Fakulta stavební -- K 132 - Katedra mechaniky
semestr letní 2023/24
semestr zimní 2023/24
semestr letní 2022/23
semestr zimní 2022/23
semestr letní 2021/22
semestr zimní 2021/22
semestr letní 2020/21
semestr zimní 2020/21
semestr letní 2019/20
semestr zimní 2019/20
semestr letní 2018/19
semestr zimní 2018/19
semestr letní 2017/18
semestr zimní 2017/18
semestr letní 2016/17
semestr zimní 2016/17
semestr letní 2015/16
semestr zimní 2015/16
semestr letní 2014/15
semestr zimní 2014/15
semestr letní 2013/14
semestr zimní 2013/14
semestr letní 2012/13
semestr zimní 2012/13
semestr letní 2011/12
semestr zimní 2011/12
semestr letní 2010/11
semestr zimní 2010/11
semestr letní 2009/10
semestr zimní 2009/10
semestr letní 2008/09
semestr zimní 2008/09
semestr letní 2007/08
semestr zimní 2007/08
semestr před rokem 2007
The students will be introduced to the method of digital image correlation (DIC) and its use in experimental mechanics. Hardware requirements will be discussed along with the introduction of essential algorithms and post-processing of results. The students will be actively engaged in experimental measurements and processing of results. Those interested in programming will be involved in development of open-source DIC codes. Besides DIC, the students will be introduced to numerical modeling in order to comprehend the meaning of the experimentally obtained data and become able to analyze them critically. The introduction of high-speed cameras and their use in experimental mechanics is also within the scope of the subject.
Pokročilé metody navrhování konstrukcí zatížených dynamickými účinky.
Advanced design methods of structures subjected to dynamic loading.
The course is intended for students who did not have the opportunity to study basic goals, tasks and elementary means of an experimental analysis during the course of the bachelor’s and master’s degree study. Within the course, students will familiarize with basic procedures and principles of the experimental analysis of building and civil engineering structures. The interpretation of the problems will include the overview of testing methods used to determine basic material properties, the description of experiments focused on observation of climate loads, the examples of verification and identification of theoretical models based on experimental results, the experiments realized on physical models for estimation of wind effects in wind tunnels and for investigation of earthquake effect on shake tables, the long term monitoring of building and civil engineering structures. The interpretation will further include the principles of preparation, realization and evaluation of static load tests realized on structural elements or whole structures, the basic methods used for an analysis of measured data obtained during dynamic tests, the principles of preparation, realization and evaluation of dynamic tests including an experimental modal analysis and a dynamic load test, the principles of experiments focused on evaluation and assessment of vibration effects on building structures from the view of the load capacity limit state and on users of building structures from the view of the serviceability limit state, the demonstration of several practical tasks.
Cílem předmětu je prohloubit základní poznatky z experimentální analýzy stavebních konstrukcí získané při předchozím studiu. Výklad bude složen z těchto částí - základní uspořádání měřicí linky používané při experimentech na stavebních konstrukcích, relativní snímače, absolutní snímače, tenzometry, zásady tenzometrických měření, základy stanovení nejistot výsledků měření, experimenty realizované na fyzikálních modelech, základy teorie podobnosti, modelové zákony, experimentální metody pro určení osových sil v táhlech, kabelech a závěsech, praktické příklady realizace (důvod provedení, uspořádání, způsob zpracování výsledků experimentu a základní závěry) statických zatěžovacích zkoušek, dynamických zkoušek a dlouhodobého monitorování stavebních konstrukcí.
The major goal of the course is to expand knowledge about experimental analysis of building and civil engineering structures obtained during master’s or doctoral degree study. Within the course, students will familiarize with the basic design of the static and dynamic experiments applied on building and civil engineering structures, relative sensors, absolute sensors, strain gauges, principles of strain measurement by means of strain gauges, basics of estimating measurement uncertainty, experiments realized on physical models, basics of the similarity theory, model laws, experimental methods for axial tensile force determination in rods, cables and stays, static and dynamic load tests and long term monitoring realized on building and civil engineering structures illustrated on practical examples (real reasons for realization, arrangement of experiments, ways of processing data, basic conclusions), the demonstration of practical tasks.
Studenti budou seznámeni s metodou korelace digitálního obrazu, jejím využití v experimentální mechanice, měřicí linkou, výpočetními algoritmy a interpretací výsledků. Bude podporováno aktivní zapojení studentů při provádění a vyhodnocování experimentů. V případě zájmu budou studenti zapojeni do vývoje nových algoritmů a open-source softwaru. Kromě DIC se studenti seznámí s numerickým modelováním, aby pochopili význam naměřených dat a osvojili si schopnost na výsledky kriticky nahlížet. Součástí bude i představení vysokorychlostních kamer a práce s nimi, včetně pořízení záznamu při experimentu a následné zpracování záznamu.
Cílem je ozřejmit základní vlastnosti anizotropních a heterogenních materiálů, filozofii jejich řešení a způsoby homogenizace. Mikro-, mezo-, makro-, pohled na složené materiály. Hillova teorie kompozitů. Variační formulace, Hashin-Shtrikmanův variační princip, důsledky pro metody homogenizace kompozitů. Vlastní pnutí, Eshelbyho síly, metoda Mori-Tanaka, self-consistent, penalizační metoda. Aplikace, válcové skořepiny, deskostěnové konstrukce, vybrané stavební konstrukce (tunely, zemní konstrukce atd.).
The aim is to explain basic properties of anisotropic and heterogeneous materials, philosophy of their solution and ways of homogenization. Micro-, meso-, macro-, view of composite materials. Hill''s theory of composites. Variation formulation, Hashin-Shtrikman''s variation principle, consequences for the methods of homogenization of composites. Tension, Eshelby tractions, Mori-Tanaka method, self-consistent, penalty method. Applications, cylindrical shells, deskframe structures, selected building structures (tunnels, underground constructions, etc.).
Principy transmisní a reflexní optické mikroskopie. Polarizace světla a její využití při fázové analýze pevných látek. Technika polarizační optické mikroskopie a její aplikace ve výzkumu stavebních materiálů. Příprava vzorků. Principy elektronové mikroskopie a mikroanalýzy. Generování elektronů a jejich interakce se zkoumanými objekty, detekce a interpretace dílčích sekundárních emisí. Scanovací (SEM) a transmisní elektronová mikroskopie (TEM), prvková mikroanalýza (EDX/WDX) a elektronová difrakce (EBSD-O.I.M.). Přehled nejužívanějších dostupných technik ESEM, EDX, WDX, O.I.M). Aplikace SEM a EDAX ve výzkumu stavebních materiálů. Příprava vzorků. RTG (X-ray) fázová a strukturní analýza. Principy RTG analýzy a její aplikace ve strukturním a fázovém výzkumu stavebních materiálů. Fázová identifikace, přednostní strukturní uspořádání a RTG strukturní analýza deformací materiálů. Příprava vzorků.
Fundamentals of transmission a reflexion optical microscopy. Polarization of light and its application in the phase study of the materials. The sample preparation for microscopical research. Fundamentals of scannig electron microscopy and microanalysis. Electron sources and eletron interaction with matter, detection of secondary signals and interpretation of secondary emissions. Scannig (SEM) a transmission electron microscopy (TEM), elementary microanalysis (EDS/WDS) a electron diffraction (BESD-O.I.M.). The outline of the most applications SEM, ESEM, EDS, WDS, O.I.M). Implementation of SEM and EDS in material research. The sample preparation. X-ray phase diffraction and structural analysis. The fundamentals of XRD analysis and its application in the structural and phase exploration of construction materials. Phase identiffication, preffered orientational textural arangement and XRD textural analysis of stress and deformation. The sample preparation.
V rámci předmětu budou probrány numerické přístupy k modelování heterogenních materiálů, s důrazem na následující témata: 1. Shrnutí metody konečných prvků pro úlohy pružnosti a stacionárního vedení tepla 2. Metoda asymptotického rozvoje pro vedení tepla a pružnosti 3. Numerická homogenizace prvního řádů pro úlohy pružnosti 4. Numerická homogenizace prvního řádů pro úlohy vedení tepla a termoelasticitu 5. Homogenizace nelineárních úloh s aplikacemi na nelineární vedení tepla a pružnost 6. Dvojúrovňové simulace – základní principy a jejich implementace, řešení úloh pružnosti a vedení tepla 7. Redukované modely, kombinace výpočetní homogenizace a mikromechaniky Jednotlivé přednášky budou vedeny v angličtině.
The course will cover numerical methods for multiscale modeling of heterogenous materials, with emphasis on: 1. Overview of the finite element method for elasticity and heat conduction 2. Introduction to the method of asymptotic expansion for heat conduction and elasticity 3. First-order computational homogenization for elasticity 4. First-order computational homogenization for heat conduction and thermo-elasticity 5. Homogenization nonlinear problems -- application to non-linear conduction and elasticity 6. Two-scale simulations -- basic principles and implementation strategy, applications Reduced-order models, combining computational homogenization with micromechanics
The course is devoted to the measurements and modeling of basic laboratory tests using the finite element method. Attention is concentrated on the description of nonlinear response of soil with the help of traditional material models. Knowledge gained from the modeling of simple laboratory tests will be exploited in the analysis of selected geotechnical structures. All numerical simulations will be performed employing the GEO5 FEM software package.
Předmět je zaměřen na modelování časově závislých úloh v geomechanice. Pokročilá laboratorní měření ve štole Josef budou doplněna numerickým modelováním metodou konečných prvků. Předmět je rozdělen do 4 tematických okruhů: (i) Transport tepla, (ii) Ustálené proudění podzemní vody, (iii) Neustálené proudění podzemní vody, (iv) Sdružený problém transportu vody v plně nasyceném deformujícím se tělese – konsolidace. Numerické modelování bude provedeno v programech GEO5 MKP a SIFEL. Předmět bude vyučován v českém a anglickém jazyce.
The course is devoted to the modeling of time-dependent problems in geomechanics. Advanced laboratory measurements in gallery Josef will be accompanied by numerical modeling using the finite element method. The course covers 4 different topics: (i) Heat transport, (ii) Steady state ground water flow, (iii) Transient ground water flow, (iv) Coupled mechanical and ground water flow in fully saturated deformable soil body – consolidation. Numerical modeling will be performed employing the GEO5 FEM and SIFEL software packages.
Předmět je zaměřen na seznámení s moderními měřícími metodami a jejich návazností na výpočetní metody pro stanovení mikromechanických charakteristik a dále jejich uplatnění pro popis materiálů. V popředí zájmu jsou cementové kompozity a geopolymery. Předmět bude obsahovat základy z následujících oblastí: -Experimentální metody mikromechaniky- především nanoindentace, mikroskopie atomových sil a elektronová mikroskopie pro různé typy materiálů. -Metody stanovení mikromechanických vlastností pro heterogenní mikrostruktury v submikrónové oblasti. -Modely pro popis mikrostruktury stavebních materiálů. -Metody výpočtu vlastností kompozitu a homogenizace (analytické, MKP, FFT). -Kalorimetrie. -Praktická měření a aplikace na stavební materiály.
The subject is focused on familiarization with modern measuring methods and their connection to calculation methods for determining micromechanical characteristics and their application for the description of materials. Cement composites and geopolymers are in the forefront of interest. The course will include the basics of the following areas: -Experimental methods of micromechanics - mainly nanoindentation, atomic force microscopy and electron microscopy for different types of materials. -Methods for determining micromechanical properties for heterogeneous microstructures in the submicron region. -Models for describing the microstructure of building materials. -Methods for calculating composite properties and homogenization (analytical, FEM, FFT). -Calorimetry. -Practical measurements and application to building materials.
The objective of the course is to deliver an introduction to numerical methods for solving partial differential equations, with particular focus on finite element method. It is suitable for students without previous knowledge in the field. It consists of the two main parts: - overview and derivation of fundamental equations for theory of elasticity and heat transfer, introduction to method of weighted residuals, strong and weak solution, choice of approximation and weight functions. - application of finite element and finite difference method to solution of selected problems from engineering practice (1D elasticity, beams, grids on elastic foundation, plates on elastic foundation, 1D and 2D stationary and transient heat transfer). The students will not only understand theoretical aspects of the methods, but will use and further develop prototype implementations in Matlab to understand the algorithmic aspects of the methods. During the seminars, the students will individually or in a small teams solve selected problems, interpret and discuss results.
Cílem předmětu je prohloubit základní poznatky z aplikace metody konečných prvků pro řešení pokročilých problémů (desky, skořepiny, interakce s podložím). Dále budou probírány metody řešení úloh lineární stability a dynamiky (lineární stabilita, vlastní a vynucené kmitání) a úvod do řešení geometricky a materiálově nelineárních úloh (teoretický základ, míry deformace, limitní a bifurkační body na zatěžovací dráze, metody řešení nelineárních úloh, přímá a nepřímá kontrola zatěžovámí). Budou diskutovány algoritmické a implementační aspekty metody konečných prvků. V rámci seminářů budou studenti využívat prototypové implementace v prostředí matlab/octave ilustrující problematiku na vybraných příkladech a diskutovat výsledky. V rámci předmětu budou studenti řešit samostatné nebo týmové úlohy
The objective of the course is to extend basic knowledge of numerical methods for solving PDEs and particularly finite element method towards their advanced applications in engineering. The course will focus on problems of geometrically and materially nonlinear static (theoretical framework, linearization, algorithmic aspects, solution methods – direct and indirect control, plasticity and damage based models). Introduction to Isogeometric analysis, eXtended finite element method, mesh generation and efficient methods for solution sparse linear systems. The students will not only understand theoretical aspects of the methods, but will use and further develop prototype implementations in Matlab to understand the algorithmic aspects of the methods. During the seminars, the students will individually or in a small teams solve selected problems, interpret and discuss results.
Cílem je ozřejmit přístupy a metody optimalizace stavebních konstrukcí a s nimi spojené výpočetní modely. Typy optimalizace stavebních konstrukcí, variační formulace, vybrané optimalizační metody, užití moderních numerických metod - MKP, MHP, SPH, semianalytické metody, modely prutových a deskostěnových konstrukcí. Nelineární optimalizace, pružněplastická analýza, vzpěr. Vlastní pnutí, analýza transformačního pole. Aplikace, modelování ocelových mostů, kontaktní problémy (potrubní tahy, zemní svahy, tunelové obezdívky).
The aim is to clarify the approaches and methods of optimization of building structures and their associated computational models. Types of optimization of building structures, variation formulations, selected optimization methods, using modern numerical methods - FEM, BEM, SPH, semianalytical methods, models of rod and plate structures. Nonlinear optimization, plastic analysis, buckling. Eigenparameters, transformation field analysis. Application, modeling of steel bridges, contact problems (piping, slopes, tunnel lining).
1. Terminologie 2. Teorie - Pravděpodobnost, matematická statistika, spolehlivost 3. Analýza a posouzení rizika - Identifikace rizika - Kvantifikace rizik - Numerické nástroje a metody - Klasická statistická inference - Bayesovská inference - Metody Monte Carlo 4. Řízení rizika - Analýza rozhodování - Teorie užitku v analýze rozhodování
1. Terminology 2. Theory - Probability and mathematical statistics, Reliability 3. Risk analysis/assessment - Hazard identification - Risk quantification - Tools and numerical methods - Classical statistical inference - Bayesian inference - Monte Carlo methods 4. Risk management - Decision analysis - Utility theory in decision analysis
In this course, which is taught exclusively in English, attention is paid to the structure of a scientific or technical paper, to grammatical and stylistic aspects and to the creative scientific writing process from manuscript preparation up to its publication (including the selection of an appropriate journal and the manuscript submission and review process). Other topics covered in the course include effective search for and processing of information sources in a network environment, exploitation of library, open-access and other resources and tools, citation rules and publication ethics. Students get acquainted with citation managers, manuals of style, typesetting rules and tools for the preparation of a technical manuscript in LaTeX. Basic information on bibliometric tools and evaluation of scientific output is also provided.
Předmět vysvětluje metody diagnostiky identifikace a stavu historických materiálů, předmětů, konstrukcí a objektů s využitím aplikace tradičních i průlomových technologií. Seznamuje studenty s postupy stavebně technické inspekce památek a možnostmi i limity moderních analytických i diagnostických přístrojů. V rámci laboratorních praktik poskytuje možnost osvojení základních praktických dovedností pro nedestruktivní a šetrně destruktivní zkoušení materiálových vlastností či identifikaci skrytých defektů památek. Zabývá se i speciálními metodami zjišťování efektivnosti a životnosti konzervačních zásahů na památkách, metodami dlouhodobého sledování chování materiálů a konstrukcí vystavených opakovanému namáhání a vlivům prostředí i metodami pořizování dokumentace stavu památek.
Předmět studenty seznámí se základy tenzorového počtu a jeho využitím při zápisu a řešení inženýrských úloh. Konkrétní příklady se budou týkat jak mechaniky poddajných těles a tekutin, tak i transportních úloh (např. vedení tepla a vlhkosti). První část semestru bude věnována zavedení tenzorů jakožto lineárních zobrazení, algebraickým operacím s tenzory, tenzorovým polím a jejich diferenciaci a přechodům mezi objemovými a povrchovými integrály založenými na Greenově nebo Gaussově větě. Ve druhé části se tyto matematické nástroje použijí k elegantnímu zápisu a analýze nejrůznějších fyzikálních problémů s ohledem na aplikace ve stavebním inženýrství. Výuka bude kombinovat formu přednášky a semináře. Velký důraz bude kladen na problémy zadávané studentům jako domácí úkoly, které budou sloužit jako podklady pro prezentace a diskusi během seminářů. Cílem předmětu je předat studentům nejen konkrétní znalosti, ale také rozvinout jejich schopnost samostatného myšlení a kritické analýzy. Zároveň jim zběhlost v práci s tenzorovými veličinami výrazně usnadní studium moderní odborné literatury v celé řadě oblastí.
This course covers the fundamentals of tensor algebra and calculus and demonstrates the power of tensor notation applied to formulation and solution of engineering problems. Selected examples cover solid and fluid mechanics, as well as heat and mass transport problems. The first part of the course is devoted to the definition of tensors, understood as linear mappings, to algebraic operations with tensors, to tensor fields and their differentiation, and to transformations between volume and surface integrals based on the Green and Gauss theorems. In the second part, it is shown how these mathematical tools enable an elegant description and analysis of various physical problems, with focus on applications in civil and mechanical engineering. The classes combine lectures and seminars, with emphasis on problems assigned as homework, which form the basis of presentations and discussions in class. The objective is not only to transfer specific knowledge, but also to develop the students‘ aptitude for independent thinking and critical analysis. At the same time, mastering of tensorial notation by the students will greatly facilitate their future reading of modern scientific literature in many fields of research.
Látka je rozdělena do tří tematických celků: (i) Důležité vztahy a věty z teorie pravděpodobnosti a matematické statistiky, (ii) Metody analýzy spolehlivosti konstrukcí (analytické a simulační), (iii) Pokročilé metody spolehlivostní analýzy využívající bayesovské inference ve spojení s metodami MCMC. Rozpis po týdenních blocích: 1:Základní vztahy, pojmy a definice, 2. Vybraná rozdělení pravděpodobnosti a důležité nerovnosti, 3. Transformace hustoty pravděpodobnosti (jedna a více proměnných), 4. Spolehlivost jednoduchých konstrukcí, 5. Vývoj spolehlivosti v čase, 6. Spolehlivostní modely a metody řešení, 7. Obnovované systémy, 8. Uplatnění teorie v normách EC, 9. Analytické metody řešení spolehlivosti, 10. Simulační metody, 11. Simulace typu Monte Carlo, 12. Vzorkování MCMC (Markov chain-Monte Carlo, Bayesova statistická metoda).
The covered material splits into three blocks: (i) Important relations and theorems necessary in the area of the theory of reliability and mathematical statistics, (ii) Analytical and simulation methods to analyze reliability of structures, (iii) Advanced methods of reliability analysis exploiting the Bayesian inference in conjunction with MCMC simulation. List of lectures: 1. Basic relations, definitions and notation, 2. Selected probability distributions and important inequalities, 3. Transformation of probability density function (one and more variables), 4. Reliability of simple structures, 5. Evolution of reliability in time, 6. Reliability and solution methods, 7. Renewable systems, 8. Reflection of the theory in EC standards, 9. Analytical methods to address reliability, 10. Simulation methods, 11. Monte Carlo type simulation, 12. MCMC sampling (Markov chain-Monte Carlo, Bayesian statistical method).
In this course, which is taught exclusively in English, attention is paid to the structure of a scientific or technical paper, to grammatical and stylistic aspects and to the creative scientific writing process from manuscript preparation up to its publication (including the selection of an appropriate journal and the manuscript submission and review process). Other topics covered in the course include effective search for and processing of information sources in a network environment, exploitation of library, open-access and other resources and tools, citation rules and publication ethics. Students get acquainted with citation managers, manuals of style, typesetting rules and tools for the preparation of a technical manuscript in LaTeX. Basic information on bibliometric tools and evaluation of scientific output is also provided.
Materiálová nelinearita, mezní únosnost, křehký a plastický materiál. Mezní stav únosnosti, přírůstková metoda, tuhoplastická analýza, příklady. Přírůstková metoda a metoda počátečních napětí, limitní bod. Aplikace na ocelové prutové a deskostěnové konstrukce. Geometrická nelinearita: Základy teorie konečných deformací. Malé deformace a konečné rotace. Metody řešení soustav nelineárních rovnic metody konečných prvků.
The assignment of the final thesis is always individual based on the agreement of the teacher and the student. The vast majority of assignments are connected with the scientific and research activities of the respective employee. The output of the solution may be a brief research study of the given problem, experimental activity, programming and others according to the respective assignment.
Zadání závěrečné práce je vždy individuální na základě dohody pedagoga se studentem. Naprostá většina zadání je spojena s vědecko-výzkumnou činností příslušného pracovníka. Výstupem řešení může být stručná rešeršní studie dané problematiky, experimentální činnost, programování a další dle příslušného zadání.
Zadání závěrečné práce je vždy individuální na základě dohody pedagoga se studentem. Naprostá většina zadání je spojena s vědecko-výzkumnou činností příslušného pracovníka. Výstupem řešení může být stručná rešeršní studie dané problematiky, experimentální činnost, programování a další dle příslušného zadání.
The assignment of the final thesis is always individual based on the agreement of the teacher and the student. The vast majority of assignments are connected with the scientific and research activities of the respective employee. The output of the solution may be a brief research study of the given problem, experimental activity, programming and others according to the respective assignment.
Předmět předchází diplomové práci a připravuje studenty na psaní budoucí práce. Zadání závěrečné práce je vždy individuální na základě dohody pedagoga se studentem. Naprostá většina zadání je spojena s vědecko-výzkumnou činností příslušného pracovníka. Výstupem řešení může být stručná rešeršní studie dané problematiky, experimentální činnost, programování a další dle příslušného zadání.
Dle zadání diplomové práce.
The course is devoted to vibration of structures caused by various types of load.
Základy teorie kmitání, dynamické zatížení. Vlastní a vynucené kmitání soustav s jedním stupněm volnosti. Tlumené kmitání. Metody řešení kmitání diskrétních soustav.
Experimenty zaměřené na sledování velikosti klimatických zatížení stavebních konstrukcí (zatížení větrem, sněhem, teplotou), diagnostika stavebních konstrukcí, zkoušky prováděné na fyzikálních modelech stavebních konstrukcí (zákony modelové podobnosti, simulace zemětřesení na vibračních stolech, simulace účinků větru ve větrných tunelech, statické zatěžovací zkoušky na fyzikálních modelech), monitorování stavebních konstrukcí, statické zatěžovací zkoušky (pozemní stavby, průmyslové stavby, mostní objekty), dynamické zatěžovací zkoušky a dynamické informativní zkoušky (pozemní stavby, průmyslové stavby, mostní objekty, lávky pro chodce, účinky technické seizmicity, hodnocení nepříznivých účinků kmitání na lidský organizmus, posuzování vlivu kmitání stavby na instalovaná technologická zařízení).
Experiments aimed at monitoring the magnitude of climatic loads on building structures (wind, snow, temperature loads), diagnostics of building structures, tests carried out on physical models of building structures (laws of model similarity, simulation of earthquakes on shake tables, simulation of wind effects in wind tunnels, static load tests on physical models), monitoring of building structures, static load tests (civil engineering structures, industrial structures, bridge structures), dynamic load tests and dynamic informative tests (civil engineering structures, industrial structures, bridge structures, footbridges, effects of technical seismicity, assessment of adverse effects of vibrations on the human body, assessment of the effect of vibrations of the structure on installed technological equipment).
Fundamentals of transmission and reflexion optical microscopy. Polarization of light and its application in the phase study of materials. The sample preparation for microscopical research. Fundamentals of scannig electron microscopy and microanalysis. X-ray phase diffraction and structural analysis. The fundamentals of XRD analysis and its application in the structural and phase exploration of building materials.
Předmět se zabývá základní elastoplastickou analýzou průřezů a konstrukcí. Jednoosá napjatost - vliv teploty, staticky neurčité případy, přetvoření prutu, rozdělení napětí. Ohyb prutu - prostý a šikmý ohyb, kombinace s osovou silou, napětí, jádro průřezu. Ideálně elastoplastický model materiálu pro jednoosou napjatost, mezní plastický stav průřezů a konstrukcí. Stabilita prutů, perfektní a imperfektní prut. Rovinná napjatost - transformace napětí, hlavní napětí, Mohrova kružnice, hlavní napětí. Smykové napětí - smyk za ohybu. Kroucení kruhových, masivních a tenkostněnných průřezů.
Základy teorie pružnosti: napjatost a přetvoření přímých prutů namáhaných tahem/tlakem, ohybem a volným kroucením, mezní plastická únosnost prutu při ohybu, kritická zatížení a vzpěrné délky přímých tlačených prutů. Základní předpoklady, veličiny a rovnice pro popis napjatosti a přetvoření v 3D kontinuu, deskách a stěnách.
V kurzu se studenti seznámí se základními principy mechaniky a jejich užitím při výpočtu napětí v prutech a stability prutů. Dále bude zmíněna typologie stěn a desek včetně zatížení a základních předpokladů pro řešení konstrukcí na počítači.
Zadání projektu je vždy individuální na základě dohody pedagoga se studentem. Naprostá většina zadání je spojena s vědecko-výzkumnou činností příslušného pracovníka. Výstupem řešení může být stručná rešeršní studie dané problematiky, experimentální činnost, programování a další dle příslušného zadání.
Focus on complex approach to practic design, analysis and optimalization of multi-storey or long-span building structures, or their reconstruction. Analysis of load, functional and technologic requirements, design of load-bearing system alternatives including foundations, preliminary bearing elements dimensions calculation, choice of most suitable version. Detailed statical design of chosen version, calculation, technical report and drawings. Check of bearing and non-bearing structures interaction and assembly techniques. Public presentation.
Síly v bodě, síly působící na těleso a desku, moment síly k bodu, k ose. Soustavy sil. Podepření tělesa a desky, reakce. Složené soustavy v rovině. Příhradové konstrukce. Vnitřní síly a jejich průběhy na rovinných prutových konstrukcích a složených soustavách. Vnitřní síly a jejich průběhy na prostorové prutové konstrukci. Definice normálového napětí a předpoklady o jeho rozložení v průřezu. Geometrie hmot a rovinných obrazců, těžiště a momenty setrvačnosti.
Předmět se zabývá základní elastickou analýzou staticky neurčitých konstrukcí. V první části se zavádí energie deformace, princip virtuálních sil, přetvoření na staticky určitých konstrukcích. Maxwellova a Bettiho věta. Silová metoda a její aplikace na staticky neurčité příhradové konstrukce, spojité nosníky, rámy, uzavřené rámy. Symetrické konstrukce se symetrickým a antimetrickým zatížením. Vliv účinků teploty a předepsaných přemístění podpor. Matice poddajnosti konstrukce. Druhá část předmětu probírá princip virtuálních posunů a deformační metodu. Matice tuhosti prutu, nesilové účinky, statická kondenzace, matice tuhosti konstrukce a lokalizace. Počítačové řešení základních typů konstrukcí. Třetí část předmětu se zabývá analýzou desek a zjednodušenými metodami řešení křížem pnutých desek.
1. Newtonovy zákony, rovnováha sil, momenty, reakce hmotného bodu. 2. Vazby tuhých desek a hmotných bodů. Výpočet reakcí tuhé desky. 3. Spojité zatížení, výpočet reakcí a vazeb na složených soustavách. 4. Výpočet reakcí na příhradových konstrukcích. Vnitřní síly příhradových konstrukcí, metoda styčných bodů a průsečná metoda. 5. Vnitřní síly na přímých nosnících. 6. Vnitřní síly na lomených a šikmých nosnících. 7. Reakce na prostorové konzole a výpočet vnitřních sil prostorové konzoly. 8. Vnitřní síly na rovinných složených soustavách. 9. Výpočty polohy těžiště na rovinných obrazcích. Momenty setrvačnosti a elipsa setrvačnosti. 10. Analýza napětí průřezu zatíženého normálovou sílou a momentem.
1. Princip virtuálních prací. 2. Výpočet přetvoření konstrukcí s využitím principu virtuálních prací. 3. Bettiho a Maxwellova věta. 4. Základní principy silové metody, využití principu PVP. 5. Výpočet vnitřních sil na přímém nosníku pomocí silové metody. 6. Silová metoda a její použití na staticky neurčité konstrukci. 7. Redukční věta. 8. Rovinný rám, výpočet vnitřních sil pomocí silové metody. 9. Silová metoda, příhradové konstrukce, využití symetrie. 10. Odvození matice tuhosti prutu, princip virtuálních posunů. 11. Deformační metoda, zjednodušená deformační metoda na staticky neurčitých konstrukcích. 12. Zjednodušená deformační metoda (ZDM) výpočet vnitřních sil na spojitých nosnících. 13. ZDM, výpočet vnitřních sil na rovinných rámových konstrukcích.
Síly v bodě, síly působící na těleso a desku, moment síly k bodu, k ose. Soustavy sil. Podepření tělesa a desky, reakce. Složené soustavy v rovině. Příhradové konstrukce. Výpočet reakcí principem virtuálních prací.
Vnitřní síly a jejich průběhy na rovinných prutových konstrukcích a složených soustavách. Vnitřní síly a jejich průběhy na prostorové prutové konstrukci. Definice normálového napětí a předpoklady o jeho rozložení v průřezu. Geometrie hmot a rovinných obrazců, těžiště a momenty setrvačnosti.
Deformační a silová metoda pro řešení reakcí a vnitřních sil na staticky neurčitých nosnících a prutových a příhradových konstrukcích. Výpočet přemístění nosníků a prutových a příhradových konstrukcí pomocí principu virtuálních prací.
Analysis of statically indeterminate structures by the slope-deflection method and the force method. Principle of virtual work.
The principal objective of the course is to familiarise students with the application of basic principles of mechanics to the determination of the distribution of internal forces in statically determined structures, cross-sectional properties and the elementary definition of stress.
Cílem předmětu je prakticky si vyzkoušet návrh a výrobu konstrukcí pomocí 3D tisku (technologie plastového tisku FDM, SLA a SLS), jejich následné destruktivní testování a porovnání výsledků s numerickým výpočtem.
Korelace digitálního obrazu (známá jako DIC = Digital Image Correlation) je optická metoda umožňující sledování pole posunů a deformací. Její princip je založen na změně tvaru a posunu náhodného vzoru na povrchu zatěžovaných těles. Metoda je relativně nenáročná na přístrojové vybavení měřicí linky, nicméně podávané výsledky jsou přesné a dobře graficky reprezentovatelné. Zároveň je tato metoda vhodným mezistupněm mezi experimenty (experimentální analýzou) a výpočty prováděnými pomocí matematických modelů. O rostoucí popularitě optického vyhodnocování deformací a posunů pomocí korelace digitálního obrazu svědčí i mnoho publikací, včetně hojně citovaných článků v mezinárodních impaktovaných časopisech.
Cementové kompozity tvoří základ dnešní civilizace a stavebnictví; tradiční beton je nyní nejvíce vyráběným materiálem na světě s průměrnou spotřebu přes 1 m3 / osobu / rok. Vlastnosti těchto kompozitů lze měnit v širokém spektru dle potřeb - tlaková pevnost do 800 MPa, dotvarování, smrštění, odolnost proti vlivům prostředí či vznik trhlin. Předmět představuje víceúrovňový popis těchto cementových kompozitů, od atomární úrovně až po úroveň stavební konstrukce. Zahrnuje přehled experimentálních metod používaných k identifikaci vlastností, analytických a numerických metod pro modelování hydratace, přenos tepla, elasticity, dotvarování a pevnosti přes různé úrovně rozlišení. Předmět je doplněn o celou řadu inženýrských aplikací, na kterých byly tyto metody úspěšně použity - návrhy a optimalizace masivních betonových konstrukcí (oblouky s chlazením, základové bloky, návodní líce přehrad), cementobetonové dálniční kryty s prodlouženou trvanlivostí, stříkané betony s náhradou Portlandského cementu sulfovápenatými pojivy, inovované materiály odolné k trhlinkování, alkalicky-aktivované úletové popílky. Většina použitých numerických modelů byla implementována do open-source softwaru OOFEM, který můžete volně použít například pro vaši předpověď teplot během hydratace, analýzu napětí a trhlin včetně vlivu výztuže a okrajových podmínek.
Předmět je zaměřen na seznámení s moderními měřícími metodami a jejich návazností na výpočetní metody pro stanovení mikromechanických charakteristik a dále jejich uplatnění pro popis materiálů. V popředí zájmu jsou cementové kompozity a geopolymery. Předmět bude obsahovat základy z následujících oblastí: -Experimentální metody mikromechaniky- především nanoindentace, mikroskopie atomových sil a elektronová mikroskopie pro různé typy materiálů. -Metody stanovení mikromechanických vlastností pro heterogenní mikrostruktury v submikrónové oblasti. -Modely pro popis mikrostruktury stavebních materiálů. -Metody výpočtu vlastností kompozitu a homogenizace (analytické, MKP, FFT). -Kalorimetrie. -Praktická měření a aplikace na stavební materiály.
Kurz volně navazuje na předmět "Programování inženýrských výpočtů v MATLABu 1“. Snahou je rozvinout algortimizační schopnosti studentů při řešení jejich inženýrských nebo vědeckých projektů.
Pokročilý kurz programovacího jazyka C++ s ohledem na tvorbu programů pro řešení inženýrských úloh.
Doplňkové cvičení k předmětům SM02 a SMA1, kde bude výuka vysvětlována s důrazem na pochopení základních principů a jednoduchost. Výuka bude mít formu doučování k řádným cvičení s prostorem pro dovysvětlení řešené problematiky.
Doplňkové cvičení k předmětům 132SM3, 132SMA2 a 132SMR2, kde bude výuka vysvětlována s důrazem na pochopení základních principů a jednoduchost. Výuka bude mít formu doučování k řádným cvičení s prostorem pro dovysvětlení řešené problematiky.
1. Venkovské stavby v regionech Čech, Moravy a Slezka. 2. Problematika základových konstrukcí. 3. Problematika svislých konstrukcí. 4. Vodorovné konstrukce. 5. Nosné konstrukce střech. 6. Klenby, mostky, lávky. Pozornost je zaměřena k výše uvedeným tématům z hlediska příčin vzniku poruch, jejich diagnostikování, a možným způsobům provedení oprav.
Diagnostické systémy, monitorování stavebních konstrukcí a jejich uplatnění v diagnostice, měřicí linka a její členy, radarová interferometrie, korelace digitálního obrazu, tenzometrie a jejich aplikace v diagnostice, využití statické zatěžovací zkoušky, dynamické zatěžovací zkoušky, experimentální modální analýzy, validace a identifikace teoretických modelů existující stavby, vyšetřování trhlin, stanovení materiálových vlastností, experimentální postupy používané pro stanovení velikosti osových a předpínacích sil v konstrukčních prvcích stavebních konstrukcí.
Cementové kompozity tvoří základ dnešní civilizace a stavebnictví; tradiční beton je nyní nejvíce vyráběným materiálem na světě s průměrnou spotřebu přes 1 m3 / osobu / rok. Vlastnosti těchto kompozitů lze měnit v širokém spektru dle potřeb - tlaková pevnost do 800 MPa, dotvarování, smrštění, odolnost proti vlivům prostředí či vznik trhlin. Předmět představuje víceúrovňový popis těchto cementových kompozitů, od atomární úrovně až po úroveň stavební konstrukce. Zahrnuje přehled experimentálních metod používaných k identifikaci vlastností, analytických a numerických metod pro modelování hydratace, přenos tepla, elasticity, dotvarování a pevnosti přes různé úrovně rozlišení. Předmět je doplněn o celou řadu inženýrských aplikací, na kterých byly tyto metody úspěšně použity - návrhy a optimalizace masivních betonových konstrukcí (oblouky s chlazením, základové bloky, návodní líce přehrad), cementobetonové dálniční kryty s prodlouženou trvanlivostí, stříkané betony s náhradou Portlandského cementu sulfovápenatými pojivy, inovované materiály odolné k trhlinkování, alkalicky-aktivované úletové popílky. Většina použitých numerických modelů byla implementována do open-source softwaru OOFEM, který můžete volně použít například pro vaši předpověď teplot během hydratace, analýzu napětí a trhlin včetně vlivu výztuže a okrajových podmínek.
