CFSExpert - Instrument de proiectare structurală pentru structuri din bare cu pereţi subţiri

Informaţii generale:

  • Proiectul face parte din Programul Eurostars, care este un program comun european, cofinanţat din bugetele naţionale din 36 de ţări EUREKA şi de către Uniunea Europeană prin Orizont 2020. Eurostars a fost dezvoltat cu atenţie pentru a răspunde nevoilor specifice a întreprinderilor Micro, Mici şi Mijlocii (IMM-uri) ce realizează activităţi de cercetare-dezvoltare şi vizează dezvoltarea de noi produse şi servicii, oferind acces mai uşor pe pieţele internaţionale, graţie naturii transnaţionale a fiecărui consorţiu de proiect.
  • Participanţi:
  • Durata proiectului:  35 luni (2020-2022)

„Acest proiect este finanţat de Ministerul Cercetării şi Inovării din România, CCCDI - UEFISCDI, numărul proiectului EUROSTARS-2019-E! 113493-CFSExpert, în cadrul PNCDI III ”.

Rezumatul proiectului: 

În ultimii ani s-a remarcat o tendinţă de creştere în industria construcţiilor de a utiliza secţiuni din oţel formate la rece datorită greutăţii reduse, eficienţei de producţie şi rapidităţii de construire. Pe de altă parte, comportamentul acestor elemente structurale este foarte dificil de estimat, neexistând un software răspândit şi eficient pentru a uşura procesul de proiectare. Astfel proiectarea asistată de experimente rămâne singura cale costisitoare a firmelor de proiectare şi execuţie pentru a demonstra fiabilitatea acestor structuri. Din acest motiv un instrument de proiectare adecvat ar putea facilita utilizarea acestor elemente pentru structuri principale, elemente din bare cu pereţi subţiri realizate din secţiuni formate la rece fiind utilizate deja pentru structuri secundare.

Scopul proiectului este de a dezvolta instrumente software simple, pentru inginerii practicanţi, în vederea utilizării barelor din oţel cu pereţi formate la rece, cu secţiune generală, conform unei proiectări bazate pe procedurile din Eurocodul 3. Software-ul se bazează pe un proces de proiectare inovator, care integrează analiza mecanică specifică modernă CFS (Constrained Finite Strip Method - cFSM) cu procedurile de proiectare existente şi recent dezvoltate. Se vor lansa trei tipuri de software-uri, având aceeaşi nucleu de calcul, care include nouă metodologie inovatoare de proiectare. În consecinţă, principalul rezultat al cercetării şi al dezvoltării proiectului se află în acest nucleu special de calcul, dar pentru susţinerea unui proces eficient de marketing şi vânzări, se urmăreşte, de asemenea, implementarea acestuia în trei tipuri diferite de software: CFSExpert Structure, CFSExpert Member şi CFSExpert Engine. CFSExpert Structure este un pachet de proiectare implementat în software-ul de analiză şi proiectare ConSteel 3D, ca un modul suplimentar, pentru proiectarea structurilor 3D realizate din bare de oţel cu pereţi subţiri formate la rece. CFSExpert Member este un software de sine stătătoare pentru analiza elementelor individuale, cu un sistem static simplu sau continuu, cu caracteristici grafice specifice de intrare şi de ieşire, limitat la profile formate la rece. CFSExpert Engine este un modul de calcul de tip „cutie neagră”, fără interfaţă grafică de utilizare (GUI), dar care are o interfaţă standard de utilizare, uşor de utilizat, potrivită pentru a fi implementată în orice instrument software de proiectare, existent sau care urmează a fi dezvoltat. Se consideră că, dezvoltarea acestor trei tipuri de software oferă cea mai eficientă modalitate de a susţine cea mai mare parte a inginerilor proiectanţi, prin implementarea inovaţiilor dezvoltate în nucleul de calcul. Aceste proceduri de calcul vor fi traduse în mai multe limbi şi integrate in instrumentele de modelare şi de analiză, pentru a oferi o soluţie completă de proiectare.

Etape de lucru:

  • Dezvoltarea unei unelte de analiză avansată şi unei metode de proiectare integrată pentru secţiuni din oţel formate la rece.
  • Validarea metodelor avansate de proiectare pentru secţiuni formate la rece.
  • Implementarea într-un pachet complet de proiectare a metodelor avansate de proiectare a secţiunilor formate la rece.
  • Diseminarea rezultatelor.

