Badania naukowe
Główne kierunki badań naukowych
Od wielu lat działalność naukowa Katedry dotyczy zagadnień teoretycznych o charakterze podstawowym i stosowanym, odnoszących się do szeroko rozumianej pracy konstrukcji obiektów budowlanych (w tym mostów) oraz diagnostyki elementów konstrukcyjnych. Analizowane są następujące grupy zagadnień:
- Nieliniowe zagadnienia teorii konstrukcji i ich analiza numeryczna, w tym m.in. statyka konstrukcji na terenach górniczych, dynamika konstrukcji, m.in. na terenach górniczych, oddziaływanie wiatru na konstrukcje o nietypowym kształcie, współpraca konstrukcji z podłożem, optymalizacja topologiczna, analiza konstrukcji powłokowych i membranowych, wzmacnianie konstrukcji murowych matami FRP.
- Modelowanie numeryczne problemów wymiany ciepła. Zagadnienia odwrotne przewodnictwa ciepła.
- Zadania w dziedzinie dynamicznego zachowania się nowoczesnych, lekkich konstrukcji mostowych oraz pod działaniem obciążeń o szczególnej dynamice lub przy dużych prędkościach.
- Badanie wpływu nowoczesnych technologii na nośność i trwałość konstrukcji, Systemy zarządzania informacją o budowli (BIM).
- Dynamika stochastyczna układów dyskretnych, Analiza układów statycznych i dynamicznych o parametrach niepewnych w ujęciu probabilistycznym i rozmytym.
- Analiza interwałowej w teorii konstrukcji, włączając w to analizę MES i MEB. Metody probabilistyczne i rozmyte w analizie niezawodności konstrukcji, Zagadnienia brzegowe teorii sprężystości i termosprężystości.
- Modelowanie układów kompozytowych, układów z mikrostrukturą, szczególnie periodycz Numeryczne modelowanie:
- oddziaływania budowli i podłoża gruntowego,
- wpływu eksploatacji górniczej na obiekty budowlane (oddziaływania statyczne i dynamiczne).
- Analiza wytężenia elementów konstrukcji budowlanych poddanych silnym wstrząsom parasejsmicznym podłoża, których źródłem jest eksploatacja górnicza.
- Praca konstrukcji prętowych w warunkach pożarowych.
- Termomechanika materiałów budowlanych.
- Nowe zastosowania w budownictwie pomiarów termowizyjnych wspartych odpowiednimi procedurami rozwiązywania odwrotnych zagadnień przewodnictwa ciepła.
Podstawowym narzędziem analizy są różne pakiety programowe metody elementów skończonych (m.in. ANSYS, ROBOT, ABAQUS CRISP, MATLAB, MATHEMATICA). Badaniami objęto konstrukcje budowlane o różnym kształcie i konfiguracji, przy uwzględnieniu sprężystych i niesprężystych charakterystyk materiałów konstrukcyjnych. Badania nad wpływami parasejsmicznymi są prowadzone przy uwzględnieniu losowego charakteru zjawisk dynamicznych, a także z użyciem, jako danych wyjściowych, rzeczywistych (zarejestrowanych w postaci cyfrowej) wstrząsów.
Innym kierunkiem badań są odwrotne zadania przewodnictwa ciepła - współczynnikowi, geometryczne i brzegowe - z dużą ilością danych pomiarowych uzyskiwanych, np. za pomocą kamery termowizyjnej. Celem badań jest przetestowanie i opracowanie - na podstawie symulacji komputerowych - nowych zastosowań termografii w budownictwie, np. do wyznaczania parametrów termofizycznych materiałów niejednorodnych w warunkach naturalnych lub w nieniszczących badaniach elementów konstrukcji budowlanych.
Problematykę realizowanych badań naukowych można scharakteryzować jako:
- Ocenę współdziałania budowli oraz podłoża gruntowego w warunkach występowania poziomych i pionowych ruchów tego podłoża. Wymaga to uwzględnienia niesprężystych cech podłoża oraz rzeczywistej sztywności budowli dla określonych sił kontaktowych układu budynek - podłoże.
- Prace nad uwzględnieniem niesprężystych cech materiału budowli wpływających na zmianę jej sztywności w zagadnieniach kontaktowych oraz na redystrybucję sił wewnętrznych.
- Badania teoretyczne i pomiarowe ustrojów budowlanych, narażonych na wpływy wstrząsów parasejsmicznych. Celem ich jest generowanie obliczeniowego procesu wymuszania drgań na podstawie analizy statystycznej wstrząsów pomierzonych w naturze.
- Analiza zjawisk reologicznych w konstrukcjach budowlanych, m. in. w warunkach pożarowych.
- Analizę zachowania powłok z zastosowaniem pakietu programowego Mathematica, umożliwiającego generowanie rozwiązań analitycznych bardzo złożonych zagadnień opisanych równaniami różniczkowymi lub całkowymi.
- Zastosowanie, rozwój parametrów wdrożenie w środowisku Mathematica metod wariacyjnych w analizie zagadnień brzegowych mechaniki i fizyki.
- Określanie parametrów geometrycznych charakteryzujących geometrię powierzchniowych i podpowierzchniowych pęknięć i rys (np. głębokość, szerokość, kąt nachylenia) oraz parametrów termofizycznych materiału na podstawie pomiaru temperatury na powierzchni badanego elementu.