Studenti se seznámí s koncepcí lineární stability a pružnoplastického výpočtu únosnosti. Lineární stabilita - stanovení kritického zatížení, stanovení tvaru vybočení. Analýza konstrukcí podle teorie II. řádu - podmínky rovnováhy na deformované konstrukci, matice počátečních napětí. Pružnoplastická analýza konstrukcí - stanovení mezní únosnosti, stanovení průběhu vnitřních sil na mezi únosnosti, stanovení tvaru kolapsu na mezi únosnosti - statická přírůstková metoda, kinematická metoda. Řešení úloh stability a pružnoplastické analýzy v prostředí víceúčelového programu založeného na MKP.
Pokročilý kurz zaměřený na metodu konečných prvků. Formulace deskových prvků vzcházejících z Kirchhoffovy a Midlinovy hypotézy, deskové konstrukce na pružném podloží. Úvod do nelinárních problémů, geometrická a materiálová nelinearita, metody řešení nelineárních rovnic.
Předmět se věnuje základním numerickým metodám, které lze využít při řešení velkých soustav algebraických rovnic a okrajových či počátečních úloh. V souvislosti s řešením diferenciálních rovnic je představena metoda konečných diferencí a metoda konečných prvků z pohledu inženýra i matematika.
Tvorba statických modelu konstrukce, příprava vstupních dat, výpočet, vyhodnocení a kontrola výsledků. Řešení prutových konstrukcí, obloukových konstrukcí, stěn, desek, kleneb, krovů. Používané programy RFEM-Dlubal, SCIA Engineer.
Mezní únosnost rámových konstrukcí. Stabilitní analýza konstrukcí. Základy teorie 2.řádu. Nosníky a rošty na pružném podloží. Deskové a stěnové konstrukce. Základy řešení úloh dynamiky konstrukcí. Verifikace výsledků.
Stručný přehled historických kleneb a krovů. Jejich statické působení a nejčastější příčiny poruch. Možné způsoby sanace skutečných poruch včetně změn základových podmínek. Nejčastější statické poruchy panelových objektů. Exkurze do historické části Pražského hradu.
Tenzory, diferenciální operátory a jejich využití v mechanice, Gaussova a Greenova věta. Obecná struktura základních rovnic lineární a nelineární statiky, energie a dualita. Princip virtuálních prací (výkonů), variační principy (Lagrange, Castigliano, Hellinger-Reissner, Hu-Washizu) a jejich využití při popisu spojitých a diskrétních modelů prutových, deskových, stěnových a prostorových konstrukcí.
The students will be introduced to the method of digital image correlation (DIC) and its use in experimental mechanics. Hardware requirements will be discussed along with the introduction of essential algorithms and post-processing of results. The students will be actively engaged in experimental measurements and processing of results. Those interested in programming will be involved in development of open-source DIC codes. Besides DIC, the students will be introduced to numerical modeling in order to comprehend the meaning of the experimentally obtained data and become able to analyze them critically. The introduction of high-speed cameras and their use in experimental mechanics is also within the scope of the subject.
Pokročilé metody navrhování konstrukcí zatížených dynamickými účinky.
[1] Bittnar, Z.-Šejnoha. J.: Numerické metody mechaniky. Vydavatelství ČVUT Praha 1992.
[2] Humar, J.L.: Dynamics of Structures. A.A.Balkema Publishers 2002.
[3] Sucuoglu,H.-Akkar, S.: Basic Earthquake Engineering, Springer International Publishing 2014.
[4] Elsa,C.: Footbridge Vibration Design. Francis and Taylor 2009.
Advanced design methods of structures subjected to dynamic loading.
[1] Bittnar, Z.-Šejnoha. J.: Numerické metody mechaniky. Vydavatelství ČVUT Praha 1992.
[2] Humar, J.L.: Dynamics of Structures. A.A.Balkema Publishers 2002.
[3] Sucuoglu,H.-Akkar, S.: Basic Earthquake Engineering, Springer International Publishing 2014.
[4] Elsa,C.: Footbridge Vibration Design. Francis and Taylor 2009.
The course is intended for students who did not have the opportunity to study basic goals, tasks and elementary means of an experimental analysis during the course of the bachelor’s and master’s degree study. Within the course, students will familiarize with basic procedures and principles of the experimental analysis of building and civil engineering structures. The interpretation of the problems will include the overview of testing methods used to determine basic material properties, the description of experiments focused on observation of climate loads, the examples of verification and identification of theoretical models based on experimental results, the experiments realized on physical models for estimation of wind effects in wind tunnels and for investigation of earthquake effect on shake tables, the long term monitoring of building and civil engineering structures. The interpretation will further include the principles of preparation, realization and evaluation of static load tests realized on structural elements or whole structures, the basic methods used for an analysis of measured data obtained during dynamic tests, the principles of preparation, realization and evaluation of dynamic tests including an experimental modal analysis and a dynamic load test, the principles of experiments focused on evaluation and assessment of vibration effects on building structures from the view of the load capacity limit state and on users of building structures from the view of the serviceability limit state, the demonstration of several practical tasks.
[1] Compulsory literature: It is not prescribed.
[2] Recommended literature:
[3] - Maia at al.: Theoretical and Experimental Modal Analysis; Research Studies Press Ltd., John Wiley & Sons Inc., Exeter, 1997.
[4] - Relevant publications in professional journals indexed in Web of Science or Scopus.
Cílem předmětu je prohloubit základní poznatky z experimentální analýzy stavebních konstrukcí získané při předchozím studiu. Výklad bude složen z těchto částí - základní uspořádání měřicí linky používané při experimentech na stavebních konstrukcích, relativní snímače, absolutní snímače, tenzometry, zásady tenzometrických měření, základy stanovení nejistot výsledků měření, experimenty realizované na fyzikálních modelech, základy teorie podobnosti, modelové zákony, experimentální metody pro určení osových sil v táhlech, kabelech a závěsech, praktické příklady realizace (důvod provedení, uspořádání, způsob zpracování výsledků experimentu a základní závěry) statických zatěžovacích zkoušek, dynamických zkoušek a dlouhodobého monitorování stavebních konstrukcí.
The major goal of the course is to expand knowledge about experimental analysis of building and civil engineering structures obtained during master’s or doctoral degree study. Within the course, students will familiarize with the basic design of the static and dynamic experiments applied on building and civil engineering structures, relative sensors, absolute sensors, strain gauges, principles of strain measurement by means of strain gauges, basics of estimating measurement uncertainty, experiments realized on physical models, basics of the similarity theory, model laws, experimental methods for axial tensile force determination in rods, cables and stays, static and dynamic load tests and long term monitoring realized on building and civil engineering structures illustrated on practical examples (real reasons for realization, arrangement of experiments, ways of processing data, basic conclusions), the demonstration of practical tasks.
[1] Povinná literatura: Není předepsána.
[2] Doporučená literatura:
[3] Maia at al.: Theoretical and Experimental Modal Analysis; Research Studies Press Ltd., John Wiley & Sons Inc.,
[4] Exeter, 1997.
[5] Dyrbye, C. – Hansen, S. O.; Wind Loads on Structures; John Wiley & Sons Inc., Chichester, 1997.
[6] Relevantní články v odborných časopisech indexovaných v databázi Web of Science nebo Scopus.
Studenti budou seznámeni s metodou korelace digitálního obrazu, jejím využití v experimentální mechanice, měřicí linkou, výpočetními algoritmy a interpretací výsledků. Bude podporováno aktivní zapojení studentů při provádění a vyhodnocování experimentů. V případě zájmu budou studenti zapojeni do vývoje nových algoritmů a open-source softwaru. Kromě DIC se studenti seznámí s numerickým modelováním, aby pochopili význam naměřených dat a osvojili si schopnost na výsledky kriticky nahlížet. Součástí bude i představení vysokorychlostních kamer a práce s nimi, včetně pořízení záznamu při experimentu a následné zpracování záznamu.
[1] M. A. Sutton, J. J. Orteu, H. W. Schreier, Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements: Basic Concepts, Theory and Applications, Springer Verlag, 2009.
[2] B. Pan, K. Qian, H. Xie, A. Asundi, Two-dimensional digital image correlation for in-plane displacement and strain measurement: a review, Measurement Science and Technology 20 (2009), 062001.
Cílem je ozřejmit základní vlastnosti anizotropních a heterogenních materiálů, filozofii jejich řešení a způsoby homogenizace. Mikro-, mezo-, makro-, pohled na složené materiály. Hillova teorie kompozitů. Variační formulace, Hashin-Shtrikmanův variační princip, důsledky pro metody homogenizace kompozitů. Vlastní pnutí, Eshelbyho síly, metoda Mori-Tanaka, self-consistent, penalizační metoda. Aplikace, válcové skořepiny, deskostěnové konstrukce, vybrané stavební konstrukce (tunely, zemní konstrukce atd.).
[1] Povinná literatura:
[2] Procházka, P, Základy mechaniky složených materiálů, Academia 2001
[3] Válek, MJ, Procházka PP: Overall material properties of debonding composites, CTU in Prague 2009
[4]
[5] Doporučená literatura:
[6] Procházka, PP, Válek, MJ: Optimization of composite structures CTU in Prague 2012
The aim is to explain basic properties of anisotropic and heterogeneous materials, philosophy of their solution and ways of homogenization. Micro-, meso-, macro-, view of composite materials. Hill''s theory of composites. Variation formulation, Hashin-Shtrikman''s variation principle, consequences for the methods of homogenization of composites. Tension, Eshelby tractions, Mori-Tanaka method, self-consistent, penalty method. Applications, cylindrical shells, deskframe structures, selected building structures (tunnels, underground constructions, etc.).
[1] Povinná literatura:
[2] V. K. Srivastava, Ulrich Gabbert, Harald Berger: Representative Volume Element Analysis for the Evaluation of Effective
[3] Material Properties of Fiber and Particle Loaded Composites with Different Shaped Inclusions, chapter in: Mechanics of
[4] Time-Dependent Materials and Processes in Conventional and Multifunctional Materials, Volume 3, May 2011
[5] Válek, MJ, Procházka PP: Overall material properties of debonding composites, CTU in Prague 2009
[7] Doporučená literatura:
Principy transmisní a reflexní optické mikroskopie. Polarizace světla a její využití při fázové analýze pevných látek. Technika polarizační optické mikroskopie a její aplikace ve výzkumu stavebních materiálů. Příprava vzorků. Principy elektronové mikroskopie a mikroanalýzy. Generování elektronů a jejich interakce se zkoumanými objekty, detekce a interpretace dílčích sekundárních emisí. Scanovací (SEM) a transmisní elektronová mikroskopie (TEM), prvková mikroanalýza (EDX/WDX) a elektronová difrakce (EBSD-O.I.M.). Přehled nejužívanějších dostupných technik ESEM, EDX, WDX, O.I.M). Aplikace SEM a EDAX ve výzkumu stavebních materiálů. Příprava vzorků. RTG (X-ray) fázová a strukturní analýza. Principy RTG analýzy a její aplikace ve strukturním a fázovém výzkumu stavebních materiálů. Fázová identifikace, přednostní strukturní uspořádání a RTG strukturní analýza deformací materiálů. Příprava vzorků.
[1] Ekertová, L.- Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů. - Elektronová mikroskopie a difrakce. - ACADEMIA.
[2] Kraus, Ivo (2003): Struktura a vlastnosti krystalů. ACADEMIA.
[4] Král, J - Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů - Iontové a speciální metody. - ACADEMIA.
Fundamentals of transmission a reflexion optical microscopy. Polarization of light and its application in the phase study of the materials. The sample preparation for microscopical research. Fundamentals of scannig electron microscopy and microanalysis. Electron sources and eletron interaction with matter, detection of secondary signals and interpretation of secondary emissions. Scannig (SEM) a transmission electron microscopy (TEM), elementary microanalysis (EDS/WDS) a electron diffraction (BESD-O.I.M.). The outline of the most applications SEM, ESEM, EDS, WDS, O.I.M). Implementation of SEM and EDS in material research. The sample preparation. X-ray phase diffraction and structural analysis. The fundamentals of XRD analysis and its application in the structural and phase exploration of construction materials. Phase identiffication, preffered orientational textural arangement and XRD textural analysis of stress and deformation. The sample preparation.
[1] Ekertová, L.- Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů. - Elektronová mikroskopie a difrakce. - ACADEMIA.
[2] Kraus, Ivo (2003): Struktura a vlastnosti krystalů. ACADEMIA.
[4] Král, J - Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů - Iontové a speciální metody. - ACADEMIA.
V rámci předmětu budou probrány numerické přístupy k modelování heterogenních materiálů, s důrazem na následující témata: 1. Shrnutí metody konečných prvků pro úlohy pružnosti a stacionárního vedení tepla 2. Metoda asymptotického rozvoje pro vedení tepla a pružnosti 3. Numerická homogenizace prvního řádů pro úlohy pružnosti 4. Numerická homogenizace prvního řádů pro úlohy vedení tepla a termoelasticitu 5. Homogenizace nelineárních úloh s aplikacemi na nelineární vedení tepla a pružnost 6. Dvojúrovňové simulace – základní principy a jejich implementace, řešení úloh pružnosti a vedení tepla 7. Redukované modely, kombinace výpočetní homogenizace a mikromechaniky Jednotlivé přednášky budou vedeny v angličtině.
The course will cover numerical methods for multiscale modeling of heterogenous materials, with emphasis on: 1. Overview of the finite element method for elasticity and heat conduction 2. Introduction to the method of asymptotic expansion for heat conduction and elasticity 3. First-order computational homogenization for elasticity 4. First-order computational homogenization for heat conduction and thermo-elasticity 5. Homogenization nonlinear problems -- application to non-linear conduction and elasticity 6. Two-scale simulations -- basic principles and implementation strategy, applications Reduced-order models, combining computational homogenization with micromechanics
The course is devoted to the measurements and modeling of basic laboratory tests using the finite element method. Attention is concentrated on the description of nonlinear response of soil with the help of traditional material models. Knowledge gained from the modeling of simple laboratory tests will be exploited in the analysis of selected geotechnical structures. All numerical simulations will be performed employing the GEO5 FEM software package.
[1] D. M. Potts and L. Zdravkovic, Finite element analysis in geotechnical engineering, application. Thomas Telford Publishing, 2001.
[2] D. M. Potts and L. Zdravkovic, Finite element analysis in geotechnical engineering, theory. Thomas Telford Publishing, 1999.
Předmět je zaměřen na modelování časově závislých úloh v geomechanice. Pokročilá laboratorní měření ve štole Josef budou doplněna numerickým modelováním metodou konečných prvků. Předmět je rozdělen do 4 tematických okruhů: (i) Transport tepla, (ii) Ustálené proudění podzemní vody, (iii) Neustálené proudění podzemní vody, (iv) Sdružený problém transportu vody v plně nasyceném deformujícím se tělese – konsolidace. Numerické modelování bude provedeno v programech GEO5 MKP a SIFEL. Předmět bude vyučován v českém a anglickém jazyce.
The course is devoted to the modeling of time-dependent problems in geomechanics. Advanced laboratory measurements in gallery Josef will be accompanied by numerical modeling using the finite element method. The course covers 4 different topics: (i) Heat transport, (ii) Steady state ground water flow, (iii) Transient ground water flow, (iv) Coupled mechanical and ground water flow in fully saturated deformable soil body – consolidation. Numerical modeling will be performed employing the GEO5 FEM and SIFEL software packages.
[1] D. M. Potts and L. Zdravkovic, Finite element analysis in geotechnical engineering, application. Thomas Telford Publishing, 2001.
[2] D. M. Potts and L. Zdravkovic, Finite element analysis in geotechnical engineering, theory. Thomas Telford Publishing, 1999.
Předmět je zaměřen na seznámení s moderními měřícími metodami a jejich návazností na výpočetní metody pro stanovení mikromechanických charakteristik a dále jejich uplatnění pro popis materiálů. V popředí zájmu jsou cementové kompozity a geopolymery. Předmět bude obsahovat základy z následujících oblastí: -Experimentální metody mikromechaniky- především nanoindentace, mikroskopie atomových sil a elektronová mikroskopie pro různé typy materiálů. -Metody stanovení mikromechanických vlastností pro heterogenní mikrostruktury v submikrónové oblasti. -Modely pro popis mikrostruktury stavebních materiálů. -Metody výpočtu vlastností kompozitu a homogenizace (analytické, MKP, FFT). -Kalorimetrie. -Praktická měření a aplikace na stavební materiály.
The subject is focused on familiarization with modern measuring methods and their connection to calculation methods for determining micromechanical characteristics and their application for the description of materials. Cement composites and geopolymers are in the forefront of interest. The course will include the basics of the following areas: -Experimental methods of micromechanics - mainly nanoindentation, atomic force microscopy and electron microscopy for different types of materials. -Methods for determining micromechanical properties for heterogeneous microstructures in the submicron region. -Models for describing the microstructure of building materials. -Methods for calculating composite properties and homogenization (analytical, FEM, FFT). -Calorimetry. -Practical measurements and application to building materials.
[1] Joseph I. Goldstein, Dale E. Newbury, Joseph R. Michael, Nicholas W.M. Ritchie, John Henry J. Scott, David C. Joy, Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis, Springer 2003.
[2] Bert Voigtländer, Scanning Probe Microscopy: Atomic Force Microscopy and Scanning Tunneling Microscopy (NanoScience and Technology) Springer, 2015
[3] Fischer-Cripps, Anthony C., Nanoindentation, Mechanical Engineering Series, Springer, 2nd ed. 2004, XXII, 264 p.
[4] M L. Oyen, Handbook of Nanoindentation: With Biological Applications, Pan Stanford Publishing, 2010
[5] W.C. Oliver and G.M. Pharr, An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments, Journal of Materials Research, Volume 7 / Issue 06 / 1992, pp 1564-1583
[6] J. Němeček, Nanoindentation of Heterogeneous Structural Materials. 1. ed. Praha: ČVUT v Praze, 2010. 99 p. ISBN 978-80-01-04501-5.
The objective of the course is to deliver an introduction to numerical methods for solving partial differential equations, with particular focus on finite element method. It is suitable for students without previous knowledge in the field. It consists of the two main parts: - overview and derivation of fundamental equations for theory of elasticity and heat transfer, introduction to method of weighted residuals, strong and weak solution, choice of approximation and weight functions. - application of finite element and finite difference method to solution of selected problems from engineering practice (1D elasticity, beams, grids on elastic foundation, plates on elastic foundation, 1D and 2D stationary and transient heat transfer). The students will not only understand theoretical aspects of the methods, but will use and further develop prototype implementations in Matlab to understand the algorithmic aspects of the methods. During the seminars, the students will individually or in a small teams solve selected problems, interpret and discuss results.
[1] Fish, Belytschko, A First Course in Finite Elements, Wiley, 2007
[2] Z. Bittnar, J. Šejnoha: Numerical Methods in Structural Mechanics, ASCE Publications, 1996
Cílem předmětu je prohloubit základní poznatky z aplikace metody konečných prvků pro řešení pokročilých problémů (desky, skořepiny, interakce s podložím). Dále budou probírány metody řešení úloh lineární stability a dynamiky (lineární stabilita, vlastní a vynucené kmitání) a úvod do řešení geometricky a materiálově nelineárních úloh (teoretický základ, míry deformace, limitní a bifurkační body na zatěžovací dráze, metody řešení nelineárních úloh, přímá a nepřímá kontrola zatěžovámí). Budou diskutovány algoritmické a implementační aspekty metody konečných prvků. V rámci seminářů budou studenti využívat prototypové implementace v prostředí matlab/octave ilustrující problematiku na vybraných příkladech a diskutovat výsledky. V rámci předmětu budou studenti řešit samostatné nebo týmové úlohy
The objective of the course is to extend basic knowledge of numerical methods for solving PDEs and particularly finite element method towards their advanced applications in engineering. The course will focus on problems of geometrically and materially nonlinear static (theoretical framework, linearization, algorithmic aspects, solution methods – direct and indirect control, plasticity and damage based models). Introduction to Isogeometric analysis, eXtended finite element method, mesh generation and efficient methods for solution sparse linear systems. The students will not only understand theoretical aspects of the methods, but will use and further develop prototype implementations in Matlab to understand the algorithmic aspects of the methods. During the seminars, the students will individually or in a small teams solve selected problems, interpret and discuss results.
[1] Fish, Belytschko, A First Course in Finite Elements, Wiley, 2007
[2] Z. Bittnar, J. Šejnoha: Numerical Methods in Structural Mechanics, ASCE Publications, 1996
[3] A. Ibrahimbegovic: Nonlinear Solid Mechanic, Springer Netherlands, 2009
[4] M.A.Crisfield: Non-Linear Finite Element Analysis of Solids and Structures, John Wiley & Sons, 2003.
Cílem je ozřejmit přístupy a metody optimalizace stavebních konstrukcí a s nimi spojené výpočetní modely. Typy optimalizace stavebních konstrukcí, variační formulace, vybrané optimalizační metody, užití moderních numerických metod - MKP, MHP, SPH, semianalytické metody, modely prutových a deskostěnových konstrukcí. Nelineární optimalizace, pružněplastická analýza, vzpěr. Vlastní pnutí, analýza transformačního pole. Aplikace, modelování ocelových mostů, kontaktní problémy (potrubní tahy, zemní svahy, tunelové obezdívky).
[1] Povinná literatura:
[2] Procházka, PP, Válek, MJ: Optimization of composite structures CTU in Prague 2012
[3] Benzoe, MP, Sigmund, O: Topology optimization, Sprinter 2003
The aim is to clarify the approaches and methods of optimization of building structures and their associated computational models. Types of optimization of building structures, variation formulations, selected optimization methods, using modern numerical methods - FEM, BEM, SPH, semianalytical methods, models of rod and plate structures. Nonlinear optimization, plastic analysis, buckling. Eigenparameters, transformation field analysis. Application, modeling of steel bridges, contact problems (piping, slopes, tunnel lining).
[1] Povinná literatura:
[2] Procházka, PP, Válek, MJ: Optimization of composite structures CTU in Prague 2012
[3] Doporučená literatura:
[4] Benzoe, MP, Sigmund, O: Topology optimization, Sprinter 2003
1. Terminologie 2. Teorie - Pravděpodobnost, matematická statistika, spolehlivost 3. Analýza a posouzení rizika - Identifikace rizika - Kvantifikace rizik - Numerické nástroje a metody - Klasická statistická inference - Bayesovská inference - Metody Monte Carlo 4. Řízení rizika - Analýza rozhodování - Teorie užitku v analýze rozhodování
[1] David Vose, Risk Analysis: A Quantitative Guide, 3rd Edition, Wiley, 2008
[2] Michael Rees, Business Risk and Simulation Modelling in Practice Using Excel VBA and RISK, Wiley, 2015
1. Terminology 2. Theory - Probability and mathematical statistics, Reliability 3. Risk analysis/assessment - Hazard identification - Risk quantification - Tools and numerical methods - Classical statistical inference - Bayesian inference - Monte Carlo methods 4. Risk management - Decision analysis - Utility theory in decision analysis
[1] David Vose, Risk Analysis: A Quantitative Guide, 3rd Edition, Wiley, 2008
[2] Michael Rees, Business Risk and Simulation Modelling in Practice Using Excel VBA and RISK, Wiley, 2015
In this course, which is taught exclusively in English, attention is paid to the structure of a scientific or technical paper, to grammatical and stylistic aspects and to the creative scientific writing process from manuscript preparation up to its publication (including the selection of an appropriate journal and the manuscript submission and review process). Other topics covered in the course include effective search for and processing of information sources in a network environment, exploitation of library, open-access and other resources and tools, citation rules and publication ethics. Students get acquainted with citation managers, manuals of style, typesetting rules and tools for the preparation of a technical manuscript in LaTeX. Basic information on bibliometric tools and evaluation of scientific output is also provided.
Předmět vysvětluje metody diagnostiky identifikace a stavu historických materiálů, předmětů, konstrukcí a objektů s využitím aplikace tradičních i průlomových technologií. Seznamuje studenty s postupy stavebně technické inspekce památek a možnostmi i limity moderních analytických i diagnostických přístrojů. V rámci laboratorních praktik poskytuje možnost osvojení základních praktických dovedností pro nedestruktivní a šetrně destruktivní zkoušení materiálových vlastností či identifikaci skrytých defektů památek. Zabývá se i speciálními metodami zjišťování efektivnosti a životnosti konzervačních zásahů na památkách, metodami dlouhodobého sledování chování materiálů a konstrukcí vystavených opakovanému namáhání a vlivům prostředí i metodami pořizování dokumentace stavu památek.
Předmět studenty seznámí se základy tenzorového počtu a jeho využitím při zápisu a řešení inženýrských úloh. Konkrétní příklady se budou týkat jak mechaniky poddajných těles a tekutin, tak i transportních úloh (např. vedení tepla a vlhkosti). První část semestru bude věnována zavedení tenzorů jakožto lineárních zobrazení, algebraickým operacím s tenzory, tenzorovým polím a jejich diferenciaci a přechodům mezi objemovými a povrchovými integrály založenými na Greenově nebo Gaussově větě. Ve druhé části se tyto matematické nástroje použijí k elegantnímu zápisu a analýze nejrůznějších fyzikálních problémů s ohledem na aplikace ve stavebním inženýrství. Výuka bude kombinovat formu přednášky a semináře. Velký důraz bude kladen na problémy zadávané studentům jako domácí úkoly, které budou sloužit jako podklady pro prezentace a diskusi během seminářů. Cílem předmětu je předat studentům nejen konkrétní znalosti, ale také rozvinout jejich schopnost samostatného myšlení a kritické analýzy. Zároveň jim zběhlost v práci s tenzorovými veličinami výrazně usnadní studium moderní odborné literatury v celé řadě oblastí.
This course covers the fundamentals of tensor algebra and calculus and demonstrates the power of tensor notation applied to formulation and solution of engineering problems. Selected examples cover solid and fluid mechanics, as well as heat and mass transport problems. The first part of the course is devoted to the definition of tensors, understood as linear mappings, to algebraic operations with tensors, to tensor fields and their differentiation, and to transformations between volume and surface integrals based on the Green and Gauss theorems. In the second part, it is shown how these mathematical tools enable an elegant description and analysis of various physical problems, with focus on applications in civil and mechanical engineering. The classes combine lectures and seminars, with emphasis on problems assigned as homework, which form the basis of presentations and discussions in class. The objective is not only to transfer specific knowledge, but also to develop the students‘ aptitude for independent thinking and critical analysis. At the same time, mastering of tensorial notation by the students will greatly facilitate their future reading of modern scientific literature in many fields of research.
[1] • Lecture notes prepared by the instructor
[2] • M. Itskov: Tensor Algebra and Tensor Analysis for Engineers, Springer 2013
[3] • D. A. Danielson: Vectors and Tensors in Engineering and Physics, 2nd ed., Westview Press 2003
Látka je rozdělena do tří tematických celků: (i) Důležité vztahy a věty z teorie pravděpodobnosti a matematické statistiky, (ii) Metody analýzy spolehlivosti konstrukcí (analytické a simulační), (iii) Pokročilé metody spolehlivostní analýzy využívající bayesovské inference ve spojení s metodami MCMC. Rozpis po týdenních blocích: 1:Základní vztahy, pojmy a definice, 2. Vybraná rozdělení pravděpodobnosti a důležité nerovnosti, 3. Transformace hustoty pravděpodobnosti (jedna a více proměnných), 4. Spolehlivost jednoduchých konstrukcí, 5. Vývoj spolehlivosti v čase, 6. Spolehlivostní modely a metody řešení, 7. Obnovované systémy, 8. Uplatnění teorie v normách EC, 9. Analytické metody řešení spolehlivosti, 10. Simulační metody, 11. Simulace typu Monte Carlo, 12. Vzorkování MCMC (Markov chain-Monte Carlo, Bayesova statistická metoda).
The covered material splits into three blocks: (i) Important relations and theorems necessary in the area of the theory of reliability and mathematical statistics, (ii) Analytical and simulation methods to analyze reliability of structures, (iii) Advanced methods of reliability analysis exploiting the Bayesian inference in conjunction with MCMC simulation. List of lectures: 1. Basic relations, definitions and notation, 2. Selected probability distributions and important inequalities, 3. Transformation of probability density function (one and more variables), 4. Reliability of simple structures, 5. Evolution of reliability in time, 6. Reliability and solution methods, 7. Renewable systems, 8. Reflection of the theory in EC standards, 9. Analytical methods to address reliability, 10. Simulation methods, 11. Monte Carlo type simulation, 12. MCMC sampling (Markov chain-Monte Carlo, Bayesian statistical method).
In this course, which is taught exclusively in English, attention is paid to the structure of a scientific or technical paper, to grammatical and stylistic aspects and to the creative scientific writing process from manuscript preparation up to its publication (including the selection of an appropriate journal and the manuscript submission and review process). Other topics covered in the course include effective search for and processing of information sources in a network environment, exploitation of library, open-access and other resources and tools, citation rules and publication ethics. Students get acquainted with citation managers, manuals of style, typesetting rules and tools for the preparation of a technical manuscript in LaTeX. Basic information on bibliometric tools and evaluation of scientific output is also provided.
[1] • Lecture notes and support materials prepared by the instructors
[2] • Strunk, W. and E. B. White. The Elements of Style. London: Macmillian, 1999.
[3] • Turabian, K. and W. A. Booth. Manual for Writers of Research Papers, Theses, and Dissertations: Chicago Style for Students and Researchers. 8th ed. Chicago: University of Chicago Press, 2013.
[4] • Alley, M. The Craft of Scientific Presentations: Critical Steps to Succeed and Critical Errors to Avoid. New York, NY: Springer, 2007.
Materiálová nelinearita, mezní únosnost, křehký a plastický materiál. Mezní stav únosnosti, přírůstková metoda, tuhoplastická analýza, příklady. Přírůstková metoda a metoda počátečních napětí, limitní bod. Aplikace na ocelové prutové a deskostěnové konstrukce. Geometrická nelinearita: Základy teorie konečných deformací. Malé deformace a konečné rotace. Metody řešení soustav nelineárních rovnic metody konečných prvků.
[1] Povinná literatura:
[2] Bittnar, Z. , Šejnoha, J. Numerical methods in structural mechanics, ASCE Press-Thomas Telford, 1996
[3] Plešek, J. Nelineární mechanika kontinua s příklady, Ústav termomechniky ČSAV a Strojní fakulta ČVUT, 2015
[5] Doporučená literatura:
The assignment of the final thesis is always individual based on the agreement of the teacher and the student. The vast majority of assignments are connected with the scientific and research activities of the respective employee. The output of the solution may be a brief research study of the given problem, experimental activity, programming and others according to the respective assignment.
[1] in accordance with the specification
Zadání závěrečné práce je vždy individuální na základě dohody pedagoga se studentem. Naprostá většina zadání je spojena s vědecko-výzkumnou činností příslušného pracovníka. Výstupem řešení může být stručná rešeršní studie dané problematiky, experimentální činnost, programování a další dle příslušného zadání.
[1] Literatura a studijní materiály jsou vždy doporučeny příslušným vyučujícím. Nejčastěji vycházejí z odborných článků, knih a současného stavu poznání příslušného obou.
Zadání závěrečné práce je vždy individuální na základě dohody pedagoga se studentem. Naprostá většina zadání je spojena s vědecko-výzkumnou činností příslušného pracovníka. Výstupem řešení může být stručná rešeršní studie dané problematiky, experimentální činnost, programování a další dle příslušného zadání.
[1] Literatura a studijní materiály jsou vždy doporučeny příslušným vyučujícím. Nejčastěji vycházejí z odborných článků, knih a současného stavu poznání příslušného obou.
The assignment of the final thesis is always individual based on the agreement of the teacher and the student. The vast majority of assignments are connected with the scientific and research activities of the respective employee. The output of the solution may be a brief research study of the given problem, experimental activity, programming and others according to the respective assignment.
[1] in accordance with the specification
Předmět předchází diplomové práci a připravuje studenty na psaní budoucí práce. Zadání závěrečné práce je vždy individuální na základě dohody pedagoga se studentem. Naprostá většina zadání je spojena s vědecko-výzkumnou činností příslušného pracovníka. Výstupem řešení může být stručná rešeršní studie dané problematiky, experimentální činnost, programování a další dle příslušného zadání.
Dle zadání diplomové práce.
[1] Specifikováno při zadání DP.
The course is devoted to vibration of structures caused by various types of load.
Základy teorie kmitání, dynamické zatížení. Vlastní a vynucené kmitání soustav s jedním stupněm volnosti. Tlumené kmitání. Metody řešení kmitání diskrétních soustav.
Experimenty zaměřené na sledování velikosti klimatických zatížení stavebních konstrukcí (zatížení větrem, sněhem, teplotou), diagnostika stavebních konstrukcí, zkoušky prováděné na fyzikálních modelech stavebních konstrukcí (zákony modelové podobnosti, simulace zemětřesení na vibračních stolech, simulace účinků větru ve větrných tunelech, statické zatěžovací zkoušky na fyzikálních modelech), monitorování stavebních konstrukcí, statické zatěžovací zkoušky (pozemní stavby, průmyslové stavby, mostní objekty), dynamické zatěžovací zkoušky a dynamické informativní zkoušky (pozemní stavby, průmyslové stavby, mostní objekty, lávky pro chodce, účinky technické seizmicity, hodnocení nepříznivých účinků kmitání na lidský organizmus, posuzování vlivu kmitání stavby na instalovaná technologická zařízení).
Experiments aimed at monitoring the magnitude of climatic loads on building structures (wind, snow, temperature loads), diagnostics of building structures, tests carried out on physical models of building structures (laws of model similarity, simulation of earthquakes on shake tables, simulation of wind effects in wind tunnels, static load tests on physical models), monitoring of building structures, static load tests (civil engineering structures, industrial structures, bridge structures), dynamic load tests and dynamic informative tests (civil engineering structures, industrial structures, bridge structures, footbridges, effects of technical seismicity, assessment of adverse effects of vibrations on the human body, assessment of the effect of vibrations of the structure on installed technological equipment).
Fundamentals of transmission and reflexion optical microscopy. Polarization of light and its application in the phase study of materials. The sample preparation for microscopical research. Fundamentals of scannig electron microscopy and microanalysis. X-ray phase diffraction and structural analysis. The fundamentals of XRD analysis and its application in the structural and phase exploration of building materials.
[1] 1.Ekertová, L.- Frank, L.: Metody analýzy povrchů. - Elektronová mikroskopie a difrakce. - ACADEMIA, 2003., 2.Kraus, Ivo: Struktura a vlastnosti krystalů. ACADEMIA, 2003., 3.Král, J., Frank, L.: Metody analýzy povrchů - Iontové a speciální metody. -ACADEMIA, 2003., ., EMIA.ACADEMIAACADEMIA., Král, J - Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů - Iontové a speciální metody. - ACADEMIA.,
Předmět se zabývá základní elastoplastickou analýzou průřezů a konstrukcí. Jednoosá napjatost - vliv teploty, staticky neurčité případy, přetvoření prutu, rozdělení napětí. Ohyb prutu - prostý a šikmý ohyb, kombinace s osovou silou, napětí, jádro průřezu. Ideálně elastoplastický model materiálu pro jednoosou napjatost, mezní plastický stav průřezů a konstrukcí. Stabilita prutů, perfektní a imperfektní prut. Rovinná napjatost - transformace napětí, hlavní napětí, Mohrova kružnice, hlavní napětí. Smykové napětí - smyk za ohybu. Kroucení kruhových, masivních a tenkostněnných průřezů.
[1] M. Jirásek, V. Šmilauer, J. Zeman: Pružnost, pevnost, plasticita. Elektronická verze skript, 2023
[2] J. Bittnarová a kol.: Pružnost a pevnost. Příklady, Ediční středisko ČVUT, Praha 2008
[3] J. Šejnoha a J. Bittnarová: Pružnost a pevnost, Ediční středisko ČVUT, Praha 2006
[4] S. Šmiřák: Pružnost a plasticita I, PC‐DIR, Brno 1999
Základy teorie pružnosti: napjatost a přetvoření přímých prutů namáhaných tahem/tlakem, ohybem a volným kroucením, mezní plastická únosnost prutu při ohybu, kritická zatížení a vzpěrné délky přímých tlačených prutů. Základní předpoklady, veličiny a rovnice pro popis napjatosti a přetvoření v 3D kontinuu, deskách a stěnách.
[1] Studijní opory připravené vyučujícími dostupné online:
[2] https://mech.fsv.cvut.cz/homeworks/student/
[3] http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/index.php/Department_of_Mechanics:_Student%27s_corner
[4] https://moodle-vyuka.cvut.cz/
[5] Jíra A. a kol.: Sbírka příkladů pružnosti a pevnosti, FSv ČVUT, 2021 (online)
[6] Šejnoha J., Bittnarová J.: Pružnost a pevnost 10. Vyd. ČVUT Praha 2003. ISBN: 80-01-02742-2.