 

Diseminare rezultate:

  • Workshop:
    • 23 Noiembrie 2020: Web meeting of CEN/TC 250/SC 3/WG 3 "Evolution of EN 1993-1-3 - Cold-formed members" (Prezentare)
    • 18 Decembrie 2020: Webinar de prezentare a proiectului şi a stadiului actual de lucru, prin intermediul platformei AICPS - Asociaţia Inginerilor Constructori Proiectanţi de Structuri. Prezentarea a avut loc pe platforma ZOOM. (Prezentare)
    • 28 Ianuarie 2021: Prezentarea generală a proiectului în cadrul Zilei de Cercetare a Facultăţii de Construcţii (Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca) - online pe platforma MS Teams.
  • Articole:
    • Maria Kotełko, Jan Grudziecki, Viorel Ungureanu, Dan Dubina (2021): Ultimate and post-ultimate behaviour of thin-walled cold-formed steel open-section members under eccentric compression. Part I: Collapse mechanisms database (theoretical study). Thin-Walled Structures 169 (2021) 108366, IF = 4.442, https://doi.org/10.1016/j.tws.2021.108366
    • Ł. Borkowski 1 , J. Grudziecki 1 , M. Kotełko 1 , V. Ungureanu 2 , D. Dubina 2 : Ultimate and post-ultimate behaviour of TWCFS open-section members under eccentric compression. Part II: Experimental study, Thin-Walled Structures 171 (2022) 108802, IF = 5.88, https://doi.org/10.1016/j.tws.2021.108802 
    • Dan Dubina, Viorel Ungureanu: Local/distortional and overall interactive buckling of thin-walled cold-formed steel columns with open cross-section. Thin Walled Structures 182 (2023) 110172, https://doi.org/10.1016/j.tws.2022.110172 
    • Ungureanu V., Both I., Kotełko M., Czechowski L., Bodea F., Dubina D.: Buckling strength and post-ultimate behaviour of lipped channel section members under eccentric compression. Thin Walled Structures 181 (2022) 110085, https://doi.org/10.1016/j.tws.2022.110085 
    • Zsolt Nagy, Andrea Kelemen, Mihai Nedelcu: The influence on portal frame buckling of different cladding systems — A comparative numerical study considering stressed skin effect. Thin Walled Structures 182 (2023) 110310, https://doi.org/10.1016/j.tws.2022.110310.
  • Conferinţe – Articole publicate:
    • Cristian A.A., Ungureanu V.: Numerical Investigation of Built-up Cold-Formed Steel Beams with Web Opening. The National Technical-Scientific Conference (with international participation) - the 19th edition - „Modern Technologies for the 3rd Millennium”, 23 October 2020, Oradea, Romania, online conference (acceptata pentru publicare). The conference’s volume will be ISI Proceedings indexed.
    • Dan Dubina, Viorel Ungureanu, Maria Kotelko: Post-elastic capacity of thin-walled cold-formed steel members, PAPER ID#:64. Cold-Formed Steel Research Consortium Colloquium, 20-21 October 2020, Johns Hopkins University, online conference.
    • Dubina Dan, Czechowski Leszek, Kotełko Maria and Ungureanu Viorel. Some aspects of buckling behavior of channel section members under eccentric compression (June 15, 2021). Proceedings of the 8th International Conference on Coupled Instabilities in Metal Structures (CIMS 2021). Available at SSRN: https://ssrn.com/abstract=3867138 or http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.3867138.
    • Nagy Zsolt, Kelemen Andrea, Nedelcu Mihai. The influence on portal frame buckling of different cladding systems – a comparative numerical study considering stressed skin effect (June 15, 2021). Proceedings of the 8th International Conference on Coupled Instabilities in Metal Structures (CIMS 2021). Available at SSRN: https://ssrn.com/abstract=3866485  or http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.3866485 
    • Ioan Andrei Gîrbacea, Viorel Ungureanu: Finite element analysis of overlapped Z-purlins restrained by sheeting. The 6th World Multidisciplinary Civil Engineering-Architecture-Urban Planning Symposium WMCAUS 2021, 30.08-03.09.2021 – Prague (Czech Republic), 2021 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 1203 032077, doi:10.1088/1757-899X/1203/3/032077.
    • Florin Liviu Bodea, Ioan Both, Viorel Ungureanu: The Influence of Axial Compression and Minor Axis Bending on the Behaviour of Thin-Walled Cold-Formed Steel Members with Open Cross-Sections. The 6th World Multidisciplinary Civil Engineering-Architecture-Urban Planning Symposium WMCAUS 2021, 30.08-03.09.2021 – Prague (Czech Republic) (lucrare prezentată).
