyty ścienne i sufitowe »

Energooszczędne płyty warstwowe z izolacją z wełny mineralnej o unikalnych właściwościach przeciwpożarowych i strukturalnych...  czytaj dalej »


Jak przyspieszyć prace budowlane?

Zobacz, jak możesz zaoszczędzić czas (i pieniądze). Uzyskaj bezpłatną wycenę materiałów w 48 godzin!  czytaj dalej »


Jak ochronić przed wodą podpiwniczenia i fundamenty?

Wykańczasz dom i potrzebne Ci wysokiej jakości materiały?

W przypadku aplikacji na podłożach wykazujących mikropęknięcia, przy wykonywaniu izolacji wodoszczelnej wanien...
czytaj dalej »

Dopasuj rozwiązanie do Twoich potrzeb i rodzaju wykonywach prac... czytaj dalej »


Jak trwale zabezpieczyć budynki przed wodą?

Skutecznie zabezpiecz budowane konstrukcje przed pożarem »

Rozwijamy kreatywne rozwiązania dla osiągniecia pożądanego sukcesu nawet w przypadku specjalnych projektów czytaj dalej » Masywne elementy budowlane w starych obiektach często nie spełniają wymagań przeciwpożarowych określonych w obowiązujących przepisach. czytaj dalej »

Chcesz ograniczyć straty ciepła z budynku? Zobacz »


W obecnych czasach rosnące ceny energii cieplnej i elektrycznej skłaniają do analizy strat ciepła w budynkach mieszkalnych. Jedynym sposobem ograniczenia kosztów jest... ZOBACZ »



dr hab. inż., prof. nadzw. Maciej  Major
dr hab. inż., prof. nadzw. Maciej  Major
Maciej Major ukończył studia na kierunku Budownictwo na Politechnice Częstochowskiej. Pracuje w Katedrze Konstrukcji Metalowych i Materiałów Budowlanych na Wydziale Budownictwa Politechniki Częstochow... więcej »
mgr inż. Mariusz  Kosiń
mgr inż. Mariusz  Kosiń
Mariusz Kosiń ukończył studia na kierunku Budownictwo Politechniki Częstochowskiej. Pracuje w Katedrze Organizacji i Technologii Budownictwa Wydziału Budownictwa Politechniki Częstochowskiej jak... więcej »
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
Triflex Polska Triflex Polska
Triflex zyskał na rynku europejskim pozycję lidera w zakresie opracowywania, kompleksowego doradztwa oraz zastosowania uszczelnień i powłok...
6/2019

Aktualny numer:

Izolacje 6/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Problemy eksploatacyjne tynków wewnętrznych
  • - Warunki techniczne robót murarskich
Zobacz szczegóły
Jaką technologię wykonania tarasu wybrać w naszym klimacie?

Jaką technologię wykonania tarasu wybrać w naszym klimacie?

Zarówno w starych, jak i nowo wzniesionych budynkach coraz częściej można zauważyć bardzo zły stan balkonów i tarasów. Dlaczego tak się dzieje?
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl

.