[7] Šejnoha J., Bittnarová J.: Pružnost a pevnost 20. Vydavatelství ČVUT Praha 2003. ISBN: 80-01-02709-0.
[8] Bittnarová a kol.: Pružnost a pevnost. Příklady. Vydavatelství ČVUT Praha 2003. ISBN: 80-01-02743-0.
[9] Bittnarová a kol.: Pružnost a pevnost 20. Příklady. Vydavatelství ČVUT Praha 2004. ISBN: 80-01-03082-2.
[10] Megson T. H. G.: Structural and Stress Analysis. Jordan Hill, UNITED KINGDOM: Elsevier Science & Technology 2005. ISBN: 978-0-08-045534-1.
V kurzu se studenti seznámí se základními principy mechaniky a jejich užitím při výpočtu napětí v prutech a stability prutů. Dále bude zmíněna typologie stěn a desek včetně zatížení a základních předpokladů pro řešení konstrukcí na počítači.
[1] Bittnarová, Šejnoha: Pružnost pevnost přednášky, 2006, ISBN:80-01-02742-2
[2] !Bittnarová, Fajman, Kalousková, Šejnoha: Pružnost Pevnost 10 cvičení, 2000, ISBN:80-01-01635-8
[3] !Bittnarová, Fajman, Kalousková, Šejnoha: Pružnost Pevnost 20 cvičení, 2000, ISBN:80-01-01835-0
[4] !Fajman, Kruis: Zatížení a spolehlivost,2008, ISBN:978-80-01-04112-3
Zadání projektu je vždy individuální na základě dohody pedagoga se studentem. Naprostá většina zadání je spojena s vědecko-výzkumnou činností příslušného pracovníka. Výstupem řešení může být stručná rešeršní studie dané problematiky, experimentální činnost, programování a další dle příslušného zadání.
Focus on complex approach to practic design, analysis and optimalization of multi-storey or long-span building structures, or their reconstruction. Analysis of load, functional and technologic requirements, design of load-bearing system alternatives including foundations, preliminary bearing elements dimensions calculation, choice of most suitable version. Detailed statical design of chosen version, calculation, technical report and drawings. Check of bearing and non-bearing structures interaction and assembly techniques. Public presentation.
Síly v bodě, síly působící na těleso a desku, moment síly k bodu, k ose. Soustavy sil. Podepření tělesa a desky, reakce. Složené soustavy v rovině. Příhradové konstrukce. Vnitřní síly a jejich průběhy na rovinných prutových konstrukcích a složených soustavách. Vnitřní síly a jejich průběhy na prostorové prutové konstrukci. Definice normálového napětí a předpoklady o jeho rozložení v průřezu. Geometrie hmot a rovinných obrazců, těžiště a momenty setrvačnosti.
[1] Jíra, D. Jandeková, A. Hlobilová, E. Janouchová a L. Zrůbek: Sbírka příkladů stavební mechaniky, Praha: ČVUT, 2017. 116 s. ISBN 978-80-01-06301-9, URL: http://mech.fsv.cvut. cz/wiki/index.php/File:Sbirka_prikladu_SUK.pdf
[2] V. Kufner a P. Kuklík. Stavební mechanika 10. Vyd. 2. Praha: ČVUT, 2000. 166 s. ISBN 80-01-02215-3.
[3] V. Kufner a P. Kuklík. Stavební mechanika 20. Vyd. 2. Praha: ČVUT, 2001. 137 s. ISBN 80-01-02346-X.
[4] P. Kabele, M. Polák, D. Rypl a J. Němeček: Stavební mechanika 1. Příklady, ČVUT, 2009. 81 s. SBN: 978-80-0104-282-3
[5] :http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/index.php/Department_of_Mechanics:_Student''s_corner
Předmět se zabývá základní elastickou analýzou staticky neurčitých konstrukcí. V první části se zavádí energie deformace, princip virtuálních sil, přetvoření na staticky určitých konstrukcích. Maxwellova a Bettiho věta. Silová metoda a její aplikace na staticky neurčité příhradové konstrukce, spojité nosníky, rámy, uzavřené rámy. Symetrické konstrukce se symetrickým a antimetrickým zatížením. Vliv účinků teploty a předepsaných přemístění podpor. Matice poddajnosti konstrukce. Druhá část předmětu probírá princip virtuálních posunů a deformační metodu. Matice tuhosti prutu, nesilové účinky, statická kondenzace, matice tuhosti konstrukce a lokalizace. Počítačové řešení základních typů konstrukcí. Třetí část předmětu se zabývá analýzou desek a zjednodušenými metodami řešení křížem pnutých desek.
[1] P. Konvalinka et al.: Analýza stavebních konstrukcí - příklady, ČVUT, 2009
[2] V. Kufner, P. Kuklík: Stavební mechanika 30, ČVUT, 1998
[3] P. Kuklík, V. Blažek, V. Kufner: Stavební mechanika 40, ČVUT, 2002
[4] J. Kadlčák, J. Kytýr: Statika stavebních konstrukcí II., VUTIUM, 2009
[5] T.H.G. Megson: Structural and Stress Analysis, Elsevier, 2005
1. Newtonovy zákony, rovnováha sil, momenty, reakce hmotného bodu. 2. Vazby tuhých desek a hmotných bodů. Výpočet reakcí tuhé desky. 3. Spojité zatížení, výpočet reakcí a vazeb na složených soustavách. 4. Výpočet reakcí na příhradových konstrukcích. Vnitřní síly příhradových konstrukcí, metoda styčných bodů a průsečná metoda. 5. Vnitřní síly na přímých nosnících. 6. Vnitřní síly na lomených a šikmých nosnících. 7. Reakce na prostorové konzole a výpočet vnitřních sil prostorové konzoly. 8. Vnitřní síly na rovinných složených soustavách. 9. Výpočty polohy těžiště na rovinných obrazcích. Momenty setrvačnosti a elipsa setrvačnosti. 10. Analýza napětí průřezu zatíženého normálovou sílou a momentem.
[1] Dostupné na stránce předmětu SMR1. https://mech.fsv.cvut.cz/student
1. Princip virtuálních prací. 2. Výpočet přetvoření konstrukcí s využitím principu virtuálních prací. 3. Bettiho a Maxwellova věta. 4. Základní principy silové metody, využití principu PVP. 5. Výpočet vnitřních sil na přímém nosníku pomocí silové metody. 6. Silová metoda a její použití na staticky neurčité konstrukci. 7. Redukční věta. 8. Rovinný rám, výpočet vnitřních sil pomocí silové metody. 9. Silová metoda, příhradové konstrukce, využití symetrie. 10. Odvození matice tuhosti prutu, princip virtuálních posunů. 11. Deformační metoda, zjednodušená deformační metoda na staticky neurčitých konstrukcích. 12. Zjednodušená deformační metoda (ZDM) výpočet vnitřních sil na spojitých nosnících. 13. ZDM, výpočet vnitřních sil na rovinných rámových konstrukcích.
Povinná literatura:
[1] Kufner, Kuklík, Stavební mechanika 30, ČVUT, 2003.
[2] Kuklík, Blažek, Kufner, Stavební mechanika 40, 2002.
[3] Šejnoha, Bittnarová, Pružnost a pevnost, ČVUT, 2004.
Studijní pomůcky:
[4] Studijní podklady předmětu SMR 2 na stránce, https://mech.fsv.cvut.cz/student
Síly v bodě, síly působící na těleso a desku, moment síly k bodu, k ose. Soustavy sil. Podepření tělesa a desky, reakce. Složené soustavy v rovině. Příhradové konstrukce. Výpočet reakcí principem virtuálních prací.
Povinná literatura:
[1] Jíra, A. a kolektiv: Sbírka příkladů stavební mechaniky. ČVUT, Praha, 2019, ISBN:978-80-01-06301-9 (v současnosti dostupná online na:http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/images/6/67/Sbirka_prikladu_SUK.pdf).
[2] Kabele P., Polák M., Rypl D., Němeček J.: Stavební mechanika 1 - Příklady, Česká technika - nakladatelství ČVUT, Praha, 2014, ISBN 978-80-01-05604-2.
[3] Kufner V., Kuklík P.: Stavební mechanika 10, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01398-7.
[4] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 30, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01893-8.
Doporučená literatura:
[5] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 20, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01523-8.
[6] Beer F. P., Johnston Jr. E. R., Mazurek D.: Vector Mechanics for Engineers: Statics 11th Edition, McGraw-Hill Education, 2016, ISBN 978-0077687304.
Studijní pomůcky:
[7] Studijní materiály na stránkách katedry: https://mech.fsv.cvut.cz/student/
Vnitřní síly a jejich průběhy na rovinných prutových konstrukcích a složených soustavách. Vnitřní síly a jejich průběhy na prostorové prutové konstrukci. Definice normálového napětí a předpoklady o jeho rozložení v průřezu. Geometrie hmot a rovinných obrazců, těžiště a momenty setrvačnosti.
Povinná literatura:
[1] Jíra, A. a kolektiv: Sbírka příkladů stavební mechaniky. ČVUT, Praha, 2019, ISBN:978-80-01-06301-9 (v současnosti dostupná online na:http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/images/6/67/Sbirka_prikladu_SUK.pdf).
[2] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 20, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01523-8.
[3] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 30, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01893-8.
[4] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 10, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01398-7.
Doporučená literatura:
[5] Beer F. P., Johnston Jr. E. R., Mazurek D.: Vector Mechanics for Engineers: Statics 11th Edition, McGraw-Hill Education, 2016, ISBN 978-0077687304.
Studijní pomůcky:
[6] Studijní materiály na stránkách katedry: https://mech.fsv.cvut.cz/student/
Deformační a silová metoda pro řešení reakcí a vnitřních sil na staticky neurčitých nosnících a prutových a příhradových konstrukcích. Výpočet přemístění nosníků a prutových a příhradových konstrukcí pomocí principu virtuálních prací.
[1] Studijní opory připravené vyučujícími dostupné online:
[2] https://mech.fsv.cvut.cz/homeworks/student/
[3] http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/index.php/Department_of_Mechanics:_Student%27s_corner
[4] https://moodle-vyuka.cvut.cz/
[5] Kufner V., Kuklík P.: Stavební mechanika 30. Vydavatelství ČVUT Praha 1998. ISBN: 80-01-01893-8.
[6] Kuklík P., Blažek V., Kufner, V.: Stavební mechanika 40. Vydavatelství ČVUT Praha 2002. ISBN: 80-01-02450-4.
[7] Jirásek M., Konvalinka P.: Statika stavebních konstrukcí I. Vydavatelství ČVUT Praha, 1989.
[8] Bittnar Z., Jirásek M., Konvalinka, P.: Statika stavebních konstrukcí II: Příklady. Vydavatelství ČVUT Praha, 1992. ISBN:80-01-00772-3.
[9] Megson T. H. G.: Structural and Stress Analysis. Jordan Hill, UNITED KINGDOM: Elsevier Science & Technology 2005. ISBN: 978-0-08-045534-1.
Analysis of statically indeterminate structures by the slope-deflection method and the force method. Principle of virtual work.
The principal objective of the course is to familiarise students with the application of basic principles of mechanics to the determination of the distribution of internal forces in statically determined structures, cross-sectional properties and the elementary definition of stress.
Cílem předmětu je prakticky si vyzkoušet návrh a výrobu konstrukcí pomocí 3D tisku (technologie plastového tisku FDM, SLA a SLS), jejich následné destruktivní testování a porovnání výsledků s numerickým výpočtem.
Korelace digitálního obrazu (známá jako DIC = Digital Image Correlation) je optická metoda umožňující sledování pole posunů a deformací. Její princip je založen na změně tvaru a posunu náhodného vzoru na povrchu zatěžovaných těles. Metoda je relativně nenáročná na přístrojové vybavení měřicí linky, nicméně podávané výsledky jsou přesné a dobře graficky reprezentovatelné. Zároveň je tato metoda vhodným mezistupněm mezi experimenty (experimentální analýzou) a výpočty prováděnými pomocí matematických modelů. O rostoucí popularitě optického vyhodnocování deformací a posunů pomocí korelace digitálního obrazu svědčí i mnoho publikací, včetně hojně citovaných článků v mezinárodních impaktovaných časopisech.
Cementové kompozity tvoří základ dnešní civilizace a stavebnictví; tradiční beton je nyní nejvíce vyráběným materiálem na světě s průměrnou spotřebu přes 1 m3 / osobu / rok. Vlastnosti těchto kompozitů lze měnit v širokém spektru dle potřeb - tlaková pevnost do 800 MPa, dotvarování, smrštění, odolnost proti vlivům prostředí či vznik trhlin. Předmět představuje víceúrovňový popis těchto cementových kompozitů, od atomární úrovně až po úroveň stavební konstrukce. Zahrnuje přehled experimentálních metod používaných k identifikaci vlastností, analytických a numerických metod pro modelování hydratace, přenos tepla, elasticity, dotvarování a pevnosti přes různé úrovně rozlišení. Předmět je doplněn o celou řadu inženýrských aplikací, na kterých byly tyto metody úspěšně použity - návrhy a optimalizace masivních betonových konstrukcí (oblouky s chlazením, základové bloky, návodní líce přehrad), cementobetonové dálniční kryty s prodlouženou trvanlivostí, stříkané betony s náhradou Portlandského cementu sulfovápenatými pojivy, inovované materiály odolné k trhlinkování, alkalicky-aktivované úletové popílky. Většina použitých numerických modelů byla implementována do open-source softwaru OOFEM, který můžete volně použít například pro vaši předpověď teplot během hydratace, analýzu napětí a trhlin včetně vlivu výztuže a okrajových podmínek.
Předmět je zaměřen na seznámení s moderními měřícími metodami a jejich návazností na výpočetní metody pro stanovení mikromechanických charakteristik a dále jejich uplatnění pro popis materiálů. V popředí zájmu jsou cementové kompozity a geopolymery. Předmět bude obsahovat základy z následujících oblastí: -Experimentální metody mikromechaniky- především nanoindentace, mikroskopie atomových sil a elektronová mikroskopie pro různé typy materiálů. -Metody stanovení mikromechanických vlastností pro heterogenní mikrostruktury v submikrónové oblasti. -Modely pro popis mikrostruktury stavebních materiálů. -Metody výpočtu vlastností kompozitu a homogenizace (analytické, MKP, FFT). -Kalorimetrie. -Praktická měření a aplikace na stavební materiály.
Kurz volně navazuje na předmět "Programování inženýrských výpočtů v MATLABu 1“. Snahou je rozvinout algortimizační schopnosti studentů při řešení jejich inženýrských nebo vědeckých projektů.
Pokročilý kurz programovacího jazyka C++ s ohledem na tvorbu programů pro řešení inženýrských úloh.
[1] Miroslav Virius - Programování v C++
[2] Bruce Eckel - Thinking in C++, 2nd ed. Volume 1
Doplňkové cvičení k předmětům SM02 a SMA1, kde bude výuka vysvětlována s důrazem na pochopení základních principů a jednoduchost. Výuka bude mít formu doučování k řádným cvičení s prostorem pro dovysvětlení řešené problematiky.
Doplňkové cvičení k předmětům 132SM3, 132SMA2 a 132SMR2, kde bude výuka vysvětlována s důrazem na pochopení základních principů a jednoduchost. Výuka bude mít formu doučování k řádným cvičení s prostorem pro dovysvětlení řešené problematiky.
1. Venkovské stavby v regionech Čech, Moravy a Slezka. 2. Problematika základových konstrukcí. 3. Problematika svislých konstrukcí. 4. Vodorovné konstrukce. 5. Nosné konstrukce střech. 6. Klenby, mostky, lávky. Pozornost je zaměřena k výše uvedeným tématům z hlediska příčin vzniku poruch, jejich diagnostikování, a možným způsobům provedení oprav.
Diagnostické systémy, monitorování stavebních konstrukcí a jejich uplatnění v diagnostice, měřicí linka a její členy, radarová interferometrie, korelace digitálního obrazu, tenzometrie a jejich aplikace v diagnostice, využití statické zatěžovací zkoušky, dynamické zatěžovací zkoušky, experimentální modální analýzy, validace a identifikace teoretických modelů existující stavby, vyšetřování trhlin, stanovení materiálových vlastností, experimentální postupy používané pro stanovení velikosti osových a předpínacích sil v konstrukčních prvcích stavebních konstrukcí.
Cílem předmětu je především uvést studenta do praxe v navrhování staveb a jejich konstrukčních systémů, nikoliv vyučovat látku, která je již obsahem povinných předmětů studia. Přednášky jsou pojaty volnou formou, prezentují problematiku návrhu kompletních konstrukčních systémů pozemních staveb či inženýrských konstrukcí, a případně pojednávají o principu statické funkce jednotlivých prvků, výhodách a nevýhodách jejich použití, způsobu přenosu zatížení a základním principu jejich posouzení z hlediska únosnosti i použitelnosti. Součástí přednášek jsou prezentace konkrétních staveb, fotodokumentace provádění staveb, vzvané prezentace odborníků z praxe, případně i exkurze na stavbu. Snahou je rozšíření teoretických vědomostí o praktické části zajímavou a netradiční formou. Předmět je rozšířením volitelného předmětu 132XKPA.
Povinná literatura:
[1] Jíra, A. a kol.: Sbírka příkladů pružnosti a pevnosti, ČVUT v Praze, 2020, ISBN: 978-80-01-06810-6, dostupné online: http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/images/7/78/Sbirka_PRPE.pdf
[2] Jíra, A. a kol.: Sbírka příkladů stavební mechaniky: princip virtuálních sil, silová metoda, deformační metoda, ČVUT v Praze, 2019, ISBN: 978-80-01-06677-5, dostupné online: http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/images/9/9e/Sbirka_prikladu_SNK.pdf
Doporučená literatura:
[3] Martil, P.: Theory of Structures: Fundamentals Framed Structures, Plates and Shells, Wiley, 2013, ISBN: 978-3-433-02991-6
[4] Zákon č. 183/2006 Sb. - stavební zákon a související předpisy, Vyhláška č. 268/2009 Sb. o technických požadavcích na stavby, dostupné online: https://www.zakonyprolidi.cz/cs/2009-268
[5] Petříčková, M.: Konstrukce a architektura, Vutium, 2012, ISBN: 978-80-214-4422-5
Cementové kompozity tvoří základ dnešní civilizace a stavebnictví; tradiční beton je nyní nejvíce vyráběným materiálem na světě s průměrnou spotřebu přes 1 m3 / osobu / rok. Vlastnosti těchto kompozitů lze měnit v širokém spektru dle potřeb - tlaková pevnost do 800 MPa, dotvarování, smrštění, odolnost proti vlivům prostředí či vznik trhlin. Předmět představuje víceúrovňový popis těchto cementových kompozitů, od atomární úrovně až po úroveň stavební konstrukce. Zahrnuje přehled experimentálních metod používaných k identifikaci vlastností, analytických a numerických metod pro modelování hydratace, přenos tepla, elasticity, dotvarování a pevnosti přes různé úrovně rozlišení. Předmět je doplněn o celou řadu inženýrských aplikací, na kterých byly tyto metody úspěšně použity - návrhy a optimalizace masivních betonových konstrukcí (oblouky s chlazením, základové bloky, návodní líce přehrad), cementobetonové dálniční kryty s prodlouženou trvanlivostí, stříkané betony s náhradou Portlandského cementu sulfovápenatými pojivy, inovované materiály odolné k trhlinkování, alkalicky-aktivované úletové popílky. Většina použitých numerických modelů byla implementována do open-source softwaru OOFEM, který můžete volně použít například pro vaši předpověď teplot během hydratace, analýzu napětí a trhlin včetně vlivu výztuže a okrajových podmínek.
Studenti se seznámí s koncepcí lineární stability a pružnoplastického výpočtu únosnosti. Lineární stabilita - stanovení kritického zatížení, stanovení tvaru vybočení. Analýza konstrukcí podle teorie II. řádu - podmínky rovnováhy na deformované konstrukci, matice počátečních napětí. Pružnoplastická analýza konstrukcí - stanovení mezní únosnosti, stanovení průběhu vnitřních sil na mezi únosnosti, stanovení tvaru kolapsu na mezi únosnosti - statická přírůstková metoda, kinematická metoda. Řešení úloh stability a pružnoplastické analýzy v prostředí víceúčelového programu založeného na MKP.
Pokročilý kurz zaměřený na metodu konečných prvků. Formulace deskových prvků vzcházejících z Kirchhoffovy a Midlinovy hypotézy, deskové konstrukce na pružném podloží. Úvod do nelinárních problémů, geometrická a materiálová nelinearita, metody řešení nelineárních rovnic.
Předmět se věnuje základním numerickým metodám, které lze využít při řešení velkých soustav algebraických rovnic a okrajových či počátečních úloh. V souvislosti s řešením diferenciálních rovnic je představena metoda konečných diferencí a metoda konečných prvků z pohledu inženýra i matematika.
Doporučená literatura:
[1] J. B. Tebbens, I. Hnětynková, M. Plešinger, Z. Strakoš, P. Tichý: Analýza metod pro maticové výpočty. Základní metody. MatfyzPress, 2011, ISBN 978-80-7378-201-6.
[2] G. H. Golub, C. F. Van Loan: Matrix Computations. The Johns Hopkins University Press, 3. vydání, 1996 ISBN 9780801854149.
[3] I. Shames and C. Dym, Energy and finite element methods in structural mechanics. Taylor & Francis, 1991, ISBN 9781351451437.
[4] D. Braess: Finite Elements: Theory, Fast Solvers, and Applications in Solid Mechanics, Cambridge University Press; 3rd edition, 2007, ISBN 978-0415061391.
[5] A. Ern and J.-L. Guermond: Theory and Practice of Finite Elements, Springer; 2004, ISBN 978-1-4757-4355-5.
Tvorba statických modelu konstrukce, příprava vstupních dat, výpočet, vyhodnocení a kontrola výsledků. Řešení prutových konstrukcí, obloukových konstrukcí, stěn, desek, kleneb, krovů. Používané programy RFEM-Dlubal, SCIA Engineer.
Doporučená literatura:
[1] Uživatelská příručka systému RFEM Dlubal
[2] Uživatelská příručka systému SCIA engineer
[3] Odborný posudek - statický výpočet NKP Zámek Bojnice: Fajman - ČVUT, 2018, HČ 8301804A006
[4] Statické posouzení - únosnosti zdi zděné na maltových pásových ložích v objektu Bytové domy Nad školou Trutnov dům č.4: Fajman - ČVUT, 2017, HČ 8301704A183
Mezní únosnost rámových konstrukcí. Stabilitní analýza konstrukcí. Základy teorie 2.řádu. Nosníky a rošty na pružném podloží. Deskové a stěnové konstrukce. Základy řešení úloh dynamiky konstrukcí. Verifikace výsledků.
Stručný přehled historických kleneb a krovů. Jejich statické působení a nejčastější příčiny poruch. Možné způsoby sanace skutečných poruch včetně změn základových podmínek. Nejčastější statické poruchy panelových objektů. Exkurze do historické části Pražského hradu.
Tenzory, diferenciální operátory a jejich využití v mechanice, Gaussova a Greenova věta. Obecná struktura základních rovnic lineární a nelineární statiky, energie a dualita. Princip virtuálních prací (výkonů), variační principy (Lagrange, Castigliano, Hellinger-Reissner, Hu-Washizu) a jejich využití při popisu spojitých a diskrétních modelů prutových, deskových, stěnových a prostorových konstrukcí.
The students will be introduced to the method of digital image correlation (DIC) and its use in experimental mechanics. Hardware requirements will be discussed along with the introduction of essential algorithms and post-processing of results. The students will be actively engaged in experimental measurements and processing of results. Those interested in programming will be involved in development of open-source DIC codes. Besides DIC, the students will be introduced to numerical modeling in order to comprehend the meaning of the experimentally obtained data and become able to analyze them critically. The introduction of high-speed cameras and their use in experimental mechanics is also within the scope of the subject.
[1] Doporučená literatura:
[2] M. A. Sutton, J. J. Orteu, H. W. Schreier, Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements: Basic Concepts, Theory and Applications, Springer Verlag, 2009.
[3] B. Pan, K. Qian, H. Xie, A. Asundi, Two-dimensional digital image correlation for in-plane displacement and strain measurement: a review, Measurement Science and Technology 20 (2009), 062001.
Pokročilé metody navrhování konstrukcí zatížených dynamickými účinky.
[1] Bittnar, Z.-Šejnoha. J.: Numerické metody mechaniky. Vydavatelství ČVUT Praha 1992.
[2] Humar, J.L.: Dynamics of Structures. A.A.Balkema Publishers 2002.
[3] Sucuoglu,H.-Akkar, S.: Basic Earthquake Engineering, Springer International Publishing 2014.
[4] Elsa,C.: Footbridge Vibration Design. Francis and Taylor 2009.
Advanced design methods of structures subjected to dynamic loading.
[1] Bittnar, Z.-Šejnoha. J.: Numerické metody mechaniky. Vydavatelství ČVUT Praha 1992.
[2] Humar, J.L.: Dynamics of Structures. A.A.Balkema Publishers 2002.
[3] Sucuoglu,H.-Akkar, S.: Basic Earthquake Engineering, Springer International Publishing 2014.
[4] Elsa,C.: Footbridge Vibration Design. Francis and Taylor 2009.
The course is intended for students who did not have the opportunity to study basic goals, tasks and elementary means of an experimental analysis during the course of the bachelor’s and master’s degree study. Within the course, students will familiarize with basic procedures and principles of the experimental analysis of building and civil engineering structures. The interpretation of the problems will include the overview of testing methods used to determine basic material properties, the description of experiments focused on observation of climate loads, the examples of verification and identification of theoretical models based on experimental results, the experiments realized on physical models for estimation of wind effects in wind tunnels and for investigation of earthquake effect on shake tables, the long term monitoring of building and civil engineering structures. The interpretation will further include the principles of preparation, realization and evaluation of static load tests realized on structural elements or whole structures, the basic methods used for an analysis of measured data obtained during dynamic tests, the principles of preparation, realization and evaluation of dynamic tests including an experimental modal analysis and a dynamic load test, the principles of experiments focused on evaluation and assessment of vibration effects on building structures from the view of the load capacity limit state and on users of building structures from the view of the serviceability limit state, the demonstration of several practical tasks.
[1] Compulsory literature: It is not prescribed.
[2] Recommended literature:
[3] - Maia at al.: Theoretical and Experimental Modal Analysis; Research Studies Press Ltd., John Wiley & Sons Inc., Exeter, 1997.
[4] - Relevant publications in professional journals indexed in Web of Science or Scopus.
Cílem předmětu je prohloubit základní poznatky z experimentální analýzy stavebních konstrukcí získané při předchozím studiu. Výklad bude složen z těchto částí - základní uspořádání měřicí linky používané při experimentech na stavebních konstrukcích, relativní snímače, absolutní snímače, tenzometry, zásady tenzometrických měření, základy stanovení nejistot výsledků měření, experimenty realizované na fyzikálních modelech, základy teorie podobnosti, modelové zákony, experimentální metody pro určení osových sil v táhlech, kabelech a závěsech, praktické příklady realizace (důvod provedení, uspořádání, způsob zpracování výsledků experimentu a základní závěry) statických zatěžovacích zkoušek, dynamických zkoušek a dlouhodobého monitorování stavebních konstrukcí.
[1] Povinná literatura: Není předepsána.
[2] Doporučená literatura:
[3] Pirner, M. a Fischer, O.: Zatížení staveb větrem, 1. vydání; Informační centrum ČKAIT, Praha, 2003.
[4] Pirner, M. a Fischer, O.: Dynamika ve stavební praxi, 1. vydání; Informační centrum ČKAIT, Praha, 2010.
[5] Relevantní články v odborných časopisech indexovaných v databázi Web of Science nebo Scopus.
The major goal of the course is to expand knowledge about experimental analysis of building and civil engineering structures obtained during master’s or doctoral degree study. Within the course, students will familiarize with the basic design of the static and dynamic experiments applied on building and civil engineering structures, relative sensors, absolute sensors, strain gauges, principles of strain measurement by means of strain gauges, basics of estimating measurement uncertainty, experiments realized on physical models, basics of the similarity theory, model laws, experimental methods for axial tensile force determination in rods, cables and stays, static and dynamic load tests and long term monitoring realized on building and civil engineering structures illustrated on practical examples (real reasons for realization, arrangement of experiments, ways of processing data, basic conclusions), the demonstration of practical tasks.
[1] Povinná literatura: Není předepsána.
[2] Doporučená literatura:
[3] Maia at al.: Theoretical and Experimental Modal Analysis; Research Studies Press Ltd., John Wiley & Sons Inc.,
[4] Exeter, 1997.
[5] Dyrbye, C. – Hansen, S. O.; Wind Loads on Structures; John Wiley & Sons Inc., Chichester, 1997.
[6] Relevantní články v odborných časopisech indexovaných v databázi Web of Science nebo Scopus.
Studenti budou seznámeni s metodou korelace digitálního obrazu, jejím využití v experimentální mechanice, měřicí linkou, výpočetními algoritmy a interpretací výsledků. Bude podporováno aktivní zapojení studentů při provádění a vyhodnocování experimentů. V případě zájmu budou studenti zapojeni do vývoje nových algoritmů a open-source softwaru. Kromě DIC se studenti seznámí s numerickým modelováním, aby pochopili význam naměřených dat a osvojili si schopnost na výsledky kriticky nahlížet. Součástí bude i představení vysokorychlostních kamer a práce s nimi, včetně pořízení záznamu při experimentu a následné zpracování záznamu.
[1] M. A. Sutton, J. J. Orteu, H. W. Schreier, Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements: Basic Concepts, Theory and Applications, Springer Verlag, 2009.
[2] B. Pan, K. Qian, H. Xie, A. Asundi, Two-dimensional digital image correlation for in-plane displacement and strain measurement: a review, Measurement Science and Technology 20 (2009), 062001.
Cílem je ozřejmit základní vlastnosti anizotropních a heterogenních materiálů, filozofii jejich řešení a způsoby homogenizace. Mikro-, mezo-, makro-, pohled na složené materiály. Hillova teorie kompozitů. Variační formulace, Hashin-Shtrikmanův variační princip, důsledky pro metody homogenizace kompozitů. Vlastní pnutí, Eshelbyho síly, metoda Mori-Tanaka, self-consistent, penalizační metoda. Aplikace, válcové skořepiny, deskostěnové konstrukce, vybrané stavební konstrukce (tunely, zemní konstrukce atd.).
[1] Povinná literatura:
[2] Procházka, P, Základy mechaniky složených materiálů, Academia 2001
[3] Válek, MJ, Procházka PP: Overall material properties of debonding composites, CTU in Prague 2009
[4]
[5] Doporučená literatura:
[6] Procházka, PP, Válek, MJ: Optimization of composite structures CTU in Prague 2012
The aim is to explain basic properties of anisotropic and heterogeneous materials, philosophy of their solution and ways of homogenization. Micro-, meso-, macro-, view of composite materials. Hill''s theory of composites. Variation formulation, Hashin-Shtrikman''s variation principle, consequences for the methods of homogenization of composites. Tension, Eshelby tractions, Mori-Tanaka method, self-consistent, penalty method. Applications, cylindrical shells, deskframe structures, selected building structures (tunnels, underground constructions, etc.).
[1] Povinná literatura:
[2] V. K. Srivastava, Ulrich Gabbert, Harald Berger: Representative Volume Element Analysis for the Evaluation of Effective
[3] Material Properties of Fiber and Particle Loaded Composites with Different Shaped Inclusions, chapter in: Mechanics of
[4] Time-Dependent Materials and Processes in Conventional and Multifunctional Materials, Volume 3, May 2011
[5] Válek, MJ, Procházka PP: Overall material properties of debonding composites, CTU in Prague 2009
[7] Doporučená literatura:
Principy transmisní a reflexní optické mikroskopie. Polarizace světla a její využití při fázové analýze pevných látek. Technika polarizační optické mikroskopie a její aplikace ve výzkumu stavebních materiálů. Příprava vzorků. Principy elektronové mikroskopie a mikroanalýzy. Generování elektronů a jejich interakce se zkoumanými objekty, detekce a interpretace dílčích sekundárních emisí. Scanovací (SEM) a transmisní elektronová mikroskopie (TEM), prvková mikroanalýza (EDX/WDX) a elektronová difrakce (EBSD-O.I.M.). Přehled nejužívanějších dostupných technik ESEM, EDX, WDX, O.I.M). Aplikace SEM a EDAX ve výzkumu stavebních materiálů. Příprava vzorků. RTG (X-ray) fázová a strukturní analýza. Principy RTG analýzy a její aplikace ve strukturním a fázovém výzkumu stavebních materiálů. Fázová identifikace, přednostní strukturní uspořádání a RTG strukturní analýza deformací materiálů. Příprava vzorků.
[1] Ekertová, L.- Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů. - Elektronová mikroskopie a difrakce. - ACADEMIA.
[2] Kraus, Ivo (2003): Struktura a vlastnosti krystalů. ACADEMIA.
[4] Král, J - Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů - Iontové a speciální metody. - ACADEMIA.
Fundamentals of transmission a reflexion optical microscopy. Polarization of light and its application in the phase study of the materials. The sample preparation for microscopical research. Fundamentals of scannig electron microscopy and microanalysis. Electron sources and eletron interaction with matter, detection of secondary signals and interpretation of secondary emissions. Scannig (SEM) a transmission electron microscopy (TEM), elementary microanalysis (EDS/WDS) a electron diffraction (BESD-O.I.M.). The outline of the most applications SEM, ESEM, EDS, WDS, O.I.M). Implementation of SEM and EDS in material research. The sample preparation. X-ray phase diffraction and structural analysis. The fundamentals of XRD analysis and its application in the structural and phase exploration of construction materials. Phase identiffication, preffered orientational textural arangement and XRD textural analysis of stress and deformation. The sample preparation.
[1] Ekertová, L.- Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů. - Elektronová mikroskopie a difrakce. - ACADEMIA.
[2] Kraus, Ivo (2003): Struktura a vlastnosti krystalů. ACADEMIA.
[4] Král, J - Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů - Iontové a speciální metody. - ACADEMIA.
V rámci předmětu budou probrány numerické přístupy k modelování heterogenních materiálů, s důrazem na následující témata: 1. Shrnutí metody konečných prvků pro úlohy pružnosti a stacionárního vedení tepla 2. Metoda asymptotického rozvoje pro vedení tepla a pružnosti 3. Numerická homogenizace prvního řádů pro úlohy pružnosti 4. Numerická homogenizace prvního řádů pro úlohy vedení tepla a termoelasticitu 5. Homogenizace nelineárních úloh s aplikacemi na nelineární vedení tepla a pružnost 6. Dvojúrovňové simulace – základní principy a jejich implementace, řešení úloh pružnosti a vedení tepla 7. Redukované modely, kombinace výpočetní homogenizace a mikromechaniky Jednotlivé přednášky budou vedeny v angličtině.
[1] Povinná literatura:
[2] J.C. Michel, H. Moulinec, P. Suquet: Effective properties of composite materials with periodic microstructure: a computational approach, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 172 (1–4), 109–143, 1999
[3] J. Fish: Practical multiscaling, John Wiley & Sons, 2014
[5] Doporučená literatura:
[6] M. Šejnoha and J. Zeman: Micromechanics in practice, WIT Press, 2013
The course will cover numerical methods for multiscale modeling of heterogenous materials, with emphasis on: 1. Overview of the finite element method for elasticity and heat conduction 2. Introduction to the method of asymptotic expansion for heat conduction and elasticity 3. First-order computational homogenization for elasticity 4. First-order computational homogenization for heat conduction and thermo-elasticity 5. Homogenization nonlinear problems -- application to non-linear conduction and elasticity 6. Two-scale simulations -- basic principles and implementation strategy, applications Reduced-order models, combining computational homogenization with micromechanics
[1] Povinná literatura:
[2] J.C. Michel, H. Moulinec, P. Suquet: Effective properties of composite materials with periodic microstructure: a computational approach, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 172 (1–4), 109–143, 1999
[3] J. Fish: Practical multiscaling, John Wiley & Sons, 2014
[5] Doporučená literatura:
[6] M. Šejnoha and J. Zeman: Micromechanics in practice, WIT Press, 2013
The course is devoted to the measurements and modeling of basic laboratory tests using the finite element method. Attention is concentrated on the description of nonlinear response of soil with the help of traditional material models. Knowledge gained from the modeling of simple laboratory tests will be exploited in the analysis of selected geotechnical structures. All numerical simulations will be performed employing the GEO5 FEM software package.
[1] D. M. Potts and L. Zdravkovic, Finite element analysis in geotechnical engineering, application. Thomas Telford Publishing, 2001.
[2] D. M. Potts and L. Zdravkovic, Finite element analysis in geotechnical engineering, theory. Thomas Telford Publishing, 1999.