    • Viorel Ungureanu, Ivan Lukačević, Ioan Both, Dan Dubina: Numerical investigations on built-up cold-formed steel beams for long spans. Volume4, Issue2-4, Special Issue: EUROSTEEL 2021 Sheffield — Steel's coming home, 01 September 2021, pp. 2277-2284. https://doi.org/10.1002/cepa.1550 
    • I. Lukačević, V. Ungureanu, A. Valčić, I. Ćurković (2021): Numerical study on bending resistance of cold-formed steel back-to-back built-up elements. Volume 4, Issue 2-4. Special Issue: EUROSTEEL 2021 Sheffield - Steel's coming home, September 2021, pp. 487-494. https://doi.org/10.1002/cepa.1320.
    • Zsolt Nagy, Andrea Kelemen, Annabella Sánduly. 3D scanning applications in structural design. Proceedings of IABSE Symposium Prague 2022 – Challenges for Existing and Oncoming Structures, 25-27.05.2022, ISBN 978-3-85748-183-3, pp. 1079-1086.
    • Florin Liviu Bodea, Ioan Both, Leszek Czechowski, Jacek Jankoswki, Maria Kotełko, Viorel Ungureanu (2022): The Influence of Eccentricity on the Behaviour of Thin-Walled Cold-Formed Steel Members with Open Cross-Sections under Compression. The International Colloquium on Stability and Ductility of Steel Structures (SDSS 2022), Aveiro, Portugal, 14-16 September 2022, ce/papers 5 (2022), No. 4, pp. 186-193, Ernst & Sohn GmbH, https://doi.org/10.1002/cepa.1744, ISSN 2509-7075.
    • Ioan Andrei Gîrbacea, Viorel Ungureanu (2022): Design Assisted by Finite Element of Z-Purlins with Overlapping under Gravity Loading. The International Colloquium on Stability and Ductility of Steel Structures (SDSS 2022), Aveiro, Portugal, 14-16 September 2022, ce/papers 5 (2022), No. 4, pp. 117-124, Ernst & Sohn GmbH, https://doi.org/10.1002/cepa.1736.
    • Viorel Ungureanu, Ioan Both, Florin Bodea, Ivan Lukačević (2022): Experimental study on the buckling resistance of cold-formed steel back-to-back plain and lipped channels in bending. Proceedings of the Cold-Formed Steel Research Consortium Colloquium 17-19 October 2022 (cfsrc.org). http://jhir.library.jhu.edu/handle/1774.2/67703.
    • Antonio-Andrei Cristian, Viorel Ungureanu. Studiu parametric pe grinzi compuse din profile formate la rece asamblate utilizând sudarea prin presiune în puncte. Lucrările celei de-a XVII-a Conferinţe Naţionale de Construcţii Metalice “Construcţii Metalice – Tenacitate, sustenabilitate şi eleganţă”, 07-08.04.2022, Bucureşti, Ed. CONSPRESS, ISBN 978-973-100-528-7, pp. 1-10.
    • Ioan Andrei Gîrbacea, Viorel Ungureanu. Modelarea numerică a panelor cu suprapuneri pe reazemele intermediare în conlucrare cu învelitoarea. Lucrările celei de-a XVII-a Conferinţe Naţionale de Construcţii Metalice “Construcţii Metalice – Tenacitate, sustenabilitate şi eleganţă”, 07-08.04.2022, Bucureşti, Ed. CONSPRESS, ISBN 978-973-100-528-7, pp. 91-100.
    • Florin-Liviu Bodea, Ioan Both, Viorel Ungureanu. Comportarea barelor cu pereţi subţiri formate la rece solicitate la compresiune axială şi încovoiere după axa minimă de inerţie. Lucrările celei de-a XVII-a Conferinţe Naţionale de Construcţii Metalice “Construcţii Metalice – Tenacitate, sustenabilitate şi eleganţă”, 07-08.04.2022, Bucureşti, Ed. CONSPRESS, ISBN 978-973-100-528-7, pp. 143-152.
  • Conferinţe – Lucrări prezentate:
    • Dan Dubina & Viorel Ungureanu: Local-distortional and overall interactive buckling of thin-walled cold-formed steel members with open cross-section (Keynote Lecture). The 8th International Conference on Coupled Instabilities in Metal Structures, Lodz University of Technology, Poland, July 12-14, 2021.
    • Maria Kotełko, Viorel Ungureanu (2022): Experimental tests of ultimate and post-ultimate behaviour of TWCFS open-section members using DIC technique and 3D laser scanning. Experimental Mechanics - 29th Symposium. Warszawa, Poland, October 19÷22, 2022 (prezentare orală).
  • Reviste:
    • Nagy Zsolt: GORDIAS: Proiectare / Cercetare / Aplicaţii software / Scanare 3D. Revista Construcţiilor, anul XVII, nr. 187, decembrie 2021
    • Nagy Zsolt: GORDIAS: Proiectare / Cercetare / Aplicaţii software / Scanare 3D. Revista Construcţiilor, anul XVIII, nr. 192, iunie 2022.