Předmět je zaměřen na modelování časově závislých úloh v geomechanice. Pokročilá laboratorní měření ve štole Josef budou doplněna numerickým modelováním metodou konečných prvků. Předmět je rozdělen do 4 tematických okruhů: (i) Transport tepla, (ii) Ustálené proudění podzemní vody, (iii) Neustálené proudění podzemní vody, (iv) Sdružený problém transportu vody v plně nasyceném deformujícím se tělese – konsolidace. Numerické modelování bude provedeno v programech GEO5 MKP a SIFEL. Předmět bude vyučován v českém a anglickém jazyce.
[1] M. Šejnoha, T. Janda, J. Pruška, M. Brouček: Metoda konečných prvků v geotechnice. Nakladatelství ČVUT, 2015.
The course is devoted to the modeling of time-dependent problems in geomechanics. Advanced laboratory measurements in gallery Josef will be accompanied by numerical modeling using the finite element method. The course covers 4 different topics: (i) Heat transport, (ii) Steady state ground water flow, (iii) Transient ground water flow, (iv) Coupled mechanical and ground water flow in fully saturated deformable soil body – consolidation. Numerical modeling will be performed employing the GEO5 FEM and SIFEL software packages.
[1] D. M. Potts and L. Zdravkovic, Finite element analysis in geotechnical engineering, application. Thomas Telford Publishing, 2001.
[2] D. M. Potts and L. Zdravkovic, Finite element analysis in geotechnical engineering, theory. Thomas Telford Publishing, 1999.
Předmět je zaměřen na seznámení s moderními měřícími metodami a jejich návazností na výpočetní metody pro stanovení mikromechanických charakteristik a dále jejich uplatnění pro popis materiálů. V popředí zájmu jsou cementové kompozity a geopolymery. Předmět bude obsahovat základy z následujících oblastí: -Experimentální metody mikromechaniky- především nanoindentace, mikroskopie atomových sil a elektronová mikroskopie pro různé typy materiálů. -Metody stanovení mikromechanických vlastností pro heterogenní mikrostruktury v submikrónové oblasti. -Modely pro popis mikrostruktury stavebních materiálů. -Metody výpočtu vlastností kompozitu a homogenizace (analytické, MKP, FFT). -Kalorimetrie. -Praktická měření a aplikace na stavební materiály.
[1] .Joseph I. Goldstein, Dale E. Newbury, Joseph R. Michael, Nicholas W.M. Ritchie, John Henry J. Scott, David C. Joy, Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis, Springer 2003.
[2] Bert Voigtländer, Scanning Probe Microscopy: Atomic Force Microscopy and Scanning Tunneling Microscopy (NanoScience and Technology) Springer, 2015
[3] Fischer-Cripps, Anthony C., Nanoindentation, Mechanical Engineering Series, Springer, 2nd ed. 2004, XXII, 264 p.
[4] M L. Oyen, Handbook of Nanoindentation: With Biological Applications, Pan Stanford Publishing, 2010
[5] W.C. Oliver and G.M. Pharr, An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments, Journal of Materials Research, Volume 7 / Issue 06 / 1992, pp 1564-1583
[6] J. Němeček, Nanoindentation of Heterogeneous Structural Materials. 1. ed. Praha: ČVUT v Praze, 2010. 99 p. ISBN 978-80-01-04501-5.
The subject is focused on familiarization with modern measuring methods and their connection to calculation methods for determining micromechanical characteristics and their application for the description of materials. Cement composites and geopolymers are in the forefront of interest. The course will include the basics of the following areas: -Experimental methods of micromechanics - mainly nanoindentation, atomic force microscopy and electron microscopy for different types of materials. -Methods for determining micromechanical properties for heterogeneous microstructures in the submicron region. -Models for describing the microstructure of building materials. -Methods for calculating composite properties and homogenization (analytical, FEM, FFT). -Calorimetry. -Practical measurements and application to building materials.
[1] Joseph I. Goldstein, Dale E. Newbury, Joseph R. Michael, Nicholas W.M. Ritchie, John Henry J. Scott, David C. Joy, Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis, Springer 2003.
[2] Bert Voigtländer, Scanning Probe Microscopy: Atomic Force Microscopy and Scanning Tunneling Microscopy (NanoScience and Technology) Springer, 2015
[3] Fischer-Cripps, Anthony C., Nanoindentation, Mechanical Engineering Series, Springer, 2nd ed. 2004, XXII, 264 p.
[4] M L. Oyen, Handbook of Nanoindentation: With Biological Applications, Pan Stanford Publishing, 2010
[5] W.C. Oliver and G.M. Pharr, An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments, Journal of Materials Research, Volume 7 / Issue 06 / 1992, pp 1564-1583
[6] J. Němeček, Nanoindentation of Heterogeneous Structural Materials. 1. ed. Praha: ČVUT v Praze, 2010. 99 p. ISBN 978-80-01-04501-5.
The objective of the course is to deliver an introduction to numerical methods for solving partial differential equations, with particular focus on finite element method. It is suitable for students without previous knowledge in the field. It consists of the two main parts: - overview and derivation of fundamental equations for theory of elasticity and heat transfer, introduction to method of weighted residuals, strong and weak solution, choice of approximation and weight functions. - application of finite element and finite difference method to solution of selected problems from engineering practice (1D elasticity, beams, grids on elastic foundation, plates on elastic foundation, 1D and 2D stationary and transient heat transfer). The students will not only understand theoretical aspects of the methods, but will use and further develop prototype implementations in Matlab to understand the algorithmic aspects of the methods. During the seminars, the students will individually or in a small teams solve selected problems, interpret and discuss results.
[1] Fish, Belytschko, A First Course in Finite Elements, Wiley, 2007
[2] Z. Bittnar, J. Šejnoha: Numerical Methods in Structural Mechanics, ASCE Publications, 1996
Cílem předmětu je prohloubit základní poznatky z aplikace metody konečných prvků pro řešení pokročilých problémů (desky, skořepiny, interakce s podložím). Dále budou probírány metody řešení úloh lineární stability a dynamiky (lineární stabilita, vlastní a vynucené kmitání) a úvod do řešení geometricky a materiálově nelineárních úloh (teoretický základ, míry deformace, limitní a bifurkační body na zatěžovací dráze, metody řešení nelineárních úloh, přímá a nepřímá kontrola zatěžovámí). Budou diskutovány algoritmické a implementační aspekty metody konečných prvků. V rámci seminářů budou studenti využívat prototypové implementace v prostředí matlab/octave ilustrující problematiku na vybraných příkladech a diskutovat výsledky. V rámci předmětu budou studenti řešit samostatné nebo týmové úlohy
[1] Povinná literatura:
[2] Bittnar, Šejnoha: Numerické metody mechaniky I, Vydavatelství ČVUT, 1992
[3] Bittnar, Šejnoha: Numerické metody mechaniky II, Vydavatelství ČVUT, 1992
[5] Doporučená literatura:
The objective of the course is to extend basic knowledge of numerical methods for solving PDEs and particularly finite element method towards their advanced applications in engineering. The course will focus on problems of geometrically and materially nonlinear static (theoretical framework, linearization, algorithmic aspects, solution methods – direct and indirect control, plasticity and damage based models). Introduction to Isogeometric analysis, eXtended finite element method, mesh generation and efficient methods for solution sparse linear systems. The students will not only understand theoretical aspects of the methods, but will use and further develop prototype implementations in Matlab to understand the algorithmic aspects of the methods. During the seminars, the students will individually or in a small teams solve selected problems, interpret and discuss results.
[1] Fish, Belytschko, A First Course in Finite Elements, Wiley, 2007
[2] Z. Bittnar, J. Šejnoha: Numerical Methods in Structural Mechanics, ASCE Publications, 1996
[3] A. Ibrahimbegovic: Nonlinear Solid Mechanic, Springer Netherlands, 2009
[4] M.A.Crisfield: Non-Linear Finite Element Analysis of Solids and Structures, John Wiley & Sons, 2003.
Cílem je ozřejmit přístupy a metody optimalizace stavebních konstrukcí a s nimi spojené výpočetní modely. Typy optimalizace stavebních konstrukcí, variační formulace, vybrané optimalizační metody, užití moderních numerických metod - MKP, MHP, SPH, semianalytické metody, modely prutových a deskostěnových konstrukcí. Nelineární optimalizace, pružněplastická analýza, vzpěr. Vlastní pnutí, analýza transformačního pole. Aplikace, modelování ocelových mostů, kontaktní problémy (potrubní tahy, zemní svahy, tunelové obezdívky).
[1] Povinná literatura:
[2] Procházka, PP, Válek, MJ: Optimization of composite structures CTU in Prague 2012
[3] Benzoe, MP, Sigmund, O: Topology optimization, Sprinter 2003
The aim is to clarify the approaches and methods of optimization of building structures and their associated computational models. Types of optimization of building structures, variation formulations, selected optimization methods, using modern numerical methods - FEM, BEM, SPH, semianalytical methods, models of rod and plate structures. Nonlinear optimization, plastic analysis, buckling. Eigenparameters, transformation field analysis. Application, modeling of steel bridges, contact problems (piping, slopes, tunnel lining).
[1] Povinná literatura:
[2] Procházka, PP, Válek, MJ: Optimization of composite structures CTU in Prague 2012
[3] Doporučená literatura:
[4] Benzoe, MP, Sigmund, O: Topology optimization, Sprinter 2003
1. Terminologie 2. Teorie - Pravděpodobnost, matematická statistika, spolehlivost 3. Analýza a posouzení rizika - Identifikace rizika - Kvantifikace rizik - Numerické nástroje a metody - Klasická statistická inference - Bayesovská inference - Metody Monte Carlo 4. Řízení rizika - Analýza rozhodování - Teorie užitku v analýze rozhodování
[1] David Vose, Risk Analysis: A Quantitative Guide, 3rd Edition, Wiley, 2008
[2] Michael Rees, Business Risk and Simulation Modelling in Practice Using Excel VBA and RISK, Wiley, 2015
1. Terminology 2. Theory - Probability and mathematical statistics, Reliability 3. Risk analysis/assessment - Hazard identification - Risk quantification - Tools and numerical methods - Classical statistical inference - Bayesian inference - Monte Carlo methods 4. Risk management - Decision analysis - Utility theory in decision analysis
[1] David Vose, Risk Analysis: A Quantitative Guide, 3rd Edition, Wiley, 2008
[2] Michael Rees, Business Risk and Simulation Modelling in Practice Using Excel VBA and RISK, Wiley, 2015
In this course, which is taught exclusively in English, attention is paid to the structure of a scientific or technical paper, to grammatical and stylistic aspects and to the creative scientific writing process from manuscript preparation up to its publication (including the selection of an appropriate journal and the manuscript submission and review process). Other topics covered in the course include effective search for and processing of information sources in a network environment, exploitation of library, open-access and other resources and tools, citation rules and publication ethics. Students get acquainted with citation managers, manuals of style, typesetting rules and tools for the preparation of a technical manuscript in LaTeX. Basic information on bibliometric tools and evaluation of scientific output is also provided.
[1] 1. Lecture notes and supporting materials prepared by the instructors
[2] 2. Strunk, W. and E. B. White. The Elements of Style. London: Macmillian, 1999.
[3] 3. Turabian, K. and W. A. Booth. Manual for Writers of Research Papers, Theses, and Dissertations: Chicago Style for Students and Researchers. 8th ed. Chicago: University of Chicago Press, 2013.
[4] 4. Alley, M. The Craft of Scientific Presentations: Critical Steps to Succeed and Critical Errors to Avoid. New York, NY: Springer, 2007.
Předmět vysvětluje metody diagnostiky identifikace a stavu historických materiálů, předmětů, konstrukcí a objektů s využitím aplikace tradičních i průlomových technologií. Seznamuje studenty s postupy stavebně technické inspekce památek a možnostmi i limity moderních analytických i diagnostických přístrojů. V rámci laboratorních praktik poskytuje možnost osvojení základních praktických dovedností pro nedestruktivní a šetrně destruktivní zkoušení materiálových vlastností či identifikaci skrytých defektů památek. Zabývá se i speciálními metodami zjišťování efektivnosti a životnosti konzervačních zásahů na památkách, metodami dlouhodobého sledování chování materiálů a konstrukcí vystavených opakovanému namáhání a vlivům prostředí i metodami pořizování dokumentace stavu památek.
Předmět studenty seznámí se základy tenzorového počtu a jeho využitím při zápisu a řešení inženýrských úloh. Konkrétní příklady se budou týkat jak mechaniky poddajných těles a tekutin, tak i transportních úloh (např. vedení tepla a vlhkosti). První část semestru bude věnována zavedení tenzorů jakožto lineárních zobrazení, algebraickým operacím s tenzory, tenzorovým polím a jejich diferenciaci a přechodům mezi objemovými a povrchovými integrály založenými na Greenově nebo Gaussově větě. Ve druhé části se tyto matematické nástroje použijí k elegantnímu zápisu a analýze nejrůznějších fyzikálních problémů s ohledem na aplikace ve stavebním inženýrství. Výuka bude kombinovat formu přednášky a semináře. Velký důraz bude kladen na problémy zadávané studentům jako domácí úkoly, které budou sloužit jako podklady pro prezentace a diskusi během seminářů. Cílem předmětu je předat studentům nejen konkrétní znalosti, ale také rozvinout jejich schopnost samostatného myšlení a kritické analýzy. Zároveň jim zběhlost v práci s tenzorovými veličinami výrazně usnadní studium moderní odborné literatury v celé řadě oblastí.
[1] Povinná literatura:
[2] Studijní text vytvořený přednášejícím
[4] Doporučená literatura:
[5] M. Itskov: Tensor Algebra and Tensor Analysis for Engineers, Springer 2013
This course covers the fundamentals of tensor algebra and calculus and demonstrates the power of tensor notation applied to formulation and solution of engineering problems. Selected examples cover solid and fluid mechanics, as well as heat and mass transport problems. The first part of the course is devoted to the definition of tensors, understood as linear mappings, to algebraic operations with tensors, to tensor fields and their differentiation, and to transformations between volume and surface integrals based on the Green and Gauss theorems. In the second part, it is shown how these mathematical tools enable an elegant description and analysis of various physical problems, with focus on applications in civil and structural engineering. The classes combine lectures and seminars, with emphasis on problems assigned as homework, which form the basis of presentations and discussions in class. The objective is not only to transfer specific knowledge, but also to develop the students‘ aptitude for independent thinking and critical analysis. At the same time, mastering of tensorial notation by the students will greatly facilitate their future reading of modern scientific literature in many fields of research.
[1] • Lecture notes prepared by the instructor
[2] • M. Itskov: Tensor Algebra and Tensor Analysis for Engineers, Springer 2013
[3] • D. A. Danielson: Vectors and Tensors in Engineering and Physics, 2nd ed., Westview Press 2003
Látka je rozdělena do tří tematických celků: (i) Důležité vztahy a věty z teorie pravděpodobnosti a matematické statistiky, (ii) Metody analýzy spolehlivosti konstrukcí (analytické a simulační), (iii) Pokročilé metody spolehlivostní analýzy využívající bayesovské inference ve spojení s metodami MCMC. Rozpis po týdenních blocích: 1:Základní vztahy, pojmy a definice, 2. Vybraná rozdělení pravděpodobnosti a důležité nerovnosti, 3. Transformace hustoty pravděpodobnosti (jedna a více proměnných), 4. Spolehlivost jednoduchých konstrukcí, 5. Vývoj spolehlivosti v čase, 6. Spolehlivostní modely a metody řešení, 7. Obnovované systémy, 8. Uplatnění teorie v normách EC, 9. Analytické metody řešení spolehlivosti, 10. Simulační metody, 11. Simulace typu Monte Carlo, 12. Vzorkování MCMC (Markov chain-Monte Carlo, Bayesova statistická metoda).
[1] S. S. Rao: Reliability-Based Design, McGraw Hill, Inc. New York, 1992
[2] V. V. Bolotin: Použití metod teorie pravděpodobnosti a teorie spolehlivosti při navrhování konstrukcí, SNTL Praha, 1978
[3] I. Elishakoff: Probability Theory of Structures, Dover Publication , New. York, 1999
[4] O. Ditlevsen, H. O. Madsen: Structural Reliability Methods, John Wiley & Sons, Chichester, 1996
[5] J. Kruschke, Doing Bayesian Data Analysis: A Tutorial with R, JAGS, and Stan, 2nd edition. Boston: Academic Press, 2014
The covered material splits into three blocks: (i) Important relations and theorems necessary in the area of the theory of reliability and mathematical statistics, (ii) Analytical and simulation methods to analyze reliability of structures, (iii) Advanced methods of reliability analysis exploiting the Bayesian inference in conjunction with MCMC simulation. List of lectures: 1. Basic relations, definitions and notation, 2. Selected probability distributions and important inequalities, 3. Transformation of probability density function (one and more variables), 4. Reliability of simple structures, 5. Evolution of reliability in time, 6. Reliability and solution methods, 7. Renewable systems, 8. Reflection of the theory in EC standards, 9. Analytical methods to address reliability, 10. Simulation methods, 11. Monte Carlo type simulation, 12. MCMC sampling (Markov chain-Monte Carlo, Bayesian statistical method).
[1] S. S. Rao: Reliability-Based Design, McGraw Hill, Inc. New York, 1992
[2] I. Elishakoff: Probability Theory of Structures, Dover Publication , New. York, 1999
[3] O. Ditlevsen, H. O. Madsen: Structural Reliability Methods, John Wiley & Sons, Chichester, 1996
[4] D. Blockley: The nature of structural design and safety, Ellis Horwood Limited, Chichester, John Willey&Sons, New York, 1980
[5] J. Kruschke, Doing Bayesian Data Analysis: A Tutorial with R, JAGS, and Stan, 2nd edition. Boston: Academic Press, 2014
In this course, which is taught exclusively in English, attention is paid to the structure of a scientific or technical paper, to grammatical and stylistic aspects and to the creative scientific writing process from manuscript preparation up to its publication (including the selection of an appropriate journal and the manuscript submission and review process). Other topics covered in the course include effective search for and processing of information sources in a network environment, exploitation of library, open-access and other resources and tools, citation rules and publication ethics. Students get acquainted with citation managers, manuals of style, typesetting rules and tools for the preparation of a technical manuscript in LaTeX. Basic information on bibliometric tools and evaluation of scientific output is also provided.
[1] • Lecture notes and support materials prepared by the instructors
[2] • Strunk, W. and E. B. White. The Elements of Style. London: Macmillian, 1999.
[3] • Turabian, K. and W. A. Booth. Manual for Writers of Research Papers, Theses, and Dissertations: Chicago Style for Students and Researchers. 8th ed. Chicago: University of Chicago Press, 2013.
[4] • Alley, M. The Craft of Scientific Presentations: Critical Steps to Succeed and Critical Errors to Avoid. New York, NY: Springer, 2007.
Materiálová nelinearita, mezní únosnost, křehký a plastický materiál. Mezní stav únosnosti, přírůstková metoda, tuhoplastická analýza, příklady. Přírůstková metoda a metoda počátečních napětí, limitní bod. Aplikace na ocelové prutové a deskostěnové konstrukce. Geometrická nelinearita: Základy teorie konečných deformací. Malé deformace a konečné rotace. Metody řešení soustav nelineárních rovnic metody konečných prvků.
[1] Povinná literatura:
[2] Bittnar, Z. , Šejnoha, J. Numerical methods in structural mechanics, ASCE Press-Thomas Telford, 1996
[3] Plešek, J. Nelineární mechanika kontinua s příklady, Ústav termomechniky ČSAV a Strojní fakulta ČVUT, 2015
[5] Doporučená literatura:
The assignment of the final thesis is always individual based on the agreement of the teacher and the student. The vast majority of assignments are connected with the scientific and research activities of the respective employee. The output of the solution may be a brief research study of the given problem, experimental activity, programming and others according to the respective assignment.
[1] in accordance with the specification
Zadání závěrečné práce je vždy individuální na základě dohody pedagoga se studentem. Naprostá většina zadání je spojena s vědecko-výzkumnou činností příslušného pracovníka. Výstupem řešení může být stručná rešeršní studie dané problematiky, experimentální činnost, programování a další dle příslušného zadání.
[1] Literatura a studijní materiály jsou vždy doporučeny příslušným vyučujícím. Nejčastěji vycházejí z odborných článků, knih a současného stavu poznání příslušného obou.
Zadání závěrečné práce je vždy individuální na základě dohody pedagoga se studentem. Naprostá většina zadání je spojena s vědecko-výzkumnou činností příslušného pracovníka. Výstupem řešení může být stručná rešeršní studie dané problematiky, experimentální činnost, programování a další dle příslušného zadání.
[1] Literatura a studijní materiály jsou vždy doporučeny příslušným vyučujícím. Nejčastěji vycházejí z odborných článků, knih a současného stavu poznání příslušného obou.
The assignment of the final thesis is always individual based on the agreement of the teacher and the student. The vast majority of assignments are connected with the scientific and research activities of the respective employee. The output of the solution may be a brief research study of the given problem, experimental activity, programming and others according to the respective assignment.
[1] in accordance with the specification
The Dissertation aims at developing research and/or professional competences in the field of conservation and restoration of architectural heritage structures. Students may develop research, compilation or case study theses.
[1] Technical books and journals depending on a specific topic.
Předmět předchází diplomové práci a připravuje studenty na psaní budoucí práce. Zadání závěrečné práce je vždy individuální na základě dohody pedagoga se studentem. Naprostá většina zadání je spojena s vědecko-výzkumnou činností příslušného pracovníka. Výstupem řešení může být stručná rešeršní studie dané problematiky, experimentální činnost, programování a další dle příslušného zadání.
[1] Literatura a studijní materiály jsou vždy doporučeny příslušným vyučujícím. Nejčastěji vycházejí z odborných článků, knih a současného stavu poznání příslušného obou.
Předmět předchází diplomové práci a připravuje studenty na psaní budoucí práce. Zadání závěrečné práce je vždy individuální na základě dohody pedagoga se studentem. Naprostá většina zadání je spojena s vědecko-výzkumnou činností příslušného pracovníka. Výstupem řešení může být stručná rešeršní studie dané problematiky, experimentální činnost, programování a další dle příslušného zadání.
[1] Literatura a studijní materiály jsou vždy doporučeny příslušným vyučujícím. Nejčastěji vycházejí z odborných článků, knih a současného stavu poznání příslušného obou.
Zadání závěrečné práce je vždy individuální na základě dohody pedagoga se studentem. Naprostá většina zadání je spojena s vědecko-výzkumnou činností příslušného pracovníka. Výstupem řešení může být stručná rešeršní studie dané problematiky, experimentální činnost, programování a další dle příslušného zadání.
[1] Specifikováno při zadání DP
The assignment of the final thesis is always individual based on the agreement of the teacher and the student. The vast majority of assignments are connected with the scientific and research activities of the respective employee. The output of the solution may be a brief research study of the given problem, experimental activity, programming and others according to the respective assignment.
[1] in accordance with the specification
The course is devoted to vibration of structures caused by various types of load.
Povinná literatura:
[1] 1. Clough, R.W. and Penzien, J. (1993) Dynamics of structures. McGraw-Hill. ISBN 0-07-113241-4
[2] 2. Bittnar, Z. and Šejnoha, J. (1996) Numerical methods in structural engineering. ASCE Press. ISBN 978-0727725554.
Základy teorie kmitání, dynamické zatížení. Vlastní a vynucené kmitání soustav s jedním stupněm volnosti. Tlumené kmitání. Metody řešení kmitání diskrétních soustav.
[1] Máca J., Kruis J., Krejčí T.: Dynamika stavebních konstrukcí, ČVUT v Praze, 2018, ISBN 978-80-01-05719-3
[2] Humar J.: Dynamics of Structures, CRC Press/Balkema, 2012, ISBN 978-0-145-62086-4
[3] Sokol M., Tvrdá K.: Dynamika stavebných konštrukcií, STU Bratislava 2011, ISBN 978-80-227-3587-2
[4] Máca J.: Dynamika stavebních konstrukcí 1, ČVUT v Praze, 2021, https://mech.fsv.cvut.cz/web/
Experimenty zaměřené na sledování velikosti klimatických zatížení stavebních konstrukcí (zatížení větrem, sněhem, teplotou), diagnostika stavebních konstrukcí, zkoušky prováděné na fyzikálních modelech stavebních konstrukcí (zákony modelové podobnosti, simulace zemětřesení na vibračních stolech, simulace účinků větru ve větrných tunelech, statické zatěžovací zkoušky na fyzikálních modelech), monitorování stavebních konstrukcí, statické zatěžovací zkoušky (pozemní stavby, průmyslové stavby, mostní objekty), dynamické zatěžovací zkoušky a dynamické informativní zkoušky (pozemní stavby, průmyslové stavby, mostní objekty, lávky pro chodce, účinky technické seizmicity, hodnocení nepříznivých účinků kmitání na lidský organizmus, posuzování vlivu kmitání stavby na instalovaná technologická zařízení).
Povinná literatura:
[1] Pirner, M. - Fischer, O. Zatížení staveb větrem. Informační centrum ČKAIT, Praha, 2003, ISBN 80-86769-10-0
[2] Pirner, M. - Fischer, O. Dynamika ve stavební praxi. Informační centrum ČKAIT, Praha, 2010, ISBN 978-80-87438-18-3
[3] Lunga, R. – Solař, J. Kostelní věže a zvonice. Grada Publishing, a.s., Praha, 2010, ISBN 978-80-247-1236-9
Doporučená literatura:
[4] ČSN 73 2030 Statické zatěžovací zkoušky stavebních konstrukcí. ÚNMZ, 2019, ISBN 80-88905-24-9
[5] ČSN 73 6209 Zatěžovací zkoušky mostních objektů. ÚNMZ, 2019.
[6] ČSN 73 2044 Dynamické zkoušky stavebních konstrukcí. ÚNMZ, 2019.
[7] ČSN 73 0040 Zatížení stavebních objektů technickou seizmicitou a jejich odezva. ÚNMZ, 2019.
Studijní pomůcky:
[8] Studijní materiály na stránkách katedry: https://mech.fsv.cvut.cz/student/
Experimenty zaměřené na sledování velikosti klimatických zatížení stavebních konstrukcí (zatížení větrem, sněhem, teplotou), diagnostika stavebních konstrukcí, zkoušky prováděné na fyzikálních modelech stavebních konstrukcí (zákony modelové podobnosti, simulace zemětřesení na vibračních stolech, simulace účinků větru ve větrných tunelech, statické zatěžovací zkoušky na fyzikálních modelech), monitorování stavebních konstrukcí, statické zatěžovací zkoušky (pozemní stavby, průmyslové stavby, mostní objekty), dynamické zatěžovací zkoušky a dynamické informativní zkoušky (pozemní stavby, průmyslové stavby, mostní objekty, lávky pro chodce, účinky technické seizmicity, hodnocení nepříznivých účinků kmitání na lidský organizmus, posuzování vlivu kmitání stavby na instalovaná technologická zařízení).
Povinná literatura:
[1] Pirner, M. - Fischer, O. Zatížení staveb větrem. Informační centrum ČKAIT, Praha, 2003, ISBN 80-86769-10-0
[2] Pirner, M. - Fischer, O. Dynamika ve stavební praxi. Informační centrum ČKAIT, Praha, 2010, ISBN 978-80-87438-18-3
Doporučená literatura:
[3] Lunga, R. – Solař, J. Kostelní věže a zvonice. Grada Publishing, a.s., Praha, 2010, ISBN 978-80-247-1236-9
[4] ČSN 73 2030 Statické zatěžovací zkoušky stavebních konstrukcí. ÚNMZ, 2019,
[5] ČSN 73 6209 Zatěžovací zkoušky mostních objektů. ÚNMZ, 2019.
[6] ČSN 73 2044 Dynamické zkoušky stavebních konstrukcí. ÚNMZ, 2019.
[7] ČSN 73 0040 Zatížení stavebních objektů technickou seizmicitou a jejich odezva. ÚNMZ, 2019.
Studijní pomůcky:
[8] Studijní materiály na stránkách katedry: https://mech.fsv.cvut.cz/student/
Experiments aimed at monitoring the magnitude of climatic loads on building structures (wind, snow, temperature loads), diagnostics of building structures, tests carried out on physical models of building structures (laws of model similarity, simulation of earthquakes on shake tables, simulation of wind effects in wind tunnels, static load tests on physical models), monitoring of building structures, static load tests (civil engineering structures, industrial structures, bridge structures), dynamic load tests and dynamic informative tests (civil engineering structures, industrial structures, bridge structures, footbridges, effects of technical seismicity, assessment of adverse effects of vibrations on the human body, assessment of the effect of vibrations of the structure on installed technological equipment).
[1] Menčík, J., Introduction to Experimental Analysis. University of Pardubice, Pardubice, 2017, ISBN 978-80-7560-069-1 (pdf).
[2] Freddi A., Olmi G., Cristofolini L., Experimental Stress Analysis for Materials and Structures. Springer International Publishing, Schwitzerland, 2015, ISBN 978-3-319-06086-6, 978-3-319-06085-9.
[3] Study materials on the website: https://moodle-vyuka.cvut.cz/?lang=en
Předmět představuje teorii homogenizace pro výpočet efektivních vlastností heterogenních struktur s využitím jak klasické mikromechaniky, tak i numerického modelování periodických struktur. Studenti s využitím základních znalostí teorie pružnosti získají představu o chování obecně anizotropních materiálů. Aplikace teoretických modelů je ukázána na příkladech různých typů heterogenních struktur z oblasti stavebního a strojního inženýrství. Pro představu uvádíme dřevo, zdivo, asfaltové směsi, vláknové kompozity, kovové porézní struktury apod. Určení efektivních elastických vlastností (Hookeův zákon) bude následně rozšířeno o homogenizaci transportních parametrů za předpokladu ustáleného vedení tepla (Fourierův zákon, součinitel teplotní vodivosti) a vlhkosti (Fickův zákon, součinitel difuzivity). Na závěr bude představena koncepce víceúrovňového modelování. V rámci výuky se studenti seznámí s volně dostupným programem CELP umožňujícím rychlý odhad efektivních vlastností vícefázových materiálových struktur.
[1] 1. M. Šejnoha, J. Zeman: Micromechanics in practice, WIT Press, Southampton, Boston, 2013, ISBN 978-1-84564-682-0.
[2] 2. G.J. Dvorak: Micromechanics of Composite Materials, Springer Dordrech Heidelberg New York London, 2013, ISSN 0925-0042, ISBN 978-94-007-4100-3.
[3] 3. J. Šejnoha, J. Bittnarová J.: Pružnost a pevnost 10. Vyd. ČVUT Praha 2003. ISBN: 80-01-02742-2.
Fundamentals of transmission and reflexion optical microscopy. Polarization of light and its application in the phase study of materials. The sample preparation for microscopical research. Fundamentals of scannig electron microscopy and microanalysis. X-ray phase diffraction and structural analysis. The fundamentals of XRD analysis and its application in the structural and phase exploration of building materials.
[1] 1.Ekertová, L.- Frank, L.: Metody analýzy povrchů. - Elektronová mikroskopie a difrakce. - ACADEMIA, 2003., 2.Kraus, Ivo: Struktura a vlastnosti krystalů. ACADEMIA, 2003., 3.Král, J., Frank, L.: Metody analýzy povrchů - Iontové a speciální metody. -ACADEMIA, 2003., ., EMIA.ACADEMIAACADEMIA., Král, J - Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů - Iontové a speciální metody. - ACADEMIA.,
Předmět se zabývá základní elastoplastickou analýzou průřezů a konstrukcí. Jednoosá napjatost - vliv teploty, staticky neurčité případy, přetvoření prutu, rozdělení napětí. Ohyb prutu - prostý a šikmý ohyb, kombinace s osovou silou, napětí, jádro průřezu. Ideálně elastoplastický model materiálu pro jednoosou napjatost, mezní plastický stav průřezů a konstrukcí. Stabilita prutů, perfektní a imperfektní prut. Rovinná napjatost - transformace napětí, hlavní napětí, Mohrova kružnice, hlavní napětí. Smykové napětí - smyk za ohybu. Kroucení kruhových, masivních a tenkostněnných průřezů.
[1] M. Jirásek, V. Šmilauer, J. Zeman: Pružnost, pevnost, plasticita. Elektronická verze skript, 2023
[2] J. Bittnarová a kol.: Pružnost a pevnost. Příklady, Ediční středisko ČVUT, Praha 2008
[3] J. Šejnoha a J. Bittnarová: Pružnost a pevnost, Ediční středisko ČVUT, Praha 2006
[4] S. Šmiřák: Pružnost a plasticita I, PC‐DIR, Brno 1999
Základy teorie pružnosti: napjatost a přetvoření přímých prutů namáhaných tahem/tlakem, ohybem a volným kroucením, mezní plastická únosnost prutu při ohybu, kritická zatížení a vzpěrné délky přímých tlačených prutů. Základní předpoklady, veličiny a rovnice pro popis napjatosti a přetvoření v 3D kontinuu, deskách a stěnách.
[1] Studijní opory připravené vyučujícími dostupné online:
[2] https://mech.fsv.cvut.cz/homeworks/student/
[3] http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/index.php/Department_of_Mechanics:_Student%27s_corner
[4] https://moodle-vyuka.cvut.cz/
[5] Jíra A. a kol.: Sbírka příkladů pružnosti a pevnosti, FSv ČVUT, 2021 (online)
[6] Šejnoha J., Bittnarová J.: Pružnost a pevnost 10. Vyd. ČVUT Praha 2003. ISBN: 80-01-02742-2.
[7] Šejnoha J., Bittnarová J.: Pružnost a pevnost 20. Vydavatelství ČVUT Praha 2003. ISBN: 80-01-02709-0.
[8] Bittnarová a kol.: Pružnost a pevnost. Příklady. Vydavatelství ČVUT Praha 2003. ISBN: 80-01-02743-0.
[9] Bittnarová a kol.: Pružnost a pevnost 20. Příklady. Vydavatelství ČVUT Praha 2004. ISBN: 80-01-03082-2.
[10] Megson T. H. G.: Structural and Stress Analysis. Jordan Hill, UNITED KINGDOM: Elsevier Science & Technology 2005. ISBN: 978-0-08-045534-1.
V kurzu se studenti seznámí se základními principy mechaniky a jejich užitím při výpočtu napětí v prutech a stability prutů. Dále bude zmíněna typologie stěn a desek včetně zatížení a základních předpokladů pro řešení konstrukcí na počítači.
[1] Bittnarová, Šejnoha: Pružnost pevnost přednášky, 2006, ISBN:80-01-02742-2
[2] !Bittnarová, Fajman, Kalousková, Šejnoha: Pružnost Pevnost 10 cvičení, 2000, ISBN:80-01-01635-8
[3] !Bittnarová, Fajman, Kalousková, Šejnoha: Pružnost Pevnost 20 cvičení, 2000, ISBN:80-01-01835-0
[4] !Fajman, Kruis: Zatížení a spolehlivost,2008, ISBN:978-80-01-04112-3
Zadání projektu je vždy individuální na základě dohody pedagoga se studentem. Naprostá většina zadání je spojena s vědecko-výzkumnou činností příslušného pracovníka. Výstupem řešení může být stručná rešeršní studie dané problematiky, experimentální činnost, programování a další dle příslušného zadání.
[1] Literatura a studijní materiály jsou vždy doporučeny příslušným vyučujícím. Nejčastěji vycházejí z odborných článků, knih a současného stavu poznání příslušného obou.
Focus on complex approach to practic design, analysis and optimalization of multi-storey or long-span building structures, or their reconstruction. Analysis of load, functional and technologic requirements, design of load-bearing system alternatives including foundations, preliminary bearing elements dimensions calculation, choice of most suitable version. Detailed statical design of chosen version, calculation, technical report and drawings. Check of bearing and non-bearing structures interaction and assembly techniques. Public presentation.
[1] in accordance with the specification
Síly v bodě, síly působící na těleso a desku, moment síly k bodu, k ose. Soustavy sil. Podepření tělesa a desky, reakce. Složené soustavy v rovině. Příhradové konstrukce. Vnitřní síly a jejich průběhy na rovinných prutových konstrukcích a složených soustavách. Vnitřní síly a jejich průběhy na prostorové prutové konstrukci. Definice normálového napětí a předpoklady o jeho rozložení v průřezu. Geometrie hmot a rovinných obrazců, těžiště a momenty setrvačnosti.
[1] Jíra, D. Jandeková, A. Hlobilová, E. Janouchová a L. Zrůbek: Sbírka příkladů stavební mechaniky, Praha: ČVUT, 2017. 116 s. ISBN 978-80-01-06301-9, URL: http://mech.fsv.cvut. cz/wiki/index.php/File:Sbirka_prikladu_SUK.pdf
[2] V. Kufner a P. Kuklík. Stavební mechanika 10. Vyd. 2. Praha: ČVUT, 2000. 166 s. ISBN 80-01-02215-3.
[3] V. Kufner a P. Kuklík. Stavební mechanika 20. Vyd. 2. Praha: ČVUT, 2001. 137 s. ISBN 80-01-02346-X.
[4] P. Kabele, M. Polák, D. Rypl a J. Němeček: Stavební mechanika 1. Příklady, ČVUT, 2009. 81 s. SBN: 978-80-0104-282-3
[5] :http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/index.php/Department_of_Mechanics:_Student''s_corner
Předmět se zabývá základní elastickou analýzou staticky neurčitých konstrukcí. V první části se zavádí energie deformace, princip virtuálních sil, přetvoření na staticky určitých konstrukcích. Maxwellova a Bettiho věta. Silová metoda a její aplikace na staticky neurčité příhradové konstrukce, spojité nosníky, rámy, uzavřené rámy. Symetrické konstrukce se symetrickým a antimetrickým zatížením. Vliv účinků teploty a předepsaných přemístění podpor. Matice poddajnosti konstrukce. Druhá část předmětu probírá princip virtuálních posunů a deformační metodu. Matice tuhosti prutu, nesilové účinky, statická kondenzace, matice tuhosti konstrukce a lokalizace. Počítačové řešení základních typů konstrukcí. Třetí část předmětu se zabývá analýzou desek a zjednodušenými metodami řešení křížem pnutých desek.
[1] P. Konvalinka et al.: Analýza stavebních konstrukcí - příklady, ČVUT, 2009
[2] V. Kufner, P. Kuklík: Stavební mechanika 30, ČVUT, 1998
[3] P. Kuklík, V. Blažek, V. Kufner: Stavební mechanika 40, ČVUT, 2002
[4] J. Kadlčák, J. Kytýr: Statika stavebních konstrukcí II., VUTIUM, 2009
[5] T.H.G. Megson: Structural and Stress Analysis, Elsevier, 2005
1. Newtonovy zákony, rovnováha sil, momenty, reakce hmotného bodu. 2. Vazby tuhých desek a hmotných bodů. Výpočet reakcí tuhé desky. 3. Spojité zatížení, výpočet reakcí a vazeb na složených soustavách. 4. Výpočet reakcí na příhradových konstrukcích. Vnitřní síly příhradových konstrukcí, metoda styčných bodů a průsečná metoda. 5. Vnitřní síly na přímých nosnících. 6. Vnitřní síly na lomených a šikmých nosnících. 7. Reakce na prostorové konzole a výpočet vnitřních sil prostorové konzoly. 8. Vnitřní síly na rovinných složených soustavách. 9. Výpočty polohy těžiště na rovinných obrazcích. Momenty setrvačnosti a elipsa setrvačnosti. 10. Analýza napětí průřezu zatíženého normálovou sílou a momentem.
[1] Dostupné na stránce předmětu SMR1. https://mech.fsv.cvut.cz/student
1. Princip virtuálních prací. 2. Výpočet přetvoření konstrukcí s využitím principu virtuálních prací. 3. Bettiho a Maxwellova věta. 4. Základní principy silové metody, využití principu PVP. 5. Výpočet vnitřních sil na přímém nosníku pomocí silové metody. 6. Silová metoda a její použití na staticky neurčité konstrukci. 7. Redukční věta. 8. Rovinný rám, výpočet vnitřních sil pomocí silové metody. 9. Silová metoda, příhradové konstrukce, využití symetrie. 10. Odvození matice tuhosti prutu, princip virtuálních posunů. 11. Deformační metoda, zjednodušená deformační metoda na staticky neurčitých konstrukcích. 12. Zjednodušená deformační metoda (ZDM) výpočet vnitřních sil na spojitých nosnících. 13. ZDM, výpočet vnitřních sil na rovinných rámových konstrukcích.
Povinná literatura:
[1] Kufner, Kuklík, Stavební mechanika 30, ČVUT, 2003.
[2] Kuklík, Blažek, Kufner, Stavební mechanika 40, 2002.
[3] Šejnoha, Bittnarová, Pružnost a pevnost, ČVUT, 2004.
Studijní pomůcky:
[4] Studijní podklady předmětu SMR 2 na stránce, https://mech.fsv.cvut.cz/student
Síly v bodě, síly působící na těleso a desku, moment síly k bodu, k ose. Soustavy sil. Podepření tělesa a desky, reakce. Složené soustavy v rovině. Příhradové konstrukce. Výpočet reakcí principem virtuálních prací.
Povinná literatura:
[1] Jíra, A. a kolektiv: Sbírka příkladů stavební mechaniky. ČVUT, Praha, 2019, ISBN:978-80-01-06301-9 (v současnosti dostupná online na:http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/images/6/67/Sbirka_prikladu_SUK.pdf).
[2] Kabele P., Polák M., Rypl D., Němeček J.: Stavební mechanika 1 - Příklady, Česká technika - nakladatelství ČVUT, Praha, 2014, ISBN 978-80-01-05604-2.
[3] Kufner V., Kuklík P.: Stavební mechanika 10, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01398-7.
[4] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 30, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01893-8.
Doporučená literatura:
[5] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 20, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01523-8.
[6] Beer F. P., Johnston Jr. E. R., Mazurek D.: Vector Mechanics for Engineers: Statics 11th Edition, McGraw-Hill Education, 2016, ISBN 978-0077687304.
Studijní pomůcky:
[7] Studijní materiály na stránkách katedry: https://mech.fsv.cvut.cz/student/
Vnitřní síly a jejich průběhy na rovinných prutových konstrukcích a složených soustavách. Vnitřní síly a jejich průběhy na prostorové prutové konstrukci. Definice normálového napětí a předpoklady o jeho rozložení v průřezu. Geometrie hmot a rovinných obrazců, těžiště a momenty setrvačnosti.
Povinná literatura:
[1] Jíra, A. a kolektiv: Sbírka příkladů stavební mechaniky. ČVUT, Praha, 2019, ISBN:978-80-01-06301-9 (v současnosti dostupná online na:http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/images/6/67/Sbirka_prikladu_SUK.pdf).
[2] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 20, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01523-8.
[3] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 30, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01893-8.
[4] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 10, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01398-7.
Doporučená literatura:
[5] Beer F. P., Johnston Jr. E. R., Mazurek D.: Vector Mechanics for Engineers: Statics 11th Edition, McGraw-Hill Education, 2016, ISBN 978-0077687304.
Studijní pomůcky:
[6] Studijní materiály na stránkách katedry: https://mech.fsv.cvut.cz/student/
Deformační a silová metoda pro řešení reakcí a vnitřních sil na staticky neurčitých nosnících a prutových a příhradových konstrukcích. Výpočet přemístění nosníků a prutových a příhradových konstrukcí pomocí principu virtuálních prací.
[1] Studijní opory připravené vyučujícími dostupné online:
[2] https://mech.fsv.cvut.cz/homeworks/student/
[3] http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/index.php/Department_of_Mechanics:_Student%27s_corner
[4] https://moodle-vyuka.cvut.cz/
[5] Kufner V., Kuklík P.: Stavební mechanika 30. Vydavatelství ČVUT Praha 1998. ISBN: 80-01-01893-8.
[6] Kuklík P., Blažek V., Kufner, V.: Stavební mechanika 40. Vydavatelství ČVUT Praha 2002. ISBN: 80-01-02450-4.
[7] Jirásek M., Konvalinka P.: Statika stavebních konstrukcí I. Vydavatelství ČVUT Praha, 1989.
[8] Bittnar Z., Jirásek M., Konvalinka, P.: Statika stavebních konstrukcí II: Příklady. Vydavatelství ČVUT Praha, 1992. ISBN:80-01-00772-3.
[9] Megson T. H. G.: Structural and Stress Analysis. Jordan Hill, UNITED KINGDOM: Elsevier Science & Technology 2005. ISBN: 978-0-08-045534-1.
Analysis of statically indeterminate structures by the slope-deflection method and the force method. Principle of virtual work.
[1] 1. R. C. Hibbeler: Structural Analysis in SI Units, 10th Edition, Pearson, 2019
[2] 2. P. Řeřicha: Structural mechanics 40, Statically indeterminate structures, CTU in Prague, 2003
The principal objective of the course is to familiarise students with the application of basic principles of mechanics to the determination of the distribution of internal forces in statically determined structures, cross-sectional properties and the elementary definition of stress.
[1] [1] W.F. Riley, L.D. Sturges, Engineering Mechanics - Statics, JOHN WILEY & SONS, INC., New York, 1993, ISBN 9780471053330
[2] [2] S. Timoshenko, Strength of materials - Part I, Elementary theory and problems, D. VAN NOSTRAND COMPANY Inc., New York, 1930
Cílem předmětu je prakticky si vyzkoušet návrh a výrobu konstrukcí pomocí 3D tisku (technologie plastového tisku FDM, SLA a SLS), jejich následné destruktivní testování a porovnání výsledků s numerickým výpočtem.
[1] budou upřesněny. Obecně se jedná o základy 3D tisku a jednoduchých mechanických zkoušek.
Korelace digitálního obrazu (známá jako DIC = Digital Image Correlation) je optická metoda umožňující sledování pole posunů a deformací. Její princip je založen na změně tvaru a posunu náhodného vzoru na povrchu zatěžovaných těles. Metoda je relativně nenáročná na přístrojové vybavení měřicí linky, nicméně podávané výsledky jsou přesné a dobře graficky reprezentovatelné. Zároveň je tato metoda vhodným mezistupněm mezi experimenty (experimentální analýzou) a výpočty prováděnými pomocí matematických modelů. O rostoucí popularitě optického vyhodnocování deformací a posunů pomocí korelace digitálního obrazu svědčí i mnoho publikací, včetně hojně citovaných článků v mezinárodních impaktovaných časopisech.
[1] David Chambers: Digital Image Correlation: Advanced Methods and Applications (Materials Science and Technologies).
Cementové kompozity tvoří základ dnešní civilizace a stavebnictví; tradiční beton je nyní nejvíce vyráběným materiálem na světě s průměrnou spotřebu přes 1 m3 / osobu / rok. Vlastnosti těchto kompozitů lze měnit v širokém spektru dle potřeb - tlaková pevnost do 800 MPa, dotvarování, smrštění, odolnost proti vlivům prostředí či vznik trhlin. Předmět představuje víceúrovňový popis těchto cementových kompozitů, od atomární úrovně až po úroveň stavební konstrukce. Zahrnuje přehled experimentálních metod používaných k identifikaci vlastností, analytických a numerických metod pro modelování hydratace, přenos tepla, elasticity, dotvarování a pevnosti přes různé úrovně rozlišení. Předmět je doplněn o celou řadu inženýrských aplikací, na kterých byly tyto metody úspěšně použity - návrhy a optimalizace masivních betonových konstrukcí (oblouky s chlazením, základové bloky, návodní líce přehrad), cementobetonové dálniční kryty s prodlouženou trvanlivostí, stříkané betony s náhradou Portlandského cementu sulfovápenatými pojivy, inovované materiály odolné k trhlinkování, alkalicky-aktivované úletové popílky. Většina použitých numerických modelů byla implementována do open-source softwaru OOFEM, který můžete volně použít například pro vaši předpověď teplot během hydratace, analýzu napětí a trhlin včetně vlivu výztuže a okrajových podmínek.
[1] V. Šmilauer: Multiscale hierarchical modeling of hydrating concrete, Saxe-Coburg Publications, 2015
[2] R. Bárta: Chemie a technologie cementu, AVČR, 1961
[3] A. Neville: Properties of concrete, 2011
[4] R.W.Burrows: The visible and invisible cracking of concrete, ACI, 1998
[5] H.W.F. Taylor: Cement chemistry, 1997
[6] W. Czernin: Cement chemistry and physics for civil engineers, 1962
[7] O. Bernard, F.-J. Ulm, E. Lemarchand: A multiscale micromechanics-hydration model for the early-age elastic properties of cement-based materials, Cement and Concrete Research 33, 1293-1309, 2003
Předmět je zaměřen na seznámení s moderními měřícími metodami a jejich návazností na výpočetní metody pro stanovení mikromechanických charakteristik a dále jejich uplatnění pro popis materiálů. V popředí zájmu jsou cementové kompozity a geopolymery. Předmět bude obsahovat základy z následujících oblastí: -Experimentální metody mikromechaniky- především nanoindentace, mikroskopie atomových sil a elektronová mikroskopie pro různé typy materiálů. -Metody stanovení mikromechanických vlastností pro heterogenní mikrostruktury v submikrónové oblasti. -Modely pro popis mikrostruktury stavebních materiálů. -Metody výpočtu vlastností kompozitu a homogenizace (analytické, MKP, FFT). -Kalorimetrie. -Praktická měření a aplikace na stavební materiály.
[1] Joseph I. Goldstein, Dale E. Newbury, Joseph R. Michael, Nicholas W.M. Ritchie, John Henry J. Scott, David C. Joy, Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis, Springer 2003.
[2] Bert Voigtländer, Scanning Probe Microscopy: Atomic Force Microscopy and Scanning Tunneling Microscopy (NanoScience and Technology) Springer, 2015
[3] Fischer-Cripps, Anthony C., Nanoindentation, Mechanical Engineering Series, Springer, 2nd ed. 2004, XXII, 264 p.
[4] M L. Oyen, Handbook of Nanoindentation: With Biological Applications, Pan Stanford Publishing, 2010
[5] W.C. Oliver and G.M. Pharr, An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments, Journal of Materials Research, Volume 7 / Issue 06 / 1992, pp 1564-1583
[6] J. Němeček, Nanoindentation of Heterogeneous Structural Materials. 1. ed. Praha: ČVUT v Praze, 2010. 99 p. ISBN 978-80-01-04501-5.
Kurz volně navazuje na předmět "Programování inženýrských výpočtů v MATLABu 1“. Snahou je rozvinout algortimizační schopnosti studentů při řešení jejich inženýrských nebo vědeckých projektů.
[1] https://sites.google.com/site/xsykorj3course/132xpm2
Pokročilý kurz programovacího jazyka C++ s ohledem na tvorbu programů pro řešení inženýrských úloh.
[1] Miroslav Virius - Programování v C++
[2] Bruce Eckel - Thinking in C++, 2nd ed. Volume 1
Doplňkové cvičení k předmětům SM02 a SMA1, kde bude výuka vysvětlována s důrazem na pochopení základních principů a jednoduchost. Výuka bude mít formu doučování k řádným cvičení s prostorem pro dovysvětlení řešené problematiky.
[1] příkladové skriptum:
[2] https://mech.fsv.cvut.cz/wiki/images/6/67/Sbirka_prikladu_SUK.pdf
Doplňkové cvičení k předmětům 132SM3, 132SMA2 a 132SMR2, kde bude výuka vysvětlována s důrazem na pochopení základních principů a jednoduchost. Výuka bude mít formu doučování k řádným cvičení s prostorem pro dovysvětlení řešené problematiky.
[1] příkladové skriptum:
[2] https://mech.fsv.cvut.cz/wiki/images/9/9e/Sbirka_prikladu_SNK.pdf
1. Venkovské stavby v regionech Čech, Moravy a Slezka. 2. Problematika základových konstrukcí. 3. Problematika svislých konstrukcí. 4. Vodorovné konstrukce. 5. Nosné konstrukce střech. 6. Klenby, mostky, lávky. Pozornost je zaměřena k výše uvedeným tématům z hlediska příčin vzniku poruch, jejich diagnostikování, a možným způsobům provedení oprav.
[1] Stránky předmětu.
Diagnostické systémy, monitorování stavebních konstrukcí a jejich uplatnění v diagnostice, měřicí linka a její členy, radarová interferometrie, korelace digitálního obrazu, tenzometrie a jejich aplikace v diagnostice, využití statické zatěžovací zkoušky, dynamické zatěžovací zkoušky, experimentální modální analýzy, validace a identifikace teoretických modelů existující stavby, vyšetřování trhlin, stanovení materiálových vlastností, experimentální postupy používané pro stanovení velikosti osových a předpínacích sil v konstrukčních prvcích stavebních konstrukcí.
Povinná literatura:
[1] Bilčík, J. – Dohnálek, J. Sanace betonových konstrukcí. Vydavatelství Jaga group v.o.s., Bratislava, 2003, ISBN 80-88905-24-9
Doporučená literatura:
[2] Pirner, M. - Fischer, O. Zatížení staveb větrem. Informační centrum ČKAIT, Praha, 2003, ISBN 80-86769-10-0
[3] Pirner, M. - Fischer, O. Dynamika ve stavební praxi. Informační centrum ČKAIT, Praha, 2010, ISBN 978-80-87438-18-3
[4] Lunga, R. – Solař, J. Kostelní věže a zvonice. Grada Publishing, a.s., Praha, 2010, ISBN 978-80-247-1236-9
Studijní pomůcky:
[5] Studijní materiály na stránkách katedry: https://mech.fsv.cvut.cz/student/
Cementové kompozity tvoří základ dnešní civilizace a stavebnictví; tradiční beton je nyní nejvíce vyráběným materiálem na světě s průměrnou spotřebu přes 1 m3 / osobu / rok. Vlastnosti těchto kompozitů lze měnit v širokém spektru dle potřeb - tlaková pevnost do 800 MPa, dotvarování, smrštění, odolnost proti vlivům prostředí či vznik trhlin. Předmět představuje víceúrovňový popis těchto cementových kompozitů, od atomární úrovně až po úroveň stavební konstrukce. Zahrnuje přehled experimentálních metod používaných k identifikaci vlastností, analytických a numerických metod pro modelování hydratace, přenos tepla, elasticity, dotvarování a pevnosti přes různé úrovně rozlišení. Předmět je doplněn o celou řadu inženýrských aplikací, na kterých byly tyto metody úspěšně použity - návrhy a optimalizace masivních betonových konstrukcí (oblouky s chlazením, základové bloky, návodní líce přehrad), cementobetonové dálniční kryty s prodlouženou trvanlivostí, stříkané betony s náhradou Portlandského cementu sulfovápenatými pojivy, inovované materiály odolné k trhlinkování, alkalicky-aktivované úletové popílky. Většina použitých numerických modelů byla implementována do open-source softwaru OOFEM, který můžete volně použít například pro vaši předpověď teplot během hydratace, analýzu napětí a trhlin včetně vlivu výztuže a okrajových podmínek.
[1] V. Šmilauer: Multiscale hierarchical modeling of hydrating concrete, Saxe-Coburg Publications, 2015
[2] R. Bárta: Chemie a technologie cementu, AVČR, 1961
[3] A. Neville: Properties of concrete, 2011
[4] R. W. Burrows: The visible and invisible cracking of concrete, ACI, 1998
[5] H. F. W. Taylor: Cement chemistry, ThomasTelford, 1997
Studenti se seznámí s koncepcí lineární stability a pružnoplastického výpočtu únosnosti. Lineární stabilita - stanovení kritického zatížení, stanovení tvaru vybočení. Analýza konstrukcí podle teorie II. řádu - podmínky rovnováhy na deformované konstrukci, matice počátečních napětí. Pružnoplastická analýza konstrukcí - stanovení mezní únosnosti, stanovení průběhu vnitřních sil na mezi únosnosti, stanovení tvaru kolapsu na mezi únosnosti - statická přírůstková metoda, kinematická metoda. Řešení úloh stability a pružnoplastické analýzy v prostředí víceúčelového programu založeného na MKP.
Povinná literatura:
[1] Máca J., Konvalinka P.: CAL - doplňkové skriptum, Vydavatelství ČVUT, Praha, 2003. ISBN: 80-01-02673-6.
[2] Jirásek M., Zeman J.: Přetváření a porušování materiálů. Vydavatelství ČVUT, Praha, 2006. ISBN: 978-80-01-05064-4.
[3] Bathe K.J.: Finite Element Procedures, Prentice Hall, 2006. ISBN:978-0-9790049-0-2.
[4] Bažant Z.P., Cedolin L.: Stability Of Structures: Elastic, Inelastic, Fracture And Damage Theories, World Scientific Publishing Company, 2010, ISBN:978-9814317030.
Studijní pomůcky:
[5] ADINA R&D, ADINA Theory and modeling guide.
Pokročilý kurz zaměřený na metodu konečných prvků. Formulace deskových prvků vzcházejících z Kirchhoffovy a Midlinovy hypotézy, deskové konstrukce na pružném podloží. Úvod do nelinárních problémů, geometrická a materiálová nelinearita, metody řešení nelineárních rovnic.
[1] Bittnar, Sejnoha: Numerické metody mechaniky I a II, nakladatelství ČVUT, 1992
[2] Patzák: Přednášky z předmětu NAK2, elektronická verze, 2017
Předmět se věnuje základním numerickým metodám, které lze využít při řešení velkých soustav algebraických rovnic a okrajových či počátečních úloh. V souvislosti s řešením diferenciálních rovnic je představena metoda konečných diferencí a metoda konečných prvků z pohledu inženýra i matematika.
Doporučená literatura:
[1] J. B. Tebbens, I. Hnětynková, M. Plešinger, Z. Strakoš, P. Tichý: Analýza metod pro maticové výpočty. Základní metody. MatfyzPress, 2011, ISBN 978-80-7378-201-6.
[2] G. H. Golub, C. F. Van Loan: Matrix Computations. The Johns Hopkins University Press, 3. vydání, 1996 ISBN 9780801854149.
[3] I. Shames and C. Dym, Energy and finite element methods in structural mechanics. Taylor & Francis, 1991, ISBN 9781351451437.
[4] D. Braess: Finite Elements: Theory, Fast Solvers, and Applications in Solid Mechanics, Cambridge University Press; 3rd edition, 2007, ISBN 978-0415061391.
[5] A. Ern and J.-L. Guermond: Theory and Practice of Finite Elements, Springer; 2004, ISBN 978-1-4757-4355-5.
Tvorba statických modelu konstrukce, příprava vstupních dat, výpočet, vyhodnocení a kontrola výsledků. Řešení prutových konstrukcí, obloukových konstrukcí, stěn, desek, kleneb, krovů. Používané programy RFEM-Dlubal, SCIA Engineer.
Doporučená literatura:
[1] Uživatelská příručka systému RFEM Dlubal
[2] Uživatelská příručka systému SCIA engineer
[3] Odborný posudek - statický výpočet NKP Zámek Bojnice: Fajman - ČVUT, 2018, HČ 8301804A006
[4] Statické posouzení - únosnosti zdi zděné na maltových pásových ložích v objektu Bytové domy Nad školou Trutnov dům č.4: Fajman - ČVUT, 2017, HČ 8301704A183
Mezní únosnost rámových konstrukcí. Stabilitní analýza konstrukcí. Základy teorie 2.řádu. Nosníky a rošty na pružném podloží. Deskové a stěnové konstrukce. Základy řešení úloh dynamiky konstrukcí. Verifikace výsledků.
[1] Bittnar Z., Šejnoha J.: Numerické metody mechaniky 1, 2, Vydavatelství ČVUT, Praha 1992.
Studenti se seznámí s koncepcí lineární stability a pružnoplastického výpočtu únosnosti. Lineární stabilita - stanovení kritického zatížení, stanovení tvaru vybočení. Analýza konstrukcí podle teorie II. řádu - podmínky rovnováhy na deformované konstrukci, matice počátečních napětí. Pružnoplastická analýza konstrukcí - stanovení mezní únosnosti, stanovení průběhu vnitřních sil na mezi únosnosti, stanovení tvaru kolapsu na mezi únosnosti - statická přírůstková metoda, kinematická metoda. Řešení úloh stability a pružnoplastické analýzy v prostředí víceúčelového programu založeného na MKP.
[1] [1] Bittnar Z., Šejnoha J.: Numerické metody mechaniky 1, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1992.
[2] [2] Máca J., Konvalinka P.: Stavební mechanika - CAL, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1999.
[3] [3] Jirásek M., Zeman J.: Přetváření a porušování materiálů. Vydavatelství ČVUT, Praha, 2006.
Stručný přehled historických kleneb a krovů. Jejich statické působení a nejčastější příčiny poruch. Možné způsoby sanace skutečných poruch včetně změn základových podmínek. Nejčastější statické poruchy panelových objektů. Exkurze do historické části Pražského hradu.
[1] 1. Vinař, J., Kufner, V., Horová, I.: Historické krovy, Elconsult 1995, 2. Lipanská, E.: Historické klenby, Elconsult 1997, 3. Manuál k výpočetnímu systému SCIA, Dlubal ,
Tenzory, diferenciální operátory a jejich využití v mechanice, Gaussova a Greenova věta. Obecná struktura základních rovnic lineární a nelineární statiky, energie a dualita. Princip virtuálních prací (výkonů), variační principy (Lagrange, Castigliano, Hellinger-Reissner, Hu-Washizu) a jejich využití při popisu spojitých a diskrétních modelů prutových, deskových, stěnových a prostorových konstrukcí.
[1] Povinná literatura:
[2] 1. Studijní text vytvořený přednášejícím
[3] 2. Bittnar Z., Šejnoha J.: Numerické metody mechaniky 1, 2, Vydavatelství ČVUT, Praha 1992
[4] 3. Jirásek M., Bažant, Z.P.: Inelastic Analysis of Structures, Wiley 2001.
[6] Doporučená literatura:
[7] 4. M. Itskov: Tensor Algebra and Tensor Analysis for Engineers, Springer 2013
This course will pick up where basic finite element courses stop. We will discuss some classes of failures of finite elements (shear and volumetric locking), and potential remedies (various types of reduced integration, nodal-integration discretizations, and multi-field approaches). Both solid and structural elements will be covered. We will consider static and dynamic response, in the small- and large-strain regime. The theory will be illustrated with concrete examples computed with in-house (open-source) finite element software, and the commercial program Abaqus (and its open-source look-alike Calculix).
The aim of the course is to solve coupled multiphysics problems, e.g. thermoelasticity, coupled heat and moisture transfer, thermo-hydro-mechanical problem, electordiffusion, etc. First, the balance equations together with constitutive laws will be summarized for selected coupled multiphysics problems. Discretization in space and time (Galerkin-Bubnov method, Galerkin-Petrov method, generalized trapezoidal rule, etc.) will follow. Solution of systems of linear algebraic equations obtained after discretization (the use of symmetry and sparsity, direct methods, iterative methods). Solution of systems of nonlinear algebraic equations (Newton-Raphson method, the arc-length method). Utilization of parallel computers for solution of large problems based on domain decomposition methods.
[1] R.W. Lewis, B.A. Schrefler: The Finite Element Method in the Static and Dynamic Deformation and Consolidation of Porous Media. John Wiley & Sons, 2000, Chichester, England.
[3] O.C. Zienkiewicz, R.L. Taylor: The Finite Element Method. Volume 1 The Basis. Butterworth Heinemann, 2000, Oxford, UK, 5th edition.
Předmět je zaměřen na seznámení se způsobem odběru a získáváním stavebních materiálů pro účely zjišťování jejich vlastností. Studenti jsou seznámeni s diagnostickými metodami určování vlastností materiálů podstatných pro posouzení konstrukcí z pohledu projektanta (statické, dynamické podklady, fyzikální podklady). Navazujícím tématem je použití výpočtových nástrojů s podklady získanými z provedené diagnostiky. Část obsahu předmětu je věnována přístupům a hloubce diagnostických metod. Výsledkem diagnostiky konstrukcí je určení zbytkové životnosti nebo použitelnosti konstrukcí. 1. Diagnostické metody ve stavebnictví 2. Podklady pro realizaci diagnostických metod. 3. Diagnostika stavebních materiálů v laboratorních podmínkách I 4. Diagnostika stavebních materiálů v laboratorních podmínkách II 5. Analýza stavebních materiálů přístupem zjišťování dynamických vlastností materiálů. 6. Dynamické vlastnosti stavebních konstrukcí zjistitelné in situ. Způsoby volby výběru měřících míst, příprava experimentů, očekávané výsledky, jejich zhodnocení. 7. Výpočtové metody pro zpracování podkladů z diagnostiky konstrukcí (statické a dynamické), materiálové vlastnosti jako vstupy pro posouzení konstrukcí. 8. Víceúrovňová analýza stavebních konstrukcí, syntéza výsledků průzkumů. 9. Diagnostika na úrovni potřeby pro návrh rekonstrukcí, modernizací a oprav stavebních konstrukcí. 10. Diagnostika pro potřeby zrychlených rozhodování opatření zásahů do stavebních konstrukcí (potřeby HZS, stavební úřady atd.). 11. Životnost konstrukcí vyplývající z výsledků diagnostiky konstrukcí. Předmět bude vyučován pouze v českém jazyce.
[1] Polák. M., Experimentální ověřování konstrukcí 10, Praha, ČVUT, 1999.
[2] Sylaby přednášek
[3]
[4] 1. Nuno M. M. Maia, Julio M. M. Silva a kol.: Theoretical and Experimental Modal Analysis, Research Studio Press, Baldock, United Kingdom, 1997, p. 488, ISBN 0863802087.
[5] 2. J.G.M.vanMier, Fracture procesess of Concrete, 1997.
[6] 3. ČSN EN Normy týkající se destruktivního zkoušení stavebních materiálů např. ČSN EN 384.
Studenti budou seznámeni s metodou korelace digitálního obrazu, jejím využití v experimentální mechanice, měřicí linkou, výpočetními algoritmy a interpretací výsledků. Bude podporováno aktivní zapojení studentů při provádění a vyhodnocování experimentů. V případě zájmu budou studenti zapojeni do vývoje nových algoritmů a open-source softwaru. Kromě DIC se studenti seznámí s numerickým modelováním, aby pochopili význam naměřených dat a osvojili si schopnost na výsledky kriticky nahlížet. Součástí bude i představení vysokorychlostních kamer a práce s nimi, včetně pořízení záznamu při experimentu a následné zpracování záznamu.
[1] Doporučená literatura:
[2] M. A. Sutton, J. J. Orteu, H. W. Schreier, Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements: Basic Concepts, Theory and Applications, Springer Verlag, 2009.
[3] B. Pan, K. Qian, H. Xie, A. Asundi, Two-dimensional digital image correlation for in-plane displacement and strain measurement: a review, Measurement Science and Technology 20 (2009), 062001.
Cílem předmětu je získání znalostí a dovedností potřebných pro pokročilé navrhování konstrukcí zatížených dynamickými účinky. Metody řešení vlastního a vynuceného kmitání konstrukcí pomocí metody konečných prvků. Vlastnosti materiálů při dynamickém namáhání. Dynamická analýza kontinua, šíření vln. Interakce konstrukce a podloží. Přírodní a technická seismicita. Aeroelasticita stavebních konstrukcí, zatížení větrem. Kmitání stavebních konstrukcí - výškové budovy, komíny, stožáry, věže, dopravní konstrukce, základy strojů. Zmenšování dynamických účinků. Základy řešení nelineárních úloh.
[1] Povinná literatura:
[2] Bittnar, Z.-Šejnoha. J.: Numerické metody mechaniky. Vydavatelství ČVUT Praha 1992.
[3] Humar, J.L.: Dynamics of Structures. A.A.Balkema Publishers 2002.
[4] Doporučená literatura:
[5] Sucuoglu,H.-Akkar, S.: Basic Earthquake Engineering, Springer International Publishing 2014.
[6] Elsa,C.: Footbridge Vibration Design. Francis and Taylor 2009.
The objective of this course is to gain knowledge and skills necessary for advanced design of structures subjected to dynamic loading. Eigenvalue analysis and forced vibration analysis using finite element method. Properties of materials subjected to dynamic loading. Dynamic analysis of continuum, wave propagation. Soil-structure interaction. Earthquake and technical seismicity. Aeroelasticity of structures, wind loading. Vibration of structures – high-rise buildings, chimneys, masts, towers, transportation structures, machine foundations. Reduction of dynamic effects. Basic principles of nonlinear analysis.
[1] Povinná literatura:
[2] Bittnar, Z.-Šejnoha. J.: Numerical Methods in Structural Mechanics. Thomas Telford Ltd, 1996, ISBN 978-0727725554
[3] Humar, J.L.: Dynamics of Structures. CRC Press, 2012, ISBN 978-0750647991
[4] Doporučená literatura:
[5] Sucuoglu,H.-Akkar, S.: Basic Earthquake Engineering, Springer International Publishing 2014, ISBN 978-3-31901025-0
Předmět je určen studentům, kteří neměli možnost se seznámit s cíli, úlohami a základními prostředky experimentální analýzy v průběhu bakalářského nebo magisterského studia. Studenti se v rámci předmětu seznámí se základními postupy a principy experimentální analýzy stavebních konstrukcí. Výklad bude obsahovat přehled experimentů zaměřených na zkoušení vlastností základních stavebních materiálů, popis experimentů určených pro sledování klimatických zatížení stavebních konstrukcí, příklady verifikace a identifikace teoretických modelů na základě experimentálních výsledků, experimenty prováděné na fyzikálních modelech ve větrných tunelech pro stanovení účinků větru, experimenty prováděné na fyzikálních modelech na vibračních stolech pro určení účinků zemětřesení, dlouhodobé monitorování stavebních konstrukcí. Výklad bude dále obsahovat principy přípravy, realizace a vyhodnocení statických zatěžovacích zkoušek stavebních konstrukcí a konstrukčních prvků, základní metody zpracování naměřených signálů pro potřeby dynamických zkoušek, principy přípravy, realizace a vyhodnocení dynamických zkoušek včetně experimentální modální analýzy, základy měření a hodnocení účinků vibrací na stavební konstrukce z hlediska prvního mezního stavu únosnosti a na jejich uživatele z hlediska mezního stavu použitelnosti, ukázky praktických úloh.
[1] Povinná literatura: Není předepsána.
[2] Doporučená literatura:
[3] Pirner, M. a Fischer, O.: Dynamika ve stavební praxi, 1. vydání; Informační centrum ČKAIT, Praha, 2010.
[4] Bilčík, J. a Dohnálek, J.: Sanace betonových konstrukcí, 1. vydání; Vydavatelství Jaga group, v.o.s., Bratislava, 2003.
[5] Relevantní články v odborných časopisech indexovaných v databázi Web of Science nebo Scopus.
The course is intended for students who did not have the opportunity to study basic goals, tasks and elementary means of an experimental analysis during the course of the bachelor’s and master’s degree study. Within the course, students will familiarize with basic procedures and principles of the experimental analysis of building and civil engineering structures. The interpretation of the problems will include the overview of testing methods used to determine basic material properties, the description of experiments focused on observation of climate loads, the examples of verification and identification of theoretical models based on experimental results, the experiments realized on physical models for estimation of wind effects in wind tunnels and for investigation of earthquake effect on shake tables, the long term monitoring of building and civil engineering structures. The interpretation will further include the principles of preparation, realization and evaluation of static load tests realized on structural elements or whole structures, the basic methods used for an analysis of measured data obtained during dynamic tests, the principles of preparation, realization and evaluation of dynamic tests including an experimental modal analysis and a dynamic load test, the principles of experiments focused on evaluation and assessment of vibration effects on building structures from the view of the load capacity limit state and on users of building structures from the view of the serviceability limit state, the demonstration of several practical tasks.
[1] Compulsory literature: It is not prescribed.
[2] Recommended literature:
[3] - Maia at al.: Theoretical and Experimental Modal Analysis; Research Studies Press Ltd., John Wiley & Sons Inc., Exeter, 1997.
[4] - Relevant publications in professional journals indexed in Web of Science or Scopus.
The major goal of the course is to expand knowledge about experimental analysis of building and civil engineering structures obtained during master’s or doctoral degree study. Within the course, students will familiarize with the basic design of the static and dynamic experiments applied on building and civil engineering structures, relative sensors, absolute sensors, strain gauges, principles of strain measurement by means of strain gauges, basics of estimating measurement uncertainty, experiments realized on physical models, basics of the similarity theory, model laws, experimental methods for axial tensile force determination in rods, cables and stays, static and dynamic load tests and long term monitoring realized on building and civil engineering structures illustrated on practical examples (real reasons for realization, arrangement of experiments, ways of processing data, basic conclusions), the demonstration of practical tasks.
[1] Povinná literatura: Není předepsána.
[2] Doporučená literatura:
[3] Maia at al.: Theoretical and Experimental Modal Analysis; Research Studies Press Ltd., John Wiley & Sons Inc.,
[4] Exeter, 1997.
[5] Dyrbye, C. – Hansen, S. O.; Wind Loads on Structures; John Wiley & Sons Inc., Chichester, 1997.
[6] Relevantní články v odborných časopisech indexovaných v databázi Web of Science nebo Scopus.
Studenti budou seznámeni s metodou korelace digitálního obrazu, jejím využití v experimentální mechanice, měřicí linkou, výpočetními algoritmy a interpretací výsledků. Bude podporováno aktivní zapojení studentů při provádění a vyhodnocování experimentů. V případě zájmu budou studenti zapojeni do vývoje nových algoritmů a open-source softwaru. Kromě DIC se studenti seznámí s numerickým modelováním, aby pochopili význam naměřených dat a osvojili si schopnost na výsledky kriticky nahlížet. Součástí bude i představení vysokorychlostních kamer a práce s nimi, včetně pořízení záznamu při experimentu a následné zpracování záznamu.
[1] M. A. Sutton, J. J. Orteu, H. W. Schreier, Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements: Basic Concepts, Theory and Applications, Springer Verlag, 2009.
[2] B. Pan, K. Qian, H. Xie, A. Asundi, Two-dimensional digital image correlation for in-plane displacement and strain measurement: a review, Measurement Science and Technology 20 (2009), 062001.
Cílem je ozřejmit základní vlastnosti anizotropních a heterogenních materiálů, filozofii jejich řešení a způsoby homogenizace. Mikro-, mezo-, makro-, pohled na složené materiály. Hillova teorie kompozitů. Variační formulace, Hashin-Shtrikmanův variační princip, důsledky pro metody homogenizace kompozitů. Vlastní pnutí, Eshelbyho síly, metoda Mori-Tanaka, self-consistent, penalizační metoda. Aplikace, válcové skořepiny, deskostěnové konstrukce, vybrané stavební konstrukce (tunely, zemní konstrukce atd.).
[1] Povinná literatura:
[2] Procházka, P, Základy mechaniky složených materiálů, Academia 2001
[3] Válek, MJ, Procházka PP: Overall material properties of debonding composites, CTU in Prague 2009
[4]
[5] Doporučená literatura:
[6] Procházka, PP, Válek, MJ: Optimization of composite structures CTU in Prague 2012
The aim is to explain basic properties of anisotropic and heterogeneous materials, philosophy of their solution and ways of homogenization. Micro-, meso-, macro-, view of composite materials. Hill's theory of composites. Variation formulation, Hashin-Shtrikman's variation principle, consequences for the methods of homogenization of composites. Tension, Eshelby tractions, Mori-Tanaka method, self-consistent, penalty method. Applications, cylindrical shells, deskframe structures, selected building structures (tunnels, underground constructions, etc.).
[1] Povinná literatura:
[2] V. K. Srivastava, Ulrich Gabbert, Harald Berger: Representative Volume Element Analysis for the Evaluation of Effective
[3] Material Properties of Fiber and Particle Loaded Composites with Different Shaped Inclusions, chapter in: Mechanics of
[4] Time-Dependent Materials and Processes in Conventional and Multifunctional Materials, Volume 3, May 2011
[5] Válek, MJ, Procházka PP: Overall material properties of debonding composites, CTU in Prague 2009
[7] Doporučená literatura:
Principy transmisní a reflexní optické mikroskopie. Polarizace světla a její využití při fázové analýze pevných látek. Technika polarizační optické mikroskopie a její aplikace ve výzkumu stavebních materiálů. Příprava vzorků. Principy elektronové mikroskopie a mikroanalýzy. Generování elektronů a jejich interakce se zkoumanými objekty, detekce a interpretace dílčích sekundárních emisí. Scanovací (SEM) a transmisní elektronová mikroskopie (TEM), prvková mikroanalýza (EDX/WDX) a elektronová difrakce (EBSD-O.I.M.). Přehled nejužívanějších dostupných technik ESEM, EDX, WDX, O.I.M). Aplikace SEM a EDAX ve výzkumu stavebních materiálů. Příprava vzorků. RTG (X-ray) fázová a strukturní analýza. Principy RTG analýzy a její aplikace ve strukturním a fázovém výzkumu stavebních materiálů. Fázová identifikace, přednostní strukturní uspořádání a RTG strukturní analýza deformací materiálů. Příprava vzorků.
[1] Ekertová, L.- Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů. - Elektronová mikroskopie a difrakce. - ACADEMIA.
[2] Kraus, Ivo (2003): Struktura a vlastnosti krystalů. ACADEMIA.
[4] Král, J - Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů - Iontové a speciální metody. - ACADEMIA.
Fundamentals of transmission a reflexion optical microscopy. Polarization of light and its application in the phase study of the materials. The sample preparation for microscopical research. Fundamentals of scannig electron microscopy and microanalysis. Electron sources and eletron interaction with matter, detection of secondary signals and interpretation of secondary emissions. Scannig (SEM) a transmission electron microscopy (TEM), elementary microanalysis (EDS/WDS) a electron diffraction (BESD-O.I.M.). The outline of the most applications SEM, ESEM, EDS, WDS, O.I.M). Implementation of SEM and EDS in material research. The sample preparation. X-ray phase diffraction and structural analysis. The fundamentals of XRD analysis and its application in the structural and phase exploration of construction materials. Phase identiffication, preffered orientational textural arangement and XRD textural analysis of stress and deformation. The sample preparation.
[1] Ekertová, L.- Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů. - Elektronová mikroskopie a difrakce. - ACADEMIA.
[2] Kraus, Ivo (2003): Struktura a vlastnosti krystalů. ACADEMIA.
[4] Král, J - Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů - Iontové a speciální metody. - ACADEMIA.
Předmět pokrývá analytické metody pro víceúrovňové modelování heterogenních materiálů, s důrazem na následující témata: 1. Úvod, shrnutí řídicích rovnicí pružnosti, tenzorový zápis, průměrování 2. Variační principy mechaniky, materiálové symetrie 3. Základní teorie efektivních vlastností, koncentrační faktory, Voigtovy-Reussovy meze 4. Přesné řešení pro dvojfázové kompozity, vyplepšené meze 5. Eshelbyho úloha 6. Odhady efektivních vlastností: řídká aproximace, selfkonzitentní metoda, metoda Mori-Tanaka 7. Vylepšené odhady efektivních vlastností, Hashin-Shtrikmanovy meze 8. Rozšíření na termoelasticitu, vliv počátečních napětí a deformací 9. Rozšíření na stacionární transportní procesy Jednotlivé přednášky budou vedeny v angličtině.
[1] Povinná literatura:
[2] G. J. Dvorak: Micromechanics of composite materials, Springer, 2013
[3] M. Šejnoha and J. Zeman: Micromechanics in practice, WIT Press, 2013
[5] Doporučená literatura:
[6] T. Mura: Micromechanics of defects in solids. Martinus Nijhoff, Dordrecht, 1987
[7] G. W. Milton: Theory of composites, Cambridge University Press, 2002
The course will cover analytical methods for multiscale modeling of heterogenous materials, with emphasis on: 1. Introduction, overview of governing equations of elasticity, tensor notation, and averaging 2. Minimum energy principles, material symmetries 3. Elementary theory of overall moduli, concentration factors, Voigt-Reuss bounds 4. Exact solution for two-phase composites, idea of improved bounds 5. Eshelby problem 6. Approximate evaluation of overall moduli: dilute approximation, self-consistent method, Mori-Tanaka method 7. Improved bounds on overall moduli: Hashin-Shtrikman bounds 8. Thermo-elasticity 9. Extension to stationary transport processes
[1] Povinná literatura:
[2] G. J. Dvorak: Micromechanics of composite materials, Springer, 2013
[3] M. Šejnoha and J. Zeman: Micromechanics in practice, WIT Press, 2013
[5] Doporučená literatura:
[6] T. Mura: Micromechanics of defects in solids. Martinus Nijhoff, Dordrecht, 1987
[7] G. W. Milton: Theory of composites, Cambridge University Press, 2002
Předmět je věnován měření a modelování základních laboratorních zkoušek metodou konečných prvků. Pozornost je zaměřena na popis nelineárního chování zemin s využitím tradičních materiálových modelů. Poznatky získané z jednoduchých modelů laboratorních zkoušek budou využity při modelování vybraných typů geotechnických konstrukcí. Numerické modelování bude provedeno v programu GEO5 MKP. Předmět bude vyučován v českém a anglickém jazyce. Rozpis po týdenních blocích: 1. týden: Chování materiálů v bodě, závislost napětí-deformace, modul pružnosti, Poissonovo číslo, edometrický modul, objemový modul pružnosti, invarianty tenzoru deformace a napětí, nevratné deformace. 2. týden: Úvod do plasticity, metody návratu na plochu plasticity, Mohrův-Coulombův model. 3. týden: Laboratoř: příprava edometrické zkoušky. 4. týden: Obecná deformační metoda na prutech, úvod do MKP na prutech. 5. týden: Laboratoř: příprava smykové zkoušky. 6. týden: Drucker-Pragerův model plasticity, model Cam-Clay. 7. týden: Trojúhelníkový stěnový prvek, lineární úlohy MKP. 8. týden: Formulace nelineárních úloh MKP, Newtonova-Raphsonova metoda. 9. týden: Sestavení numerického modelu edometrické a triaxiální zkoušky z laboratoře. 10. týden: Modely jednoduchých geotechnických konstrukcí (hloubení jámy, pažicí a opěrné zdi, stabilita svahu). 11. týden: Laboratoř: dokončení odečtu měřených veličin, vyjmutí vzorku z přístrojů, vyhodnocení naměřených dat. 12. týden: Nastavení parametrů modelu z naměřených dat a z literatury. 13. týden: Zápočet, informace ke zkoušce.
[1] M. Šejnoha, T. Janda, J. Pruška, M. Brouček: Metoda konečných prvků v geotechnice. Nakladatelství ČVUT, 2015.
[2] ČSN EN ISO 17892-5 Geotechnický průzkum a zkoušení - Laboratorní zkoušky zemin - Část 5: Stanovení stlačitelnosti zemin v edometru.
[3] ČSN CEN ISO/TS 17892-10 Geotechnický průzkum a zkoušení - Laboratorní zkoušky zemin - Část 10: Krabicová smyková zkouška.
The course is devoted to the measurements and modeling of basic laboratory tests using the finite element method. Attention is concentrated on the description of nonlinear response of soil with the help of traditional material models. Knowledge gained from the modeling of simple laboratory tests will be exploited in the analysis of selected geotechnical structures. All numerical simulations will be performed employing the GEO5 FEM software package. Topics covered in individual lectures: 1. week: Material behavior at a material point, stress-strain relationship, modulus of elasticity, Poisson number, bulk modulus, oedometric modulus, invariants of stress and strain tensors, plastic strain. 2. week: Introduction to theory of plasticity, yield surface, stress return mapping, Mohr-Coulomb model. 3. week: Laboratory – running oedometric test. 4. week: General stiffness method, introduction to FEM – application to beams. 5. week: Laboratory – running simple shear test. 6. week: Selected plasticity models - Drucker-Prager model, Cam-clay model. 7. week: Finite elements – three-noded triangle, linear FEM models. 8. week: Solution of nonlinear problems in FEM, Newton-Raphson method. 9. week: Formulation of numerical model of oedometric and triaxial laboratory test. 10. week: Models of simple geotechnical structures (excavation of construction ditch, sheeting and retaining walls, slope stability analysis). 11. week: Laboratory – completing all measurements, removing samples from laboratory devices, evaluating collected data. 12. week: Calibrating material models based on the measured data and data available in literature. 13. week: Course evaluation
[1] D. M. Potts and L. Zdravkovic, Finite element analysis in geotechnical engineering, application. Thomas Telford Publishing, 2001.
[2] D. M. Potts and L. Zdravkovic, Finite element analysis in geotechnical engineering, theory. Thomas Telford Publishing, 1999.
The course is devoted to the modeling of time-dependent problems in geomechanics. Advanced laboratory measurements in gallery Josef will be accompanied by numerical modeling using the finite element method. The course covers 4 different topics: (i) Heat transport, (ii) Steady state ground water flow, (iii) Transient ground water flow, (iv) Coupled mechanical and ground water flow in fully saturated deformable soil body – consolidation. Numerical modeling will be performed employing the GEO5 FEM and SIFEL software packages. Topics covered in individual lectures: 1-4 weeks: One-day course on measurements of transport parameters – gallery Josef. Laboratory measurements in permeameter, measurement of the coefficient of thermal conductivity and thermal capacity on a rock sample. Setting up in situ experiment and measurements kick off. The measured data will be collected and gradually evaluated throughout the whole semester. 5-7 weeks: Modeling of heat transport – theoretical formulation of stationary and nonstationary heat transport, boundary conditions, FEM formulation, methods to solve nonstationary transport problem (time integration), modeling a selected task using FEM (program SIFEL). 8-10 weeks: Modeling of ground water flow – theoretical formulation of stationary and nonstationary ground water flow, Darcy law, continuity equation, boundary conditions, transition zone, formulation of finite elements, Modeling a selected task using FEM (program GEO 5). 11-13: Modeling consolidation – theoretical formulation of fully coupled transport of ground water in a deformable soil body assuming fully saturated soils, formulation of finite elements, Modeling a selected task using FEM (program GEO 5).
[1] D. M. Potts and L. Zdravkovic, Finite element analysis in geotechnical engineering, application. Thomas Telford Publishing, 2001.
[2] D. M. Potts and L. Zdravkovic, Finite element analysis in geotechnical engineering, theory. Thomas Telford Publishing, 1999.
1. Microstructure of heterogeneous materials and their description 2. Image and microstructure analysis 3. SEM scanning electron microscopy methods and analytical techniques 4. Practical demonstration of SEM and measurement (lab.) 5. Nanoindentation and small volume properties 6. Evaluation of elastic and viscoelastic parameters 7. Practical demonstration of nanoindentor and measurement (lab.) 8. Spherical indentation, plastic material parameters 9. Principles of nanomechanical analysis of heterogeneous materials 10. Deconvolution and homogenization on heterogeneous systems 11. AFM microscopy for 3D surface mapping 12. Practical demonstration of AFM and measurement (lab.) 13. Material scales links, multi-scale modeling
[1] Joseph I. Goldstein, Dale E. Newbury, Joseph R. Michael, Nicholas W.M. Ritchie, John Henry J. Scott, David C. Joy, Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis, Springer 2003.
[2] Bert Voigtländer, Scanning Probe Microscopy: Atomic Force Microscopy and Scanning Tunneling Microscopy (NanoScience and Technology) Springer, 2015
[3] Fischer-Cripps, Anthony C., Nanoindentation, Mechanical Engineering Series, Springer, 2nd ed. 2004, XXII, 264 p.
[4] M L. Oyen, Handbook of Nanoindentation: With Biological Applications, Pan Stanford Publishing, 2010
[5] W.C. Oliver and G.M. Pharr, An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments, Journal of Materials Research, Volume 7 / Issue 06 / 1992, pp 1564-1583
[6] J. Němeček, Nanoindentation of Heterogeneous Structural Materials. 1. ed. Praha: ČVUT v Praze, 2010. 99 p. ISBN 978-80-01-04501-5.
Předmět je určen studentům, kteří neměli možnost se seznámit s numerickými metodami a zejména s metodou konečných prvků během předchozího studia. Je členěn do dvou hlavních částí: - přehled základních rovnic teorie pružnosti, metoda vážených reziduí, silné a slabé řešení, volba aproximačních a testovacích funkcí, - aplikace metody konečných prvků na řešení vybraných problémů inženýrské praxe (1D elasticita, ohýbaný nosník, rošt, úloha jednorozměrného a dvourozměrného vedení tepla) V rámci seminářů budou studenti využívat prototypové implementace v prostředí matlab/octave ilustrující problematiku na vybraných příkladech a diskutovat výsledky. V rámci předmětu budou studenti řešit samostatné nebo týmové úlohy.
[1] Povinná literatura:
[2] Bittnar, Šejnoha: Numerické metody mechaniky I, Vydavatelství ČVUT, 1992
[3] Bittnar, Šejnoha: Numerické metody mechaniky II, Vydavatelství ČVUT, 1992
[5] Doporučená literatura:
The objective of the course is to deliver an introduction to numerical methods for solving partial differential equations, with particular focus on finite element method. It is suitable for students without previous knowledge in the field. It consists of the two main parts: - overview and derivation of fundamental equations for theory of elasticity and heat transfer, introduction to method of weighted residuals, strong and weak solution, choice of approximation and weight functions. - application of finite element and finite difference method to solution of selected problems from engineering practice (1D elasticity, beams, grids on elastic foundation, plates on elastic foundation, 1D and 2D stationary and transient heat transfer). The students will not only understand theoretical aspects of the methods, but will use and further develop prototype implementations in Matlab to understand the algorithmic aspects of the methods. During the seminars, the students will individually or in a small teams solve selected problems, interpret and discuss results.
[1] Fish, Belytschko, A First Course in Finite Elements, Wiley, 2007
[2] Z. Bittnar, J. Šejnoha: Numerical Methods in Structural Mechanics, ASCE Publications, 1996
The objective of the course is to extend basic knowledge of numerical methods for solving PDEs and particularly finite element method towards their advanced applications in engineering. The course will focus on problems of geometrically and materially nonlinear static (theoretical framework, linearization, algorithmic aspects, solution methods – direct and indirect control, plasticity and damage based models). Introduction to Isogeometric analysis, eXtended finite element method, mesh generation and efficient methods for solution sparse linear systems. The students will not only understand theoretical aspects of the methods, but will use and further develop prototype implementations in Matlab to understand the algorithmic aspects of the methods. During the seminars, the students will individually or in a small teams solve selected problems, interpret and discuss results.
[1] Fish, Belytschko, A First Course in Finite Elements, Wiley, 2007
[2] Z. Bittnar, J. Šejnoha: Numerical Methods in Structural Mechanics, ASCE Publications, 1996
[3] A. Ibrahimbegovic: Nonlinear Solid Mechanic, Springer Netherlands, 2009
[4] M.A.Crisfield: Non-Linear Finite Element Analysis of Solids and Structures, John Wiley & Sons, 2003.
Cílem je ozřejmit přístupy a metody optimalizace stavebních konstrukcí a s nimi spojené výpočetní modely. Typy optimalizace stavebních konstrukcí, variační formulace, vybrané optimalizační metody, užití moderních numerických metod - MKP, MHP, SPH, semianalytické metody, modely prutových a deskostěnových konstrukcí. Nelineární optimalizace, pružněplastická analýza, vzpěr. Vlastní pnutí, analýza transformačního pole. Aplikace, modelování ocelových mostů, kontaktní problémy (potrubní tahy, zemní svahy, tunelové obezdívky).
[1] Povinná literatura:
[2] Procházka, PP, Válek, MJ: Optimization of composite structures CTU in Prague 2012
[3] Benzoe, MP, Sigmund, O: Topology optimization, Sprinter 2003
The aim is to clarify the approaches and methods of optimization of building structures and their associated computational models. Types of optimization of building structures, variation formulations, selected optimization methods, using modern numerical methods - FEM, BEM, SPH, semianalytical methods, models of rod and plate structures. Nonlinear optimization, plastic analysis, buckling. Eigenparameters, transformation field analysis. Application, modeling of steel bridges, contact problems (piping, slopes, tunnel lining).
[1] Povinná literatura:
[2] Procházka, PP, Válek, MJ: Optimization of composite structures CTU in Prague 2012
[3] Doporučená literatura:
[4] Benzoe, MP, Sigmund, O: Topology optimization, Sprinter 2003
Cílem předmětu je získání znalostí a dovedností potřebných pro řešení sdružených multifyzikálních problémů, jako např. termoelasticita, sdruženeé vedení tepla a vlhkosti, termo-hydro-mechanický problém, elektrodifuze, apod. Nejprve udou shrnuty bilanční rovnice a konstitutivní vztahy vybraných sdružených multifyzikálních úloh. Následuje diskretizace v prostoru a v čase (Galerkinova-Bubnovova metoda, Galerkinova-Petrovova metoda, zobecněné lichoběžníkové pravidlo, atd.). Řešení soustav lineárních algebraických rovnic z MKP (využití symetrie a řídkosti, přímé metody, iterační metody). Řešení soustav nelineárních algebraických rovnic (Newtonova-Raphsonova metoda, metoda délky oblouku). Využití paralelních počítačů pro řešení rozsáhlých úloh pomocí metody rozložení oblasti na podoblasti.
[1] Povinná literatura:
[2] R. Černý, P. Rovnaníková: Transport Processes in Concrete. Spon Press, New York, 2002.
[3] Z. Bittnar, J. Šejnoha: Numerické metody mechaniky I. Vydavatelství ČVUT Praha 1992.
[4] Z. Bittnar, J. Šejnoha: Numerické metody mechaniky II. Vydavatelství ČVUT Praha 1992.
[5] Doporučená literatura:
[6] O.C. Zienkiewicz, R.L. Taylor: The Finite Element Method. Volume 1. Butterworth-Heinemann, Oxford, 2000.
[7] O.C. Zienkiewicz, R.L. Taylor: The Finite Element Method. Volume 2. Butterworth-Heinemann, Oxford, 2000.
The aim of the course is to solve coupled multiphysics problems, e.g. thermoelasticity, coupled heat and moisture transfer, thermo-hydro-mechanical problem, electordiffusion, etc. First, the balance equations together with constitutive laws will be summarized for selected coupled multiphysics problems. Discretization in space and time (Galerkin-Bubnov method, Galerkin-Petrov method, generalized trapezoidal rule, etc.) will follow. Solution of systems of linear algebraic equations obtained after discretization (the use of symmetry and sparsity, direct methods, iterative methods). Solution of systems of nonlinear algebraic equations (Newton-Raphson method, the arc-length method). Utilization of parallel computers for solution of large problems based on domain decomposition methods.
[1] R.W. Lewis, B.A. Schrefler: The Finite Element Method in the Static and Dynamic Deformation and Consolidation of Porous Media. John Wiley & Sons, 2000, Chichester, England.
[3] O.C. Zienkiewicz, R.L. Taylor: The Finite Element Method. Volume 1 The Basis. Butterworth Heinemann, 2000, Oxford, UK, 5th edition.
[5] O.C. Zienkiewicz, R.L. Taylor: The Finite Element Method. Volume 2: Solid Mechanics.Butterworth Heinemann, 2000, Oxford, UK, 5th edition.
Předmět je zaměřen na systematický popis nelineárního mechanického chování homogenních i heterogenních materiálů: Formulace konstitutivních rovnic základních materiálových modelů (pružnoplastického, vazkopružného, progresivně se porušujícího materiálu). Matematické modely heterogenních materiálů (základy mezomechaniky). Základy lineární lomové mechaniky (faktor intenzity napětí, energetické kritérium stability lokální trhliny, další kritéria). Základy nelineární lomové mechaniky (trhlina s lokalizovanou zónou plasticity, model kohezivní trhliny, rozměrový efekt). Základy teorie únavových procesů.
The course focuses at systematic description of nonlinear mechanical behavior of homogeneous and heterogeneous materials: Formulation of constitutive equations of fundamental material models (elastoplastic, viscoelastic, progressive damage). Mathematical models of heterogeneous materials (fundamentals of mesomechanics). Fundamentals of linear fracture mechanics (stress intensity factor, energetic criterion of local crack stability, other criteria). Fundamentals of nonlinear fracture mechanics (crack with localized plastic zone, cohesive crack model, size effect). Fundamentals of the theory of fatigue processes.
This course covers the fundamentals of tensor algebra and calculus and demonstrates the power of tensor notation applied to formulation and solution of engineering problems. Selected examples cover solid and fluid mechanics, as well as heat and mass transport problems. The first part of the course is devoted to the definition of tensors, understood as linear mappings, to algebraic operations with tensors, to tensor fields and their differentiation, and to transformations between volume and surface integrals based on the Green and Gauss theorems. In the second part, it is shown how these mathematical tools enable an elegant description and analysis of various physical problems, with focus on applications in civil and structural engineering. The classes combine lectures and seminars, with emphasis on problems assigned as homework, which form the basis of presentations and discussions in class. The objective is not only to transfer specific knowledge, but also to develop the students‘ aptitude for independent thinking and critical analysis. At the same time, mastering of tensorial notation by the students will greatly facilitate their future reading of modern scientific literature in many fields of research.
[1] • Lecture notes prepared by the instructor
[2] • M. Itskov: Tensor Algebra and Tensor Analysis for Engineers, Springer 2013
[3] • D. A. Danielson: Vectors and Tensors in Engineering and Physics, 2nd ed., Westview Press 2003
In this course, which is taught exclusively in English, attention is paid to the structure of a scientific or technical paper, to grammatical and stylistic aspects and to the creative scientific writing process from manuscript preparation up to its publication (including the selection of an appropriate journal and the manuscript submission and review process). Other topics covered in the course include effective search for and processing of information sources in a network environment, exploitation of library, open-access and other resources and tools, citation rules and publication ethics. Students get acquainted with citation managers, manuals of style, typesetting rules and tools for the preparation of a technical manuscript in LaTeX. Basic information on bibliometric tools and evaluation of scientific output is also provided.
[1] • Lecture notes and support materials prepared by the instructors
[2] • Strunk, W. and E. B. White. The Elements of Style. London: Macmillian, 1999.
[3] • Turabian, K. and W. A. Booth. Manual for Writers of Research Papers, Theses, and Dissertations: Chicago Style for Students and Researchers. 8th ed. Chicago: University of Chicago Press, 2013.
[4] • Alley, M. The Craft of Scientific Presentations: Critical Steps to Succeed and Critical Errors to Avoid. New York, NY: Springer, 2007.
Materiálová nelinearita, mezní únosnost, křehký a plastický materiál. Mezní stav únosnosti, přírůstková metoda, tuhoplastická analýza, příklady. Přírůstková metoda a metoda počátečních napětí, limitní bod. Aplikace na ocelové prutové a deskostěnové konstrukce. Geometrická nelinearita: Základy teorie konečných deformací. Malé deformace a konečné rotace. Metody řešení soustav nelineárních rovnic metody konečných prvků.
[1] Povinná literatura:
[2] Bittnar, Z. , Šejnoha, J. Numerical methods in structural mechanics, ASCE Press-Thomas Telford, 1996
[3] Plešek, J. Nelineární mechanika kontinua s příklady, Ústav termomechniky ČSAV a Strojní fakulta ČVUT, 2015
[5] Doporučená literatura:
Analýza staticky určitých a staticky/deformačně neurčitých konstrukcí, zahrnující výpočet účinků pohyblivého zatížení, napjatost tenkostěnných otevřených průřezů, napjatost stěn a desek, maticovou formu deformační metody, principy metody konečných prvků, výpočet pružného podloží a stability konstrukcí.
Povinná literatura:
[1] Konvalinka, P. a kol.: Analýza stavebních konstrukcí - elektronické skriptum ČVUT, Praha 2018
[2] Kytýr, J. a Kadlčák, J.: Statika stavebních konstrukcí I, Nakladatelství VUTIA Brno, 2018, ISBN 90-214-1204-6
[3] Kytýr, J. a Kadlčák, J.: Statika stavebních konstrukcí II, Nakladatelství VUTIA Brno, 2019, ISBN 978-80-214-3428-8
Doporučená literatura:
[4] Šejnoha J., Bittnarová J.: Pružnost a pevnost 10, ČVUT, Praha 1996
[1] @@Studijní materiály zadává vedoucí bakalářské práce popř. konzultant
in accordance with a thesis proposal
[1] in accordance with the specification
dle zadání
[1] dle zadání
in accordance with the thesis proposal
[1] in accordance with the specification
Povinná literatura:
[1] Máca J., Kruis J., Krejčí T.: Dynamika stavebních konstrukcí, ČVUT v Praze, 2018, ISBN 978-80-01-05719-3
[2] Bittnar,Z.- Šejnoha,J.: Numerické metody mechaniky,Vydavatelství ČVUT, 1992
Doporučená literatura:
[3] Humar J.: Dynamics of Structures, CRC Press/Balkema, 2012, ISBN 978-0-145-62086-4
[4] Sokol M., Tvrdá K.: Dynamika stavebných konštrukcií, STU Bratislava 2011, ISBN 978-80-227-3587-2
Studijní pomůcky:
[5] Máca J.: Dynamika stavebních konstrukcí 2, ČVUT v Praze, 2021, https://mech.fsv.cvut.cz/web/
Introduction to modern conservation criteria. General concepts. Structural conservation and restoration. Construction techniques and structural components: masonry and earth. Construction techniques and structural components: timber and mixed systems. Construction techniques and structural components: metals. The use of metals in historical construction. Introduction to 20th century heritage structures. Structural concrete across 20th century. Overall structural arrangements in history. Ancient rules and classical approaches. Limit analysis: the static and the kinematic approach. Damage and collapsing mechanisms in historical structures: gravity and soil settlements; construction defects. Damage and collapsing mechanisms in historical structures: environmental and anthropogenic actions. History of conservation. The Athens Charter and the Venice Charter. Modern structural restoration practice. The application of conservation criteria in practice. Diagnosis, safety evaluation and design of intervention. Examples. Discussion of analysis and restoration of real heritage structures.
[1] Online materials provided by lecturers.
[2] ICOMOS: Recommendations for the analysis, conservation and structural restoration of architectural heritage. International Scientific Committee for Analysis and Restoration of Structures of Architectural Heritage, 2001.
[3] Croci, G.:The conservation and structural restoration of architectural heritage. Southampton, Computational Mechanics Publications, 1998.
[4] Giuffre, A.: Safety and conservation of historical centers (in Italian). Bari, Editori Laterza, 1993
General methodology for inspection and diagnosis. Documentation of historic structures, typical damage and visual inspections. Soils and rocks in situ investigation and monitoring. In situ investigation of timber, steel and concrete structures. In situ NDT and MDT for masonry structures. Complementarily of NDT and MDT and case studies presentation. Laboratory load tests and in situ load tests. Monitoring of historic structures. Monitoring analysis and cyclic effects. Modal testing of historic structures. Structural assessment.
[1] Inspection and Diagnosis of Historic Structures - Technical Notes, ITAM 2007.
[2] Feilden B.M.: Conservation of Historic Buildings - Third Edition, Architectural Press 2003.
[3] Drdácký M., ed.: European Research on Cultural Heritage: State-of-the-Art Studies, Vol.3 (Historic Materials and their Diagnostics, Historic Structures and their Monitoring, ITAM 2004.
[4] Camuffo D.: Microclimate for Cultural Heritage, Elsevier, 1998.
This unit is composed of three main parts, as follows: Field trips with presentations on case studies. Seminars on conservation subjects not addressed in the course. Analysis of case studies in groups of 3 to 5 students. Within this unit, students have to develop the inspection, diagnosis, stability analysis, design project, monitoring and maintenance plans of a case study.
[1] Technical books and journals depending on a specific topic.
Fundamentals of transmission and reflexion optical microscopy. Polarization of light and its application in the phase study of materials. The sample preparation for microscopical research. Fundamentals of scannig electron microscopy and microanalysis. X-ray phase diffraction and structural analysis. The fundamentals of XRD analysis and its application in the structural and phase exploration of building materials.
[1] 1.Ekertová, L.- Frank, L.: Metody analýzy povrchů. - Elektronová mikroskopie a difrakce. - ACADEMIA, 2003., 2.Kraus, Ivo: Struktura a vlastnosti krystalů. ACADEMIA, 2003., 3.Král, J., Frank, L.: Metody analýzy povrchů - Iontové a speciální metody. -ACADEMIA, 2003., ., EMIA.ACADEMIAACADEMIA., Král, J - Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů - Iontové a speciální metody. - ACADEMIA.,
The course is aimed at an overview of numerical optimization methods applicable not only in the Civil Engineering area. The emphasis is put more on the introduction of driving principles, however, practical applications in MATLAB environment are also conducted during exercises.
Povinná literatura:
[1] Search Methodologies: Introductory Tutorials in Optimization and Decision Support Techniques, E. K. Burke, G. Kendall (Editors), Springer, 2014, ISBN 978-1-4614-6940-7.
[2] A. E. Eiben, J. E. Smith. Introduction to Evolutionary Computing. Springer, 2003, ISBN 978-3-662-05094-1.
[3] J. Dréo, A. Pétrowski, P. Siarry, E. Taillard, A. Chatterjee. Metaheuristics for Hard Optimization: Methods and Case Studies. Springer, 2005, ISBN 978-3-540-30966-6.
[4] Weise, Thomas, et al. "Why is optimization difficult?" Nature-Inspired Algorithms for Optimisation. Springer Berlin Heidelberg, 1-50, 2009, ISBN 978-3-642-00267-0.
V předmětu se studuje vedení tepla a rozložení teploty po konstrukci. Zdrojem tepla je požár. Změny teploty se projeví v mechanické odezvě konstrukce. V předmětu jsou podrobně studovány deformace a vnitřní síly způsobené změnami teploty. Na závěr je věnována pozornost výbuchům. Jejich účinky jsou aplikovány na soustavy s jedním stupněm volnosti.
Povinná literatura:
[1] Z. Bittnar, J. Šejnoha: Numerické metody mechaniky I. Vydavatelství ČVUT, 1992.
[2] Z. Bittnar, J.Šejnoha: Numerické metody mechaniky II. Vydavatelství ČVUT, 1992.
[3] M. Baťa, V. Plachý, F. Trávníček: Dynamika stavebních konstrukí. SNTL/ALFA, Praha 1987.
Doporučená literatura:
[4] Z. Bittnar, J. Šejnoha: Numerical methods in structural mechnaics. ASCE Press & Thomas Telford, 1996.
[5] R. Lewis, P. Nithiarasu, K. Seetharamu: Fundamentals of the Finite Element Method for Heat and Fluid Flow, John Wiley \& Sons, Ltd. 2004.
Variační principy mechaniky. Metoda vážených reziduí, podmínky konvergence metody (spojitost, úplnost). Podstata metody konečných prvků. Izoparemetrické prvky, plošné souřadnice, numerická integrace. Aplikace metody na řešení vybraných jedno a dvou rozměrných (úlohy pružnosti, vedení tepla, konsolidace). Algoritmické aspekty metody.
Povinná literatura:
[1] Z.Bittnar, J.Šejnoha: Numerické metody mechaniky 1, Vydavatelství ČVUT, 1992
[2] Z.Bittnar, J.Šejnoha: Numerické metody mechaniky 2, Vydavatelství ČVUT, 1992
[3] B. Patzák, Studijní pomůcky k předmětu Numerická analýza konstrukcí, https://mech.fsv.cvut.cz/student/, 2021
[4] J. Fish, T. Belytschko: A First Course in Finite Elements, Wiley, 2007
Studijní pomůcky:
[5] https://mech.fsv.cvut.cz/web/?page=podpora-vyuky
Overview of direct stiffness method of structural mechanics. Weak solution of one-dimensional elasticity equations. Galerkin method, Gauss integration, principle of the Finite Element method. Steady state heat conduction in one dimension. Two-dimensional heat conduction problem, triangular finite elements. Two-dimensional elasticity problems. Convergence of FEM, error estimates.
Povinná literatura:
[1] J. Fish and T. Belytschko: A First Course in Finite Elements, John Wiley & Sons, 2007, ISBN:978-047-003-580-1, URL: https://dx.doi.org/10.1002/9780470510858
Doporučená literatura:
[2] P. Krysl: A Pragmatic Introduction to the Finite Element Method for Thermal and Stress Analysis, World Scientific Press, 2006, ISBN: 978-981-256-876-2, URL: https://doi.org/10.1142/6169
[3] C.B. Moler: Numerical Computing with MATLAB, SIAM, 2004, ISBN: 978-0-898716-60-3, URL: https://doi.org/10.1137/1.9780898717952
Předmět se zabývá základní elastoplastickou analýzou průřezů a konstrukcí. Jednoosá napjatost - vliv teploty, staticky neurčité případy, přetvoření prutu, rozdělení napětí. Ohyb prutu - prostý a šikmý ohyb, kombinace s osovou silou, napětí, jádro průřezu. Ideálně elastoplastický model materiálu pro jednoosou napjatost, mezní plastický stav průřezů a konstrukcí. Stabilita prutů, perfektní a imperfektní prut. Rovinná napjatost - transformace napětí, hlavní napětí, Mohrova kružnice, hlavní napětí. Smykové napětí - smyk za ohybu, kroucení nedeplanujících průřezů.
Doporučená literatura:
[1] M. Jirásek, V. Šmilauer, J. Zeman: Pružnost, pevnost, plasticita. Elektronická verze skript, 2017
[2] Bittnarová J. a kol.: Pružnost a pevnost. Příklady, Ediční středisko ČVUT, Praha 2008
[3] Šejnoha J., Bittnarová J.: Pružnost a pevnost, Ediční středisko ČVUT, Praha 2006
[4] Šmiřák S.: Pružnost a plasticita I, PC‐DIR, Brno 1999
1. Předpoklady teorie pružnosti. Trojrozměrné těleso: Přemístění, deformace, napětí. Geometrické, statické a materiálové rovnice. 2. Základní typy namáhání prutů. Prut namáhaný tahem a tlakem. 3. Jednoduchý ohyb. Hypotéza o zachování rovinnosti průřezu. Rozdělení deformace a napětí na průřezu. Ohybový moment jako výslednice normálového napětí. Vztah mezi ohybovým momentem a křivostí. Pružný průřezový modul. Vliv teploty na ohyb. 4. Normálové napětí v průřezu při šikmém ohybu a kombinaci normálové síly a ohybových momentů. Jádro průřezu. 5. Diferenciální rovnice ohybové čáry a okrajové podmínky. Výpočet průhybů řešením této rovnice. Vliv teplotních změn a posunů/pootočení podpor. 6. Test I. 7. Smykové napětí při ohybu. 8. Volné kroucení masivních prutů a tenkostěnných prutů s průřezem otevřeným a uzavřeným. 9. Pružnoplastický a plastický stav průřezu ohýbaných prutů. 10. Stabilita tlačeného prutu. 11. Test II. Ohyb desek - základní předpoklady, veličiny a vztahy. 12. Stěny a rovinná napjatost - základní předpoklady, veličiny a vztahy. 13. Opakování, rezerva.
Povinná literatura:
[1] Šejnoha J., Bittnarová J.: Pružnost a pevnost 10. Vyd. ČVUT Praha 2003. ISBN: 80-01-02742-2.
Doporučená literatura:
[2] Šejnoha J., Bittnarová J.: Pružnost a pevnost 20. Vydavatelství ČVUT Praha 2003. ISBN: 80-01-02709-0.
[3] Bittnarová a kol.: Pružnost a pevnost. Příklady. Vydavatelství ČVUT Praha 2003. ISBN: 80-01-02743-0.
[4] Bittnarová a kol.: Pružnost a pevnost 20. Příklady. Vydavatelství ČVUT Praha 2004. ISBN: 80-01-03082-2.
[5] Megson T. H. G.: Structural and Stress Analysis. Jordan Hill, UNITED KINGDOM: Elsevier Science & Technology 2005. ISBN: 978-0-08-045534-1.
Studijní pomůcky:
[6] Studijní opory připravené vyučujícími dostupné online. https://mech.fsv.cvut.cz/homeworks/student/
[7] http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/index.php/Department_of_Mechanics:_Student%27s_corner
Viskoelasticita, modely pro dotvarování a smršťování betonu. Teorie plasticity, principy mezní analýzy konstrukcí. Lomová mechanika. Mechanika poškození.
Povinná literatura:
[1] Jirásek, M., Zeman, J.: Přetváření a porušování materiálů, ČVUT, Praha 2006, ISBN 80-01-03555-7.
Doporučená literatura:
[2] Bittnar, Z., Šejnoha, J.: Numerické metody mechaniky 1 a 2, Vydavatelství ČVUT, Praha 1992, ISBN 80-01-00855-X a 80-01-00901-7.
[3] Jirásek, M., Bažant, Z.: Inelastic Analysis of Structures, Chichester: Wiley, 2001, ISBN 9780471987161.
[4] Bažant, Z.P.; Jirásek, M.: Creep and Hygrothermal Effects in Concrete Structures, Dordrecht: Springer, 2018, ISBN 978-94-024-1136-2.
V kurzu se studenti seznámí se základními principy mechaniky a jejich užitím při výpočtu napětí v prutech a stability prutů. Dále bude zmíněna typologie stěn a desek včetně zatížení a základních předpokladů pro řešení konstrukcí na počítači.
Povinná literatura:
[1] Bittnarová, Šejnoha: Pružnost pevnost přednášky, 2006, ISBN:80-01-02742-2
[2] Bittnarová, Fajman, Kalousková, Šejnoha: Pružnost Pevnost 10 cvičení, 2000, ISBN:80-01-01635-8
[3] Bittnarová, Fajman, Kalousková, Šejnoha: Pružnost Pevnost 20 cvičení, 2000, ISBN:80-01-01835-0
[4] Fajman, Kruis: Zatížení a spolehlivost,2008, ISBN:978-80-01-04112-3
Introduction to conservation and restoration of materials. Historical materials: identification, types and classification. Binders and mortars. Degradation of historic materials: physical, chemical and biological actions. Degradation of historic materials: disasters and anthropogenic actions. Salts in stone and masonry. Cleaning of façades. Repair materials and techniques. Consolidation of degraded brick and masonries. Consolidation of degraded mortar and plaster and interaction with fixed artistic heritage. Protective and coating layers. Restoration and conservation of wood. Deterioration and conservation of metals. Deterioration and conservation of 20th century heritage concrete and modern materials. Technical excursion. Laboratory works and in-situ investigations.
[1] Restoration and Conservation of Materials - Technical Notes, ITAM 2007.
[2] Andrew C.: Stonecleaning, Historic Scotland, 1994.
[3] Henry A., ed.: Stone Conservation, Donhead, 2006.
[4] Hughes J., Válek J.: Mortars in Historic Building, Historic Scotland, 2003.
Introduction to repair and strengthening. Strengthening of foundations. Discussion of load transfer and long term effects. Strengthening of concrete structures. Strengthening of metal structures. Design of timber structures. Strengthening of timber structures. Design of masonry structures. Strengthening of masonry structures. Strengthening solutions.
[1] Ross P.: Appraisal and Repair of Timber Structures, Thomas Telford, 2002.
[2] Agocs Z., Ziolko J., Vičan J., Brodňanský J.: Assesment and Refurbishment of Steel Structures, Spon Press, 2005.
[3] Vašek M., Sanace ocelových konstrukcí, DOST-T ČKAIT, 2005,1999.
Aims, chalenges and difficulties in the modeling and analysis of historical structures. Governing equations of the mechanics of continuum. The finite element method. Elasto-plastic constitutive models. Geometrical nonlinearity. Solution procedures for non-linear incremental FE analysis. Damage mechanics, smeared crack models. Applicability of continuum mechanics. Blocky limit analysis of masonry. Demonstration of modelling of real structures and examples.
[1] Shames I.H., Dym C.L.: Energy and Finite Element Methods in Structural Engineering, Taylor & Francis 1991.
[2] Jirásek M., Bažant Z.: Inelastic Analysis of Structures, John Willey & Sons, Ltd 2002.
[3] Bathe K.J.: Finite Element Procedures, Prentice Hall, 1996.
Introduction to earthquake engineering. Elements of seismology and seismicity. Elements of seismic hazard analysis. Dynamic analysis of single-degree-of-freedom systems. Dynamic analysis of multi-degree-of-freedom systems. Dynamic analysis of structures using the finite element method. Response spectrum analysis of linear multi-degree-of-freedom systems. Response history analysis of linear multi-degree-of-freedom systems. Non-linear dynamic and static analysis of structures. Earthquake-resistant design of buildings. Structural dynamics in building codes. Elements of soil dynamics. Damage and collapsing mechanisms in existing (particularly historical) structures. Introduction to innovative earthquake-resistant systems.
[1] Chopra A.K.: Dynamics of Structures: Theory and Applications to Earthquake Engineering, 2nd Edition. Prentice Hall 2001.
[2] Ansal A.: Recent Advances in Earthquake Geotechnical Engineering and Microzoanation, Kluwer Academic Publishers, 2004.
Focus on complex approach to practic design, analysis and optimalization of multi-storey or long-span building structures, or their reconstruction. Analysis of load, functional and technologic requirements, design of load-bearing system alternatives including foundations, preliminary bearing elements dimensions calculation, choice of most suitable version. Detailed statical design of chosen version, calculation, technical report and drawings. Check of bearing and non-bearing structures interaction and assembly techniques. Public presentation.
[1] [1] Foster Jack Strond: Structure and Fabric, Parts I - III, Longman 1994
[2] [2] Barritt C.M.H.: Advanced Building Construction, Vol 1 - 4, Longman
[3] 1991
1. Úvod, statika hmotného bodu. 2. Výpočet reakcí tuhé desky a prostorové konzoly. 3. Reakce složených soustav, spojité zatížení 4. Příhradové konstrukce. 5. Vnitřních sil na přímých nosnících. 6. Analýza průběhu vnitřních sil na přímých nosnících, Schwedlerovy věty. 7. Analýza průběhu vnitřních sil na prostorové konzole. 8. Zápočtový test. 9. Analýza průběhu vnitřních sil na šikmých a lomených nosnících. 10. Analýza průběhu vnitřních sil na složených soustavách. 11. Těžistě a momenty setrvačnosti pro složené průřezy. 12. Hlavní centrální osy setrvačnosti a elipsa setrvačnosti složených průřezů. 13. Opakování problematických úloh.
Povinná literatura:
[1] V. Kufner a P. Kuklík. Stavební mechanika 10. Vyd. 2. Praha: ČVUT, 2000. 166 s. ISBN 80-01-02215-3.
[2] V. Kufner a P. Kuklík. Stavební mechanika 20. Vyd. 2. Praha: ČVUT, 2001. 137 s. ISBN 80-01-02346-X.
[3] Jíra, D. Jandeková, A. Hlobilová, E. Janouchová a L. Zrůbek: Sbírka příkladů stavební mechaniky, Praha: ČVUT, 2017. 116 s. ISBN 978-80-01-06301-9, URL: http://mech.fsv.cvut. cz/wiki/index.php/File:Sbirka_prikladu_SUK.pdf
Doporučená literatura:
[4] V. Kufner a P. Kuklík. Stavební mechanika 30. 1. vyd. Praha: ČVUT, 1998. 159 s. ISBN 80‐01‐01893‐8.
[5] P. Kabele, M. Polák, D. Rypl a J. Němeček: Stavební mechanika 1. Příklady, ČVUT, 2009. 81 s. SBN: 978-80-0104-282-3
Studijní pomůcky:
[6] http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/index.php/Department_of_Mechanics:_Student's_corner
Předmět se zabývá základní elastickou analýzou staticky neurčitých konstrukcí. V první části se zavádí energie deformace, princip virtuálních sil, přetvoření na staticky určitých konstrukcích. Maxwellova a Bettiho věta. Silová metoda a její aplikace na staticky neurčité příhradové konstrukce, spojité nosníky, rámy, uzavřené rámy. Symetrické konstrukce se symetrickým a antimetrickým zatížením. Vliv účinků teploty a předepsaných přemístění podpor. Matice poddajnosti konstrukce. Druhá část předmětu probírá princip virtuálních posunů a deformační metodu. Matice tuhosti prutu, nesilové účinky, statická kondenzace, matice tuhosti konstrukce a lokalizace. Počítačové řešení základních typů konstrukcí. Třetí část předmětu se zabývá analýzou desek a zjednodušenými metodami řešení křížem pnutých desek.
Doporučená literatura:
[1] P. Konvalinka et al.: Analýza stavebních konstrukcí - příklady, ČVUT, 2009
[2] Kufner, P. Kuklík: Stavební mechanika 30, ČVUT, 1998
[3] P. Kuklík, V. Blažek, V. Kufner: Stavební mechanika 40, ČVUT, 2002
[4] J. Kadlčák, J. Kytýr: Statika stavebních konstrukcí II., VUTIUM, 2009
[5] T.H.G. Megson: Structural and Stress Analysis, Elsevier, 2005
1. Úvod, základní pojmy, Newtonovy zákony, síla. 2. Statika hmotného bodu, svazek sil. 3. Soustava sil, výpočet reakcí tuhé desky. 4. Spojitá zatížení, reakce složených soustav. 5. Příhradové konstrukce, základní způsoby výpočtu vnitřních sil (metoda styčných bodů, průsečná metoda). 6. Vnitřní síly, vnitřní síly na přímém prutu. 7. Reakce a vnitřní síly prostorové konzoly. 8. Vnitřní síly na lomeném a šikmém nosníku 9. Vnitřní síly na složených soustavách I. 10. Výpočet vnitřních sil na složených soustavách - prohloubení znalostí výpočtu. 11. Rovinné geometrické útvary I (výpočet polohy těžiště, statického momentu průřezu). 12. Rovinné geometrické útvary II (výpočet momentů setrvačnosti, stanovení elipsy setrvačnosti). 13. Analýza napětí na prutu namáhaném normálovou silou a momentem.
Povinná literatura:
[1] Kabele P., Polák M., Rypl D., Němeček J., Stavební mechanika 1 - Příklady, Vydavatelství ČVUT, Praha 2009
[2] Kufner V., Kuklík P.: Stavební mechanika 10, Vydavatelství ČVUT, Praha 2002
[3] Kabele, Polák, Rypl, Němeček, Stavební mechanika 1, Příklady, ČVUT, 2009.
Studijní pomůcky:
[4] Stránky předmětu SMR1 v systému Student https://mech.fsv.cvut.cz/student
1. Princip virtuálních prací. 2. Výpočet přetvoření konstrukcí s využitím principu virtuálních prací. 3. Bettiho a Maxwellova věta. 4. Základní principy silové metody, využití principu PVP. 5. Výpočet vnitřních sil na přímém nosníku pomocí silové metody. 6. Silová metoda a její použití na staticky neurčité konstrukci. 7. Redukční věta. 8. Rovinný rám, výpočet vnitřních sil pomocí silové metody. 9. Silová metoda, příhradové konstrukce, využití symetrie. 10. Odvození matice tuhosti prutu, princip virtuálních posunů. 11. Deformační metoda, zjednodušená deformační metoda na staticky neurčitých konstrukcích. 12. Zjednodušená deformační metoda (ZDM) výpočet vnitřních sil na spojitých nosnících. 13. ZDM, výpočet vnitřních sil na rovinných rámových konstrukcích.
Povinná literatura:
[1] Kufner, Kuklík, Stavební mechanika 30, ČVUT, 2003.
[2] Kuklík, Blažek, Kufner, Stavební mechanika 40, 2002.
[3] Šejnoha, Bittnarová, Pružnost a pevnost, ČVUT, 2004.
Studijní pomůcky:
[4] Studijní podklady předmětu SMR 2 na stránce, https://mech.fsv.cvut.cz/student
Síly v bodě, síly působící na těleso a desku, moment síly k bodu, k ose. Soustavy sil. Podepření tělesa a desky, reakce. Složené soustavy v rovině. Příhradové konstrukce. Výpočet reakcí principem virtuálních prací.
Povinná literatura:
[1] Jíra, A. a kolektiv: Sbírka příkladů stavební mechaniky. ČVUT, Praha, 2019, ISBN:978-80-01-06301-9 (v současnosti dostupná online na:http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/images/6/67/Sbirka_prikladu_SUK.pdf).
[2] Kabele P., Polák M., Rypl D., Němeček J.: Stavební mechanika 1 - Příklady, Česká technika - nakladatelství ČVUT, Praha, 2014, ISBN 978-80-01-05604-2.
[3] Kufner V., Kuklík P.: Stavební mechanika 10, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01398-7.
[4] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 30, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01893-8.
Doporučená literatura:
[5] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 20, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01523-8.
[6] Beer F. P., Johnston Jr. E. R., Mazurek D.: Vector Mechanics for Engineers: Statics 11th Edition, McGraw-Hill Education, 2016, ISBN 978-0077687304.
Studijní pomůcky:
[7] Studijní materiály na stránkách katedry: https://mech.fsv.cvut.cz/student/
Vnitřní síly a jejich průběhy na rovinných prutových konstrukcích a složených soustavách. Vnitřní síly a jejich průběhy na prostorové prutové konstrukci. Definice normálového napětí a předpoklady o jeho rozložení v průřezu. Geometrie hmot a rovinných obrazců, těžiště a momenty setrvačnosti.
Povinná literatura:
[1] Jíra, A. a kolektiv: Sbírka příkladů stavební mechaniky. ČVUT, Praha, 2019, ISBN:978-80-01-06301-9 (v současnosti dostupná online na:http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/images/6/67/Sbirka_prikladu_SUK.pdf).
[2] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 20, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01523-8.
[3] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 30, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01893-8.
[4] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 10, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01398-7.
Doporučená literatura:
[5] Beer F. P., Johnston Jr. E. R., Mazurek D.: Vector Mechanics for Engineers: Statics 11th Edition, McGraw-Hill Education, 2016, ISBN 978-0077687304.
Studijní pomůcky:
[6] Studijní materiály na stránkách katedry: https://mech.fsv.cvut.cz/student/
Deformační a silová metoda pro řešení reakcí a vnitřních sil na staticky neurčitých prutových a příhradových konstrukcích. Výpočet přemístění prutových a příhradových konstrukcí pomocí principu virtuálních prací. 1. Opakování. Základní myšlenka deformační metody (DM). 2. Zjednodušená deformační metoda (ZDM) - Řešení rovinných rámů s neposuvnými styčníky. Formalizace. Výpočet průhybů. 3. ZDM - Snížení počtu neznámých při kloubovém připojení prutu ke styčníku (statická kondenzace). Řešení rovinných rámů s posuvnými patry/sloupy. 4. DM - Staticky neurčitý tah-tlak. Řešení staticky neurčitých příhradových konstrukcí. 5. Obecná deformační metoda (ODM) - řešení rovinných rámů. 6. Test I. 7. ODM - Rovinné rámy, vliv předepsaných přemístění podpor a teplotních změn. 8. ZDM a ODM - Shrnutí. Využití symetrie. Statická analýza rovinných prutových konstrukcí pomocí výpočetních programů. 9. Princip virtuálních prací - úvod. 10. Silová metoda (SM) - Princip silové metody, volba základní soustavy, řešení rovinných rámů a příhradových soustav, kontrola výsledků. 11. Test II. 12. SM - Řešení příhradových konstrukcí. 13. Opakování, rezerva.
Povinná literatura:
[1] Kufner V., Kuklík P.: Stavební mechanika 30. Vydavatelství ČVUT Praha 1998. ISBN: 80-01-01893-8.
Doporučená literatura:
[2] Kuklík P., Blažek V., Kufner, V.: Stavební mechanika 40. Vydavatelství ČVUT Praha 2002. ISBN: 80-01-02450-4.
[3] Jirásek M., Konvalinka P.: Statika stavebních konstrukcí I. Vydavatelství ČVUT Praha, 1989.
[4] Bittnar Z., Jirásek M., Konvalinka, P.: Statika stavebních konstrukcí II: Příklady. Vydavatelství ČVUT Praha, 1992. ISBN:80-01-00772-3.
[5] Megson T. H. G.: Structural and Stress Analysis. Jordan Hill, UNITED KINGDOM: Elsevier Science & Technology 2005. ISBN: 978-0-08-045534-1.
Studijní pomůcky:
[6] Studijní opory připravené vyučujícími dostupné online. https://mech.fsv.cvut.cz/homeworks/student/
[7] http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/index.php/Department_of_Mechanics:_Student%27s_corner7
Displacement method for planar frames and gridworks. Extreme effects of live load, influence lines. Stress and strain tensors, traction vector, principal stresses an directions, material strength. Finite element principles and techniques, error of the finite element solutions. Prerequisities: The force and slope deflection methods for statically indeterminate planar frames and trusses, elementary elasticity, stresses and strains in beams, Hooke's law. 13 credits in structural mechanics and elasticity is a reasonable minimum to enter the course.
Povinná literatura:
[1] Řeřicha Petr: Structural mechanics 40, statically indeterminate structures, CTU Prague, 2003, p.77, ISBN 80-01-02780-5,
Doporučená literatura:
[2] Ugural Ansel C. and Fenster Saul K.: Advanced strength and applied elasticity. (4/E) Prentice-Hall, 2000,560pp, ISBN 0-13-047392-8
The principal objective of the course is to familiarize students with basic principles of mechanics such as equilibrium and equivalency applied to statically determined structures 1. Concurrent forces - definition of force, basic theorems and axioms, equilibrium, equivalency 2. Concurrent forces - resultants by rectangular components 3. Statics of particles - free-body diagrams, equilibrium of rigid particles 4. General system of forces - resultant forces and resultant moments, cross product, scalar product 5. General system of forces - resolution of forces to a force and a couple 6. Parallel system of forces in two and three dimensions 7. Statics of rigid bodies - idealization of two and three-dimensional supports and connections 8. Statics of rigid bodies - equilibrium in two and three dimensions 9. Statics of rigid bodies - reaction forces of simple and compound statically determined structures 10. Statics of rigid bodies - reaction forces applying principle of virtual displacements and rotations 11. Analysis of trusses - definition, classification, zero force members 12. Analysis of trusses - application of the method of joints 13. Analysis of trusses - application of the method of sections
Povinná literatura:
[1] [1] W.F. Riley, L.D. Sturges, Engineering Mechanics - Statics, JOHN WILEY & SONS, INC., New York, 1993, ISBN 0-471-51241-9
[2] [2] K.H. Gerstle, Basic Structural Analysis, PRENTICE-HALL, INC., Englewood Cliffs, New Jersey, 1974, ISBN 0-13-069393-6
Basic assumptions and basic equations of theory of elasticity. Assumptions on deformation and stress distribution in beams. Tension and compression, pure bending, bending moments in two planes, combination of axial and bending stresses. Core of a cross section. Differential equation of elasticity curve. Shear stresses in flexural beams. Free torsion. Elastic-plastic and plastic state of cross-section. Stability of beams. 2D problems, walls and plates.
Povinná literatura:
[1] [1] Šejnoha, M., Bittnarová, J., Šejnoha, J.: The Theory of Elasticity 10, ČVUT Publ. House, 1998, ISBN 8001018709
[2] [2] Procházka, P.: The Theory of Elasticity 20, ČVUT Publ. House, 1999, ISBN 8001019497
Studijní pomůcky:
[3] Additional information for students, e.g., homework assignments, lecture notes : https://mech.fsv.cvut.cz/student
Doplňkové cvičení pro Pružnost a pevnost, kde bude látka znovu probrána s důrazem na pochopení základních principů a orientací na typické příklady vyskytující se v domácích úkolech, zápočtových testech a zkouškách. Cílem je pomoci studentům zvládnout povinnou výuku PRPE, PRA a PRR.
Úvod do programování v jazyce C++ a seznámení se s neobjektovými základy jazyka a základními algoritmy, které se používají při řešení inženýrských úloh.
[1] Miroslav Virius - Programování v C++
[2] Bruce Eckel - Thinking in C++, 2nd ed. Volume 1
Pokročilý kurz programovacího jazyka C++ s ohledem na tvorbu programů pro řešení inženýrských úloh.
[1] Miroslav Virius - Programování v C++
[2] Bruce Eckel - Thinking in C++, 2nd ed. Volume 1
Doplňkové cvičení pro Stavební mechaniku 1, kde bude látka znovu probrána s důrazem na pochopení základních principů a orientací na typické příklady vyskytující se v domácích úkolech, zápočtových testech a zkouškách. Cílem je pomoci studentům zvládnout povinnou výuku SM01.
Seznámení s problematikou diagnostiky stavebních konstrukcí. Monitorování stavebních konstrukcí, využití statické a dynamické experimentální analýzy při diagnostice stavebních konstrukcí - uspořádání experimentu, sledované veličiny, měřicí linka, zpracování a vyhodnocení výsledků experimentu, detekce a lokalizace poškození stavební konstrukce, praktické příklady. Analýza trhlin na stavební konstrukci, zkoušky materiálových vlastností na stávajících konstrukcích, identifikace modelu stavební konstrukce.
[1] [1] Frýba, L.: Dynamika železničních mostů. Academia, Praha, 1992.
[2] [2] Polák, M.: Experimentální ověřování konstrukcí 10. Vydavatelství ČVUT, Praha 1999.
[3] [3] Frýba, L.: Kmitání těles a konstrukcí způsobené pohybujícím se zatížením. Academia, Praha, 1989.
Projekt K zapisuje student na jedné z níže uvedených kateder podle vlastního výběru, výuka je profesně zaměřena. Katedra mechaniky - studenti řeší individuální projekty , aktuální nabídka témat projektů je zveřejněna na stránce katedry. Studenti mohou navrhnout i vlastní téma projektu - vhodnost tématu a proveditelnost projektu pak bude posouzena příslušným vedoucím projektu. Katedra betonových a zděných konstrukcí Náplní předmětu je základní ideový návrh řešené konstrukce (most, inženýrská konstrukce, netypická konstrukce pozemních staveb). Vypracovány jsou základní výkresy dokumentující návrh konstrukce (výkresy tvaru, základní schémata vyztužení, případně předpětí, technická zpráva) a základní statický výpočet potvrzující správnost návrhu. Snahou je soustředit práci studenta na správný prvotní návrh konstrukce, návrh několika možných řešení a následný výběr ideální varianty. Výstupem řešení je i stručná rešeršní studie zabývající se zadanou studovanou problematikou. Katedra ocelových a dřevěných konstrukcí Návrh ocelové nebo dřevěné konstrukce týmem tří studentů. V první fázi návrh alternativy každým členem týmu a následné vyhodnocení optimálního řešení celým týmem. V druhé fázi tým společně řeší: dispozici, statický výpočet, výkresovou dokumentaci vybraných detailů a technickou zprávu. V závěru tým vypracuje powerpointovou prezentaci celého postupu práce.
Povinná literatura:
[1] @Povinnou literaturu určuje cvičící podle konkrétního zadání
Doporučená literatura:
[2] @Vybrané české technické normy
Studijní pomůcky:
[3] @Národní a mezinárodní časopisy doporučené cvičícím
Předmět je zaměřen na přehled numerických optimalizačních metod aplikovatelných nejen v oblasti stavebnictví. Důraz je kladen především na představení základních principů metod, nicméně během cvičení budeme řešit vybrané příklady pomocí nástrojů dostupných v systému MATLAB.
Povinná literatura:
[1] Search Methodologies: Introductory Tutorials in Optimization and Decision Support Techniques, E. K. Burke, G. Kendall (Editors), Springer, 2014, ISBN 978-1-4614-6940-7.
[2] A. E. Eiben, J. E. Smith. Introduction to Evolutionary Computing. Springer, 2003, ISBN 978-3-662-05094-1.
[3] J. Dréo, A. Pétrowski, P. Siarry, E. Taillard, A. Chatterjee. Metaheuristics for Hard Optimization: Methods and Case Studies. Springer, 2005,ISBN 978-3-540-30966-6.
[4] Weise, Thomas, et al. "Why is optimization difficult?" Nature-Inspired Algorithms for Optimisation. Springer Berlin Heidelberg, 1-50, 2009, ISBN 978-3-642-00267-0.
Soustavy lineárních algebraických rovnic: řešitelnost, přímé metody řešení, iterační metody, řídké matice a jejich ukládání v paměti počítače, metoda rozložení oblasti na podoblasti. Soustavy nelineárních algebraických rovnic: Newtonova-Raphsonova metoda. Řešení diferenciálních rovnic metodou konečných diferencí: rovnice 1. a 2. řádu, Eulerovy metody, metoda centrálních diferencí, Newmarkova metoda, konzistence a stabilita, odhad chyby, rychlost konvergence. Příklady parciálních diferenciálních rovnic (vlnová rovnice a difúzní rovnice), metody jejich řešení. Metoda konečných prvků: základní myšlenka MKP, základní typy konečných prvků, izoparametrická interpolace, jakobián, sestavení matice tuhosti a vektoru vnějších sil, Gaussova integrace, příčiny singularity matice tuhosti, variační a slabé řešení a jejich aproximace, podmínky konvergence, rychlost konvergence pro různé typy prvků.
Doporučená literatura:
[1] J. B. Tebbens, I. Hnětynková, M. Plešinger, Z. Strakoš, P. Tichý: Analýza metod pro maticové výpočty. Základní metody. MatfyzPress, 2011, ISBN 978-80-7378-201-6.
[2] G. H. Golub, C. F. Van Loan: Matrix Computations. The Johns Hopkins University Press, 3. vydání, 1996 ISBN 9780801854149.
[3] I. Shames and C. Dym, Energy and finite element methods in structural mechanics. Taylor & Francis, 1991, ISBN 9781351451437.
[4] D. Braess: Finite Elements: Theory, Fast Solvers, and Applications in Solid Mechanics, Cambridge University Press; 3rd edition, 2007, ISBN 978-0415061391.
[5] A. Ern and J.-L. Guermond: Theory and Practice of Finite Elements, Springer; 2004, ISBN 978-1-4757-4355-5.
Tvorba statických modelu konstrukce, příprava vstupních dat, výpočet, vyhodnocení a kontrola výsledků. Řešení prutových konstrukcí, obloukových konstrukcí, stěn, desek, kleneb, krovů. Používané programy RFEM-Dlubal, SCIA Engineer.
Doporučená literatura:
[1] Uživatelská příručka systému RFEM Dlubal
[2] Uživatelská příručka systému SCIA engineer
[3] Odborný posudek - statický výpočet NKP Zámek Bojnice: Fajman - ČVUT, 2018, HČ 8301804A006
[4] Statické posouzení - únosnosti zdi zděné na maltových pásových ložích v objektu Bytové domy Nad školou Trutnov dům č.4: Fajman - ČVUT, 2017, HČ 8301704A183
Úvod do programování v jazyce C++ a seznámení se s neobjektovými základy jazyka a základními algoritmy, které se používají při řešení inženýrských úloh.
[1] Miroslav Virius - Programování v C++
[2] Bruce Eckel - Thinking in C++, 2nd ed. Volume 1
Povinná literatura:
[1] Chopra, A.K.: Dynamics of Structures, Pearson, 2017.
Studijní pomůcky:
[2] Máca J.: Seizmické inženýrství, ČVUT v Praze, 2021, https://mech.fsv.cvut.cz/web/
Doporučená literatura:
[3] ČSN EN 1998 (EC8) Navrhování konstrukcí odolných proti zemětřesení
Předmět se zabývá spolehlivostí prvků a systémů. Spolehlivost prvků se uvažuje časově závislá, spolehlivost systémů se uvažuje typu zatížení-únosnost. Složitější případy jsou řešeny metodou FORM. Dvě simulační metody jsou popsány: Monte Carlo a LHS.
[1] M. Holický: Zásady ověřování spolehlivosti a životnosti staveb. Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998.
[3] M. Holický, J. Marková: Základy teorie spolehlivosti a hodnocení rizik. Vydavatelství ČVUT, Praha, 2005.
The students will be introduced to the method of digital image correlation (DIC) and its use in experimental mechanics. Hardware requirements will be discussed along with the introduction of essential algorithms and post-processing of results. The students will be actively engaged in experimental measurements and processing of results. Those interested in programming will be involved in development of open-source DIC codes. Besides DIC, the students will be introduced to numerical modeling in order to comprehend the meaning of the experimentally obtained data and become able to analyze them critically. The introduction of high-speed cameras and their use in experimental mechanics is also within the scope of the subject.
[1] Doporučená literatura:
[2] M. A. Sutton, J. J. Orteu, H. W. Schreier, Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements: Basic Concepts, Theory and Applications, Springer Verlag, 2009.
[3] B. Pan, K. Qian, H. Xie, A. Asundi, Two-dimensional digital image correlation for in-plane displacement and strain measurement: a review, Measurement Science and Technology 20 (2009), 062001.
Cílem předmětu je získání znalostí a dovedností potřebných pro pokročilé navrhování konstrukcí zatížených dynamickými účinky. Metody řešení vlastního a vynuceného kmitání konstrukcí pomocí metody konečných prvků. Vlastnosti materiálů při dynamickém namáhání. Dynamická analýza kontinua, šíření vln. Interakce konstrukce a podloží. Přírodní a technická seismicita. Aeroelasticita stavebních konstrukcí, zatížení větrem. Kmitání stavebních konstrukcí - výškové budovy, komíny, stožáry, věže, dopravní konstrukce, základy strojů. Zmenšování dynamických účinků. Základy řešení nelineárních úloh.
[1] Povinná literatura:
[2] Bittnar, Z.-Šejnoha. J.: Numerické metody mechaniky. Vydavatelství ČVUT Praha 1992.
[3] Humar, J.L.: Dynamics of Structures. A.A.Balkema Publishers 2002.
[4] Doporučená literatura:
[5] Sucuoglu,H.-Akkar, S.: Basic Earthquake Engineering, Springer International Publishing 2014.
[6] Elsa,C.: Footbridge Vibration Design. Francis and Taylor 2009.
The objective of this course is to gain knowledge and skills necessary for advanced design of structures subjected to dynamic loading. Eigenvalue analysis and forced vibration analysis using finite element method. Properties of materials subjected to dynamic loading. Dynamic analysis of continuum, wave propagation. Soil-structure interaction. Earthquake and technical seismicity. Aeroelasticity of structures, wind loading. Vibration of structures – high-rise buildings, chimneys, masts, towers, transportation structures, machine foundations. Reduction of dynamic effects. Basic principles of nonlinear analysis.
[1] Povinná literatura:
[2] Bittnar, Z.-Šejnoha. J.: Numerical Methods in Structural Mechanics. Thomas Telford Ltd, 1996, ISBN 978-0727725554
[3] Humar, J.L.: Dynamics of Structures. CRC Press, 2012, ISBN 978-0750647991
[4] Doporučená literatura:
[5] Sucuoglu,H.-Akkar, S.: Basic Earthquake Engineering, Springer International Publishing 2014, ISBN 978-3-31901025-0
The course is intended for students who did not have the opportunity to study basic goals, tasks and elementary means of an experimental analysis during the course of the bachelor’s and master’s degree study. Within the course, students will familiarize with basic procedures and principles of the experimental analysis of building and civil engineering structures. The interpretation of the problems will include the overview of testing methods used to determine basic material properties, the description of experiments focused on observation of climate loads, the examples of verification and identification of theoretical models based on experimental results, the experiments realized on physical models for estimation of wind effects in wind tunnels and for investigation of earthquake effect on shake tables, the long term monitoring of building and civil engineering structures. The interpretation will further include the principles of preparation, realization and evaluation of static load tests realized on structural elements or whole structures, the basic methods used for an analysis of measured data obtained during dynamic tests, the principles of preparation, realization and evaluation of dynamic tests including an experimental modal analysis and a dynamic load test, the principles of experiments focused on evaluation and assessment of vibration effects on building structures from the view of the load capacity limit state and on users of building structures from the view of the serviceability limit state, the demonstration of several practical tasks.
[1] Compulsory literature: It is not prescribed.
[2] Recommended literature:
[3] - Maia at al.: Theoretical and Experimental Modal Analysis; Research Studies Press Ltd., John Wiley & Sons Inc., Exeter, 1997.
[4] - Relevant publications in professional journals indexed in Web of Science or Scopus.
Cílem předmětu je prohloubit základní poznatky z experimentální analýzy stavebních konstrukcí získané při předchozím studiu. Výklad bude složen z těchto částí - základní uspořádání měřicí linky používané při experimentech na stavebních konstrukcích, relativní snímače, absolutní snímače, tenzometry, zásady tenzometrických měření, základy stanovení nejistot výsledků měření, experimenty realizované na fyzikálních modelech, základy teorie podobnosti, modelové zákony, experimentální metody pro určení osových sil v táhlech, kabelech a závěsech, praktické příklady realizace (důvod provedení, uspořádání, způsob zpracování výsledků experimentu a základní závěry) statických zatěžovacích zkoušek, dynamických zkoušek a dlouhodobého monitorování stavebních konstrukcí.
[1] Povinná literatura: Není předepsána.
[2] Doporučená literatura:
[3] Pirner, M. a Fischer, O.: Zatížení staveb větrem, 1. vydání; Informační centrum ČKAIT, Praha, 2003.
[4] Pirner, M. a Fischer, O.: Dynamika ve stavební praxi, 1. vydání; Informační centrum ČKAIT, Praha, 2010.
[5] Relevantní články v odborných časopisech indexovaných v databázi Web of Science nebo Scopus.
The major goal of the course is to expand knowledge about experimental analysis of building and civil engineering structures obtained during master’s or doctoral degree study. Within the course, students will familiarize with the basic design of the static and dynamic experiments applied on building and civil engineering structures, relative sensors, absolute sensors, strain gauges, principles of strain measurement by means of strain gauges, basics of estimating measurement uncertainty, experiments realized on physical models, basics of the similarity theory, model laws, experimental methods for axial tensile force determination in rods, cables and stays, static and dynamic load tests and long term monitoring realized on building and civil engineering structures illustrated on practical examples (real reasons for realization, arrangement of experiments, ways of processing data, basic conclusions), the demonstration of practical tasks.
[1] Povinná literatura: Není předepsána.
[2] Doporučená literatura:
[3] Maia at al.: Theoretical and Experimental Modal Analysis; Research Studies Press Ltd., John Wiley & Sons Inc.,
[4] Exeter, 1997.
[5] Dyrbye, C. – Hansen, S. O.; Wind Loads on Structures; John Wiley & Sons Inc., Chichester, 1997.
[6] Relevantní články v odborných časopisech indexovaných v databázi Web of Science nebo Scopus.
Studenti budou seznámeni s metodou korelace digitálního obrazu, jejím využití v experimentální mechanice, měřicí linkou, výpočetními algoritmy a interpretací výsledků. Bude podporováno aktivní zapojení studentů při provádění a vyhodnocování experimentů. V případě zájmu budou studenti zapojeni do vývoje nových algoritmů a open-source softwaru. Kromě DIC se studenti seznámí s numerickým modelováním, aby pochopili význam naměřených dat a osvojili si schopnost na výsledky kriticky nahlížet. Součástí bude i představení vysokorychlostních kamer a práce s nimi, včetně pořízení záznamu při experimentu a následné zpracování záznamu.
[1] M. A. Sutton, J. J. Orteu, H. W. Schreier, Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements: Basic Concepts, Theory and Applications, Springer Verlag, 2009.
[2] B. Pan, K. Qian, H. Xie, A. Asundi, Two-dimensional digital image correlation for in-plane displacement and strain measurement: a review, Measurement Science and Technology 20 (2009), 062001.
Cílem je ozřejmit základní vlastnosti anizotropních a heterogenních materiálů, filozofii jejich řešení a způsoby homogenizace. Mikro-, mezo-, makro-, pohled na složené materiály. Hillova teorie kompozitů. Variační formulace, Hashin-Shtrikmanův variační princip, důsledky pro metody homogenizace kompozitů. Vlastní pnutí, Eshelbyho síly, metoda Mori-Tanaka, self-consistent, penalizační metoda. Aplikace, válcové skořepiny, deskostěnové konstrukce, vybrané stavební konstrukce (tunely, zemní konstrukce atd.).
[1] Povinná literatura:
[2] Procházka, P, Základy mechaniky složených materiálů, Academia 2001
[3] Válek, MJ, Procházka PP: Overall material properties of debonding composites, CTU in Prague 2009
[4]
[5] Doporučená literatura:
[6] Procházka, PP, Válek, MJ: Optimization of composite structures CTU in Prague 2012
The aim is to explain basic properties of anisotropic and heterogeneous materials, philosophy of their solution and ways of homogenization. Micro-, meso-, macro-, view of composite materials. Hill's theory of composites. Variation formulation, Hashin-Shtrikman's variation principle, consequences for the methods of homogenization of composites. Tension, Eshelby tractions, Mori-Tanaka method, self-consistent, penalty method. Applications, cylindrical shells, deskframe structures, selected building structures (tunnels, underground constructions, etc.).
[1] Povinná literatura:
[2] V. K. Srivastava, Ulrich Gabbert, Harald Berger: Representative Volume Element Analysis for the Evaluation of Effective
[3] Material Properties of Fiber and Particle Loaded Composites with Different Shaped Inclusions, chapter in: Mechanics of
[4] Time-Dependent Materials and Processes in Conventional and Multifunctional Materials, Volume 3, May 2011
[5] Válek, MJ, Procházka PP: Overall material properties of debonding composites, CTU in Prague 2009
[7] Doporučená literatura:
Principy transmisní a reflexní optické mikroskopie. Polarizace světla a její využití při fázové analýze pevných látek. Technika polarizační optické mikroskopie a její aplikace ve výzkumu stavebních materiálů. Příprava vzorků. Principy elektronové mikroskopie a mikroanalýzy. Generování elektronů a jejich interakce se zkoumanými objekty, detekce a interpretace dílčích sekundárních emisí. Scanovací (SEM) a transmisní elektronová mikroskopie (TEM), prvková mikroanalýza (EDX/WDX) a elektronová difrakce (EBSD-O.I.M.). Přehled nejužívanějších dostupných technik ESEM, EDX, WDX, O.I.M). Aplikace SEM a EDAX ve výzkumu stavebních materiálů. Příprava vzorků. RTG (X-ray) fázová a strukturní analýza. Principy RTG analýzy a její aplikace ve strukturním a fázovém výzkumu stavebních materiálů. Fázová identifikace, přednostní strukturní uspořádání a RTG strukturní analýza deformací materiálů. Příprava vzorků.
[1] Ekertová, L.- Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů. - Elektronová mikroskopie a difrakce. - ACADEMIA.
[2] Kraus, Ivo (2003): Struktura a vlastnosti krystalů. ACADEMIA.
[4] Král, J - Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů - Iontové a speciální metody. - ACADEMIA.
Fundamentals of transmission a reflexion optical microscopy. Polarization of light and its application in the phase study of the materials. The sample preparation for microscopical research. Fundamentals of scannig electron microscopy and microanalysis. Electron sources and eletron interaction with matter, detection of secondary signals and interpretation of secondary emissions. Scannig (SEM) a transmission electron microscopy (TEM), elementary microanalysis (EDS/WDS) a electron diffraction (BESD-O.I.M.). The outline of the most applications SEM, ESEM, EDS, WDS, O.I.M). Implementation of SEM and EDS in material research. The sample preparation. X-ray phase diffraction and structural analysis. The fundamentals of XRD analysis and its application in the structural and phase exploration of construction materials. Phase identiffication, preffered orientational textural arangement and XRD textural analysis of stress and deformation. The sample preparation.
[1] Ekertová, L.- Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů. - Elektronová mikroskopie a difrakce. - ACADEMIA.
[2] Kraus, Ivo (2003): Struktura a vlastnosti krystalů. ACADEMIA.
[4] Král, J - Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů - Iontové a speciální metody. - ACADEMIA.
V rámci předmětu budou probrány numerické přístupy k modelování heterogenních materiálů, s důrazem na následující témata: 1. Shrnutí metody konečných prvků pro úlohy pružnosti a stacionárního vedení tepla 2. Metoda asymptotického rozvoje pro vedení tepla a pružnosti 3. Numerická homogenizace prvního řádů pro úlohy pružnosti 4. Numerická homogenizace prvního řádů pro úlohy vedení tepla a termoelasticitu 5. Homogenizace nelineárních úloh s aplikacemi na nelineární vedení tepla a pružnost 6. Dvojúrovňové simulace – základní principy a jejich implementace, řešení úloh pružnosti a vedení tepla 7. Redukované modely, kombinace výpočetní homogenizace a mikromechaniky Jednotlivé přednášky budou vedeny v angličtině.
[1] Povinná literatura:
[2] J.C. Michel, H. Moulinec, P. Suquet: Effective properties of composite materials with periodic microstructure: a computational approach, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 172 (1–4), 109–143, 1999
[3] J. Fish: Practical multiscaling, John Wiley & Sons, 2014
[5] Doporučená literatura:
[6] M. Šejnoha and J. Zeman: Micromechanics in practice, WIT Press, 2013
The course will cover numerical methods for multiscale modeling of heterogenous materials, with emphasis on: 1. Overview of the finite element method for elasticity and heat conduction 2. Introduction to the method of asymptotic expansion for heat conduction and elasticity 3. First-order computational homogenization for elasticity 4. First-order computational homogenization for heat conduction and thermo-elasticity 5. Homogenization nonlinear problems -- application to non-linear conduction and elasticity 6. Two-scale simulations -- basic principles and implementation strategy, applications Reduced-order models, combining computational homogenization with micromechanics
[1] Povinná literatura:
[2] J.C. Michel, H. Moulinec, P. Suquet: Effective properties of composite materials with periodic microstructure: a computational approach, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 172 (1–4), 109–143, 1999
[3] J. Fish: Practical multiscaling, John Wiley & Sons, 2014
[5] Doporučená literatura:
[6] M. Šejnoha and J. Zeman: Micromechanics in practice, WIT Press, 2013
The course is devoted to the measurements and modeling of basic laboratory tests using the finite element method. Attention is concentrated on the description of nonlinear response of soil with the help of traditional material models. Knowledge gained from the modeling of simple laboratory tests will be exploited in the analysis of selected geotechnical structures. All numerical simulations will be performed employing the GEO5 FEM software package. Topics covered in individual lectures: 1. week: Material behavior at a material point, stress-strain relationship, modulus of elasticity, Poisson number, bulk modulus, oedometric modulus, invariants of stress and strain tensors, plastic strain. 2. week: Introduction to theory of plasticity, yield surface, stress return mapping, Mohr-Coulomb model. 3. week: Laboratory – running oedometric test. 4. week: General stiffness method, introduction to FEM – application to beams. 5. week: Laboratory – running simple shear test. 6. week: Selected plasticity models - Drucker-Prager model, Cam-clay model. 7. week: Finite elements – three-noded triangle, linear FEM models. 8. week: Solution of nonlinear problems in FEM, Newton-Raphson method. 9. week: Formulation of numerical model of oedometric and triaxial laboratory test. 10. week: Models of simple geotechnical structures (excavation of construction ditch, sheeting and retaining walls, slope stability analysis). 11. week: Laboratory – completing all measurements, removing samples from laboratory devices, evaluating collected data. 12. week: Calibrating material models based on the measured data and data available in literature. 13. week: Course evaluation
[1] D. M. Potts and L. Zdravkovic, Finite element analysis in geotechnical engineering, application. Thomas Telford Publishing, 2001.
[2] D. M. Potts and L. Zdravkovic, Finite element analysis in geotechnical engineering, theory. Thomas Telford Publishing, 1999.
Předmět je zaměřen na modelování časově závislých úloh v geomechanice. Pokročilá laboratorní měření ve štole Josef budou doplněna numerickým modelováním metodou konečných prvků. Předmět je rozdělen do 4 tematických okruhů: (i) Transport tepla, (ii) Ustálené proudění podzemní vody, (iii) Neustálené proudění podzemní vody, (iv) Sdružený problém transportu vody v plně nasyceném deformujícím se tělese – konsolidace. Numerické modelování bude provedeno v programech GEO5 MKP a SIFEL. Předmět bude vyučován v českém a anglickém jazyce. Rozpis po týdenních blocích: 1-4: Jednodenní kurz měření transportních parametrů – štola Josef. Laboratorní zkouška v propustoměru, změření součinitele tepelné vodivosti a tepelné kapacity na výbrusu horniny. Příprava in situ experimentu a zahájení měření. Data budou sbírána a vyhodnocována postupně po celou dobu semestru. 5-7: Modelování transportu tepla – teoretická formulace stacionárního a nestacionárního vedení tepla, okrajové podmínky, formulace konečných prvků, metody řešení nestacionární úlohy (integrace v čase), modelování vybrané úlohy MKP (program SIFEL). 8-10: Modelování transportu vody – teoretická formulace stacionárního a nestacionárního proudění vody, Darcyho zákon, rovnice kontinuity, okrajové podmínky, přechodová oblast, formulace konečných prvků, modelování vybrané úlohy programem GEO5 MKP. 11-13: Modelování konsolidace – teoretická formulace plně sdruženého problému transportu vody a deformace zemního tělesa za předpokladu plně nasyceného prostředí, formulace konečných prvků, modelování vybrané úlohy programem GEO5 MKP.
[1] M. Šejnoha, T. Janda, J. Pruška, M. Brouček: Metoda konečných prvků v geotechnice. Nakladatelství ČVUT, 2015.
The course is devoted to the modeling of time-dependent problems in geomechanics. Advanced laboratory measurements in gallery Josef will be accompanied by numerical modeling using the finite element method. The course covers 4 different topics: (i) Heat transport, (ii) Steady state ground water flow, (iii) Transient ground water flow, (iv) Coupled mechanical and ground water flow in fully saturated deformable soil body – consolidation. Numerical modeling will be performed employing the GEO5 FEM and SIFEL software packages. Topics covered in individual lectures: 1-4 weeks: One-day course on measurements of transport parameters – gallery Josef. Laboratory measurements in permeameter, measurement of the coefficient of thermal conductivity and thermal capacity on a rock sample. Setting up in situ experiment and measurements kick off. The measured data will be collected and gradually evaluated throughout the whole semester. 5-7 weeks: Modeling of heat transport – theoretical formulation of stationary and nonstationary heat transport, boundary conditions, FEM formulation, methods to solve nonstationary transport problem (time integration), modeling a selected task using FEM (program SIFEL). 8-10 weeks: Modeling of ground water flow – theoretical formulation of stationary and nonstationary ground water flow, Darcy law, continuity equation, boundary conditions, transition zone, formulation of finite elements, Modeling a selected task using FEM (program GEO 5). 11-13: Modeling consolidation – theoretical formulation of fully coupled transport of ground water in a deformable soil body assuming fully saturated soils, formulation of finite elements, Modeling a selected task using FEM (program GEO 5).
[1] D. M. Potts and L. Zdravkovic, Finite element analysis in geotechnical engineering, application. Thomas Telford Publishing, 2001.
[2] D. M. Potts and L. Zdravkovic, Finite element analysis in geotechnical engineering, theory. Thomas Telford Publishing, 1999.
1. Mikrostruktura heterogenních materiálů a jejich popis 2. Obrazová a mikrostrukturní analýza 3. Metody skenovací elektronové mikroskopie SEM a analytické techniky 4. Praktická ukázka SEM a měření (lab.) 5. Nanoindentace a měření vlastností v malém objemu 6. Vyhodnocení elastických a viskoelatických parametrů 7. Praktická ukázka nanoindentoru a měření (lab.) 8. Sférická indentace, plastické parametry materiálu 9. Principy nanomechanické analýzy heterogenních materiálů 10. Dekonvoluce a homogenizace na heterogenních systémech 11. AFM mikroskopie pro 3d mapování povrchu 12. Praktická ukázka AFM a měření (lab.) 13. Propojení měřítek materiálu, víceškálové modelování
[1] .Joseph I. Goldstein, Dale E. Newbury, Joseph R. Michael, Nicholas W.M. Ritchie, John Henry J. Scott, David C. Joy, Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis, Springer 2003.
[2] Bert Voigtländer, Scanning Probe Microscopy: Atomic Force Microscopy and Scanning Tunneling Microscopy (NanoScience and Technology) Springer, 2015
[3] Fischer-Cripps, Anthony C., Nanoindentation, Mechanical Engineering Series, Springer, 2nd ed. 2004, XXII, 264 p.
[4] M L. Oyen, Handbook of Nanoindentation: With Biological Applications, Pan Stanford Publishing, 2010
[5] W.C. Oliver and G.M. Pharr, An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments, Journal of Materials Research, Volume 7 / Issue 06 / 1992, pp 1564-1583
[6] J. Němeček, Nanoindentation of Heterogeneous Structural Materials. 1. ed. Praha: ČVUT v Praze, 2010. 99 p. ISBN 978-80-01-04501-5.
1. Microstructure of heterogeneous materials and their description 2. Image and microstructure analysis 3. SEM scanning electron microscopy methods and analytical techniques 4. Practical demonstration of SEM and measurement (lab.) 5. Nanoindentation and small volume properties 6. Evaluation of elastic and viscoelastic parameters 7. Practical demonstration of nanoindentor and measurement (lab.) 8. Spherical indentation, plastic material parameters 9. Principles of nanomechanical analysis of heterogeneous materials 10. Deconvolution and homogenization on heterogeneous systems 11. AFM microscopy for 3D surface mapping 12. Practical demonstration of AFM and measurement (lab.) 13. Material scales links, multi-scale modeling
[1] Joseph I. Goldstein, Dale E. Newbury, Joseph R. Michael, Nicholas W.M. Ritchie, John Henry J. Scott, David C. Joy, Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis, Springer 2003.
[2] Bert Voigtländer, Scanning Probe Microscopy: Atomic Force Microscopy and Scanning Tunneling Microscopy (NanoScience and Technology) Springer, 2015
[3] Fischer-Cripps, Anthony C., Nanoindentation, Mechanical Engineering Series, Springer, 2nd ed. 2004, XXII, 264 p.
[4] M L. Oyen, Handbook of Nanoindentation: With Biological Applications, Pan Stanford Publishing, 2010
[5] W.C. Oliver and G.M. Pharr, An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments, Journal of Materials Research, Volume 7 / Issue 06 / 1992, pp 1564-1583
[6] J. Němeček, Nanoindentation of Heterogeneous Structural Materials. 1. ed. Praha: ČVUT v Praze, 2010. 99 p. ISBN 978-80-01-04501-5.
The objective of the course is to deliver an introduction to numerical methods for solving partial differential equations, with particular focus on finite element method. It is suitable for students without previous knowledge in the field. It consists of the two main parts: - overview and derivation of fundamental equations for theory of elasticity and heat transfer, introduction to method of weighted residuals, strong and weak solution, choice of approximation and weight functions. - application of finite element and finite difference method to solution of selected problems from engineering practice (1D elasticity, beams, grids on elastic foundation, plates on elastic foundation, 1D and 2D stationary and transient heat transfer). The students will not only understand theoretical aspects of the methods, but will use and further develop prototype implementations in Matlab to understand the algorithmic aspects of the methods. During the seminars, the students will individually or in a small teams solve selected problems, interpret and discuss results.
[1] Fish, Belytschko, A First Course in Finite Elements, Wiley, 2007
[2] Z. Bittnar, J. Šejnoha: Numerical Methods in Structural Mechanics, ASCE Publications, 1996
Cílem předmětu je prohloubit základní poznatky z aplikace metody konečných prvků pro řešení pokročilých problémů (desky, skořepiny, interakce s podložím). Dále budou probírány metody řešení úloh lineární stability a dynamiky (lineární stabilita, vlastní a vynucené kmitání) a úvod do řešení geometricky a materiálově nelineárních úloh (teoretický základ, míry deformace, limitní a bifurkační body na zatěžovací dráze, metody řešení nelineárních úloh, přímá a nepřímá kontrola zatěžovámí). Budou diskutovány algoritmické a implementační aspekty metody konečných prvků. V rámci seminářů budou studenti využívat prototypové implementace v prostředí matlab/octave ilustrující problematiku na vybraných příkladech a diskutovat výsledky. V rámci předmětu budou studenti řešit samostatné nebo týmové úlohy
[1] Povinná literatura:
[2] Bittnar, Šejnoha: Numerické metody mechaniky I, Vydavatelství ČVUT, 1992
[3] Bittnar, Šejnoha: Numerické metody mechaniky II, Vydavatelství ČVUT, 1992
[5] Doporučená literatura:
The objective of the course is to extend basic knowledge of numerical methods for solving PDEs and particularly finite element method towards their advanced applications in engineering. The course will focus on problems of geometrically and materially nonlinear static (theoretical framework, linearization, algorithmic aspects, solution methods – direct and indirect control, plasticity and damage based models). Introduction to Isogeometric analysis, eXtended finite element method, mesh generation and efficient methods for solution sparse linear systems. The students will not only understand theoretical aspects of the methods, but will use and further develop prototype implementations in Matlab to understand the algorithmic aspects of the methods. During the seminars, the students will individually or in a small teams solve selected problems, interpret and discuss results.
[1] Fish, Belytschko, A First Course in Finite Elements, Wiley, 2007
[2] Z. Bittnar, J. Šejnoha: Numerical Methods in Structural Mechanics, ASCE Publications, 1996
[3] A. Ibrahimbegovic: Nonlinear Solid Mechanic, Springer Netherlands, 2009
[4] M.A.Crisfield: Non-Linear Finite Element Analysis of Solids and Structures, John Wiley & Sons, 2003.
Cílem je ozřejmit přístupy a metody optimalizace stavebních konstrukcí a s nimi spojené výpočetní modely. Typy optimalizace stavebních konstrukcí, variační formulace, vybrané optimalizační metody, užití moderních numerických metod - MKP, MHP, SPH, semianalytické metody, modely prutových a deskostěnových konstrukcí. Nelineární optimalizace, pružněplastická analýza, vzpěr. Vlastní pnutí, analýza transformačního pole. Aplikace, modelování ocelových mostů, kontaktní problémy (potrubní tahy, zemní svahy, tunelové obezdívky).
[1] Povinná literatura:
[2] Procházka, PP, Válek, MJ: Optimization of composite structures CTU in Prague 2012
[3] Benzoe, MP, Sigmund, O: Topology optimization, Sprinter 2003
The aim is to clarify the approaches and methods of optimization of building structures and their associated computational models. Types of optimization of building structures, variation formulations, selected optimization methods, using modern numerical methods - FEM, BEM, SPH, semianalytical methods, models of rod and plate structures. Nonlinear optimization, plastic analysis, buckling. Eigenparameters, transformation field analysis. Application, modeling of steel bridges, contact problems (piping, slopes, tunnel lining).
[1] Povinná literatura:
[2] Procházka, PP, Válek, MJ: Optimization of composite structures CTU in Prague 2012
[3] Doporučená literatura:
[4] Benzoe, MP, Sigmund, O: Topology optimization, Sprinter 2003
In this course, which is taught exclusively in English, attention is paid to the structure of a scientific or technical paper, to grammatical and stylistic aspects and to the creative scientific writing process from manuscript preparation up to its publication (including the selection of an appropriate journal and the manuscript submission and review process). Other topics covered in the course include effective search for and processing of information sources in a network environment, exploitation of library, open-access and other resources and tools, citation rules and publication ethics. Students get acquainted with citation managers, manuals of style, typesetting rules and tools for the preparation of a technical manuscript in LaTeX. Basic information on bibliometric tools and evaluation of scientific output is also provided.
[1] 1. Lecture notes and supporting materials prepared by the instructors
[2] 2. Strunk, W. and E. B. White. The Elements of Style. London: Macmillian, 1999.
[3] 3. Turabian, K. and W. A. Booth. Manual for Writers of Research Papers, Theses, and Dissertations: Chicago Style for Students and Researchers. 8th ed. Chicago: University of Chicago Press, 2013.
[4] 4. Alley, M. The Craft of Scientific Presentations: Critical Steps to Succeed and Critical Errors to Avoid. New York, NY: Springer, 2007.
Předmět vysvětluje metody diagnostiky identifikace a stavu historických materiálů, předmětů, konstrukcí a objektů s využitím aplikace tradičních i průlomových technologií. Seznamuje studenty s postupy stavebně technické inspekce památek a možnostmi i limity moderních analytických i diagnostických přístrojů. V rámci laboratorních praktik poskytuje možnost osvojení základních praktických dovedností pro nedestruktivní a šetrně destruktivní zkoušení materiálových vlastností či identifikaci skrytých defektů památek. Zabývá se i speciálními metodami zjišťování efektivnosti a životnosti konzervačních zásahů na památkách, metodami dlouhodobého sledování chování materiálů a konstrukcí vystavených opakovanému namáhání a vlivům prostředí i metodami pořizování dokumentace stavu památek.
Předmět studenty seznámí se základy tenzorového počtu a jeho využitím při zápisu a řešení inženýrských úloh. Konkrétní příklady se budou týkat jak mechaniky poddajných těles a tekutin, tak i transportních úloh (např. vedení tepla a vlhkosti). První část semestru bude věnována zavedení tenzorů jakožto lineárních zobrazení, algebraickým operacím s tenzory, tenzorovým polím a jejich diferenciaci a přechodům mezi objemovými a povrchovými integrály založenými na Greenově nebo Gaussově větě. Ve druhé části se tyto matematické nástroje použijí k elegantnímu zápisu a analýze nejrůznějších fyzikálních problémů s ohledem na aplikace ve stavebním inženýrství. Výuka bude kombinovat formu přednášky a semináře. Velký důraz bude kladen na problémy zadávané studentům jako domácí úkoly, které budou sloužit jako podklady pro prezentace a diskusi během seminářů. Cílem předmětu je předat studentům nejen konkrétní znalosti, ale také rozvinout jejich schopnost samostatného myšlení a kritické analýzy. Zároveň jim zběhlost v práci s tenzorovými veličinami výrazně usnadní studium moderní odborné literatury v celé řadě oblastí.
[1] Povinná literatura:
[2] Studijní text vytvořený přednášejícím
[4] Doporučená literatura:
[5] M. Itskov: Tensor Algebra and Tensor Analysis for Engineers, Springer 2013
This course covers the fundamentals of tensor algebra and calculus and demonstrates the power of tensor notation applied to formulation and solution of engineering problems. Selected examples cover solid and fluid mechanics, as well as heat and mass transport problems. The first part of the course is devoted to the definition of tensors, understood as linear mappings, to algebraic operations with tensors, to tensor fields and their differentiation, and to transformations between volume and surface integrals based on the Green and Gauss theorems. In the second part, it is shown how these mathematical tools enable an elegant description and analysis of various physical problems, with focus on applications in civil and structural engineering. The classes combine lectures and seminars, with emphasis on problems assigned as homework, which form the basis of presentations and discussions in class. The objective is not only to transfer specific knowledge, but also to develop the students‘ aptitude for independent thinking and critical analysis. At the same time, mastering of tensorial notation by the students will greatly facilitate their future reading of modern scientific literature in many fields of research.
[1] • Lecture notes prepared by the instructor
[2] • M. Itskov: Tensor Algebra and Tensor Analysis for Engineers, Springer 2013
[3] • D. A. Danielson: Vectors and Tensors in Engineering and Physics, 2nd ed., Westview Press 2003
Látka je rozdělena do tří tematických celků: (i) Důležité vztahy a věty z teorie pravděpodobnosti a matematické statistiky, (ii) Metody analýzy spolehlivosti konstrukcí (analytické a simulační), (iii) Pokročilé metody spolehlivostní analýzy využívající bayesovské inference ve spojení s metodami MCMC. Rozpis po týdenních blocích: 1:Základní vztahy, pojmy a definice, 2. Vybraná rozdělení pravděpodobnosti a důležité nerovnosti, 3. Transformace hustoty pravděpodobnosti (jedna a více proměnných), 4. Spolehlivost jednoduchých konstrukcí, 5. Vývoj spolehlivosti v čase, 6. Spolehlivostní modely a metody řešení, 7. Obnovované systémy, 8. Uplatnění teorie v normách EC, 9. Analytické metody řešení spolehlivosti, 10. Simulační metody, 11. Simulace typu Monte Carlo, 12. Vzorkování MCMC (Markov chain-Monte Carlo, Bayesova statistická metoda).
[1] S. S. Rao: Reliability-Based Design, McGraw Hill, Inc. New York, 1992
[2] V. V. Bolotin: Použití metod teorie pravděpodobnosti a teorie spolehlivosti při navrhování konstrukcí, SNTL Praha, 1978
[3] I. Elishakoff: Probability Theory of Structures, Dover Publication , New. York, 1999
[4] O. Ditlevsen, H. O. Madsen: Structural Reliability Methods, John Wiley & Sons, Chichester, 1996
The covered material splits into three blocks: (i) Important relations and theorems necessary in the area of the theory of reliability and mathematical statistics, (ii) Analytical and simulation methods to analyze reliability of structures, (iii) Advanced methods or reliability analysis exploiting the Bayesian inference in conjunction with MCMC simulation. List of lectures: 1. Basic relations, definitions and notation, 2. Selected probability distributions and important inequalities, 3. Transformation of probability density function (one and more variables), 4. Reliability of simple structures, 5. Evolution of reliability in time, 6. Reliability and solution methods, 7. Renewable systems, 8. Reflection of the theory in EC standards, 9. Analytical methods to address reliability, 10. Simulation methods, 11. Monte Carlo type simulation, 12. MCMC sampling (Markov chain-Monte Carlo, Bayesian statistical method).
[1] Povinná literatura:
[2] S. S. Rao: Reliability-Based Design, McGraw Hill, Inc. New York, 1992
[3] I. Elishakoff: Probability Theory of Structures, Dover Publication , New. York, 1999
[4] Doporučená literatura:
[5] O. Ditlevsen, H. O. Madsen: Structural Reliability Methods, John Wiley & Sons, Chichester, 1996
[6] D. Blockley: The nature of structural design and safety, Ellis Horwood Limited, Chichester, John Willey&Sons, New York, 1980
In this course, which is taught exclusively in English, attention is paid to the structure of a scientific or technical paper, to grammatical and stylistic aspects and to the creative scientific writing process from manuscript preparation up to its publication (including the selection of an appropriate journal and the manuscript submission and review process). Other topics covered in the course include effective search for and processing of information sources in a network environment, exploitation of library, open-access and other resources and tools, citation rules and publication ethics. Students get acquainted with citation managers, manuals of style, typesetting rules and tools for the preparation of a technical manuscript in LaTeX. Basic information on bibliometric tools and evaluation of scientific output is also provided.
[1] • Lecture notes and support materials prepared by the instructors
[2] • Strunk, W. and E. B. White. The Elements of Style. London: Macmillian, 1999.
[3] • Turabian, K. and W. A. Booth. Manual for Writers of Research Papers, Theses, and Dissertations: Chicago Style for Students and Researchers. 8th ed. Chicago: University of Chicago Press, 2013.
[4] • Alley, M. The Craft of Scientific Presentations: Critical Steps to Succeed and Critical Errors to Avoid. New York, NY: Springer, 2007.
Materiálová nelinearita, mezní únosnost, křehký a plastický materiál. Mezní stav únosnosti, přírůstková metoda, tuhoplastická analýza, příklady. Přírůstková metoda a metoda počátečních napětí, limitní bod. Aplikace na ocelové prutové a deskostěnové konstrukce. Geometrická nelinearita: Základy teorie konečných deformací. Malé deformace a konečné rotace. Metody řešení soustav nelineárních rovnic metody konečných prvků.
[1] Povinná literatura:
[2] Bittnar, Z. , Šejnoha, J. Numerical methods in structural mechanics, ASCE Press-Thomas Telford, 1996
[3] Plešek, J. Nelineární mechanika kontinua s příklady, Ústav termomechniky ČSAV a Strojní fakulta ČVUT, 2015
[5] Doporučená literatura:
[1] @@Studijní materiály zadává vedoucí bakalářské práce popř. konzultant
in accordance with a thesis proposal
[1] in accordance with the specification
dle zadání
[1] dle zadání
podle individuálního zadání
[1] podle individuálního zadání
dle zadání
[1] dle zadání
in accordance with the thesis proposal
[1] in accordance with the specification
The course is devoted to vibration of structures caused by various types of load.
Povinná literatura:
[1] 1. Clough, R.W. and Penzien, J. (1993) Dynamics of structures. McGraw-Hill. ISBN 0-07-113241-4
[2] 2. Bittnar, Z. and Šejnoha, J. (1996) Numerical methods in structural engineering. ASCE Press. ISBN 978-0727725554.
Základy teorie kmitání, dynamické zatížení. Vlastní a vynucené kmitání soustav s jedním stupněm volnosti. Tlumené kmitání. Metody řešení kmitání diskrétních soustav.
Povinná literatura:
[1] Máca J., Kruis J., Krejčí T.: Dynamika stavebních konstrukcí, ČVUT v Praze, 2018, ISBN 978-80-01-05719-3
Doporučená literatura:
[2] Humar J.: Dynamics of Structures, CRC Press/Balkema, 2012, ISBN 978-0-145-62086-4
[3] Sokol M., Tvrdá K.: Dynamika stavebných konštrukcií, STU Bratislava 2011, ISBN 978-80-227-3587-2
Studijní pomůcky:
[4] Máca J.: Dynamika stavebních konstrukcí 1, ČVUT v Praze, 2021, https://mech.fsv.cvut.cz/web/
Experimenty zaměřené na sledování velikosti klimatických zatížení stavebních konstrukcí (zatížení větrem, sněhem, teplotou), diagnostika stavebních konstrukcí, zkoušky prováděné na fyzikálních modelech stavebních konstrukcí (zákony modelové podobnosti, simulace zemětřesení na vibračních stolech, simulace účinků větru ve větrných tunelech, statické zatěžovací zkoušky na fyzikálních modelech), monitorování stavebních konstrukcí, statické zatěžovací zkoušky (pozemní stavby, průmyslové stavby, mostní objekty), dynamické zatěžovací zkoušky a dynamické informativní zkoušky (pozemní stavby, průmyslové stavby, mostní objekty, lávky pro chodce, účinky technické seizmicity, hodnocení nepříznivých účinků kmitání na lidský organizmus, posuzování vlivu kmitání stavby na instalovaná technologická zařízení).
Doporučená literatura:
[1] Pirner, M. - Fischer, O. Zatížení staveb větrem. Informační centrum ČKAIT, Praha, 2003, ISBN 80-86769-10-0
[2] Pirner, M. - Fischer, O. Dynamika ve stavební praxi. Informační centrum ČKAIT, Praha, 2010, ISBN 978-80-87438-18-3
[3] Lunga, R. – Solař, J. Kostelní věže a zvonice. Grada Publishing, a.s., Praha, 2010, ISBN 978-80-247-1236-9
[4] ČSN 73 2030 Statické zatěžovací zkoušky stavebních konstrukcí. ÚNMZ, 2019, ISBN 80-88905-24-9
[5] ČSN 73 6209 Zatěžovací zkoušky mostních objektů. ÚNMZ, 2019.
[6] ČSN 73 2044 Dynamické zkoušky stavebních konstrukcí. ÚNMZ, 2019.
[7] ČSN 73 0040 Zatížení stavebních objektů technickou seizmicitou a jejich odezva. ÚNMZ, 2019.
Studijní pomůcky:
[8] Studijní materiály na stránkách katedry: https://mech.fsv.cvut.cz/student/
Experimenty zaměřené na sledování velikosti klimatických zatížení stavebních konstrukcí (zatížení větrem, sněhem, teplotou), diagnostika stavebních konstrukcí, zkoušky prováděné na fyzikálních modelech stavebních konstrukcí (zákony modelové podobnosti, simulace zemětřesení na vibračních stolech, simulace účinků větru ve větrných tunelech, statické zatěžovací zkoušky na fyzikálních modelech), monitorování stavebních konstrukcí, statické zatěžovací zkoušky (pozemní stavby, průmyslové stavby, mostní objekty), dynamické zatěžovací zkoušky a dynamické informativní zkoušky (pozemní stavby, průmyslové stavby, mostní objekty, lávky pro chodce, účinky technické seizmicity, hodnocení nepříznivých účinků kmitání na lidský organizmus, posuzování vlivu kmitání stavby na instalovaná technologická zařízení).
Doporučená literatura:
[1] Pirner, M. - Fischer, O. Zatížení staveb větrem. Informační centrum ČKAIT, Praha, 2003, ISBN 80-86769-10-0
[2] Pirner, M. - Fischer, O. Dynamika ve stavební praxi. Informační centrum ČKAIT, Praha, 2010, ISBN 978-80-87438-18-3
[3] Lunga, R. – Solař, J. Kostelní věže a zvonice. Grada Publishing, a.s., Praha, 2010, ISBN 978-80-247-1236-9
[4] ČSN 73 2030 Statické zatěžovací zkoušky stavebních konstrukcí. ÚNMZ, 2019, ISBN 80-88905-24-9
[5] ČSN 73 6209 Zatěžovací zkoušky mostních objektů. ÚNMZ, 2019.
[6] ČSN 73 2044 Dynamické zkoušky stavebních konstrukcí. ÚNMZ, 2019.
[7] ČSN 73 0040 Zatížení stavebních objektů technickou seizmicitou a jejich odezva. ÚNMZ, 2019.
Studijní pomůcky:
[8] Studijní materiály na stránkách katedry: https://mech.fsv.cvut.cz/student/
Experiments aimed at monitoring the magnitude of climatic loads on building structures (wind, snow, temperature loads), diagnostics of building structures, tests carried out on physical models of building structures (laws of model similarity, simulation of earthquakes on shake tables, simulation of wind effects in wind tunnels, static load tests on physical models), monitoring of building structures, static load tests (civil engineering structures, industrial structures, bridge structures), dynamic load tests and dynamic informative tests (civil engineering structures, industrial structures, bridge structures, footbridges, effects of technical seismicity, assessment of adverse effects of vibrations on the human body, assessment of the effect of vibrations of the structure on installed technological equipment).
Předmět představuje teorii homogenizace pro výpočet efektivních vlastností heterogenních struktur s využitím jak klasické mikromechaniky, tak i numerického modelování periodických struktur. Studenti s využitím základních znalostí teorie pružnosti získají představu o chování obecně anizotropních materiálů. Aplikace teoretických modelů je ukázána na příkladech různých typů heterogenních struktur z oblasti stavebního a strojního inženýrství. Pro představu uvádíme dřevo, zdivo, asfaltové směsi, vláknové kompozity, kovové porézní struktury apod. Určení efektivních elastických vlastností (Hookeův zákon) bude následně rozšířeno o homogenizaci transportních parametrů za předpokladu ustáleného vedení tepla (Fourierův zákon, součinitel teplotní vodivosti) a vlhkosti (Fickův zákon, součinitel difuzivity). Na závěr bude představena koncepce víceúrovňového modelování. V rámci výuky se studenti seznámí s volně dostupným programem CELP umožňujícím rychlý odhad efektivních vlastností vícefázových materiálových struktur.
Doporučená literatura:
[1] 1. M. Šejnoha, J. Zeman: Micromechanics in practice, WIT Press, Southampton, Boston, 2013, ISBN 978-1-84564-682-0.
[2] 2. G.J. Dvorak: Micromechanics of Composite Materials, Springer Dordrech Heidelberg New York London, 2013, ISSN 0925-0042, ISBN 978-94-007-4100-3.
Povinná literatura:
[3] 3. J. Šejnoha, J. Bittnarová J.: Pružnost a pevnost 10. Vyd. ČVUT Praha 2003. ISBN: 80-01-02742-2.
Fundamentals of transmission and reflexion optical microscopy. Polarization of light and its application in the phase study of materials. The sample preparation for microscopical research. Fundamentals of scannig electron microscopy and microanalysis. X-ray phase diffraction and structural analysis. The fundamentals of XRD analysis and its application in the structural and phase exploration of building materials.
[1] 1.Ekertová, L.- Frank, L.: Metody analýzy povrchů. - Elektronová mikroskopie a difrakce. - ACADEMIA, 2003., 2.Kraus, Ivo: Struktura a vlastnosti krystalů. ACADEMIA, 2003., 3.Král, J., Frank, L.: Metody analýzy povrchů - Iontové a speciální metody. -ACADEMIA, 2003., ., EMIA.ACADEMIAACADEMIA., Král, J - Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů - Iontové a speciální metody. - ACADEMIA.,
Předmět se zabývá základní elastoplastickou analýzou průřezů a konstrukcí. Jednoosá napjatost - vliv teploty, staticky neurčité případy, přetvoření prutu, rozdělení napětí. Ohyb prutu - prostý a šikmý ohyb, kombinace s osovou silou, napětí, jádro průřezu. Ideálně elastoplastický model materiálu pro jednoosou napjatost, mezní plastický stav průřezů a konstrukcí. Stabilita prutů, perfektní a imperfektní prut. Rovinná napjatost - transformace napětí, hlavní napětí, Mohrova kružnice, hlavní napětí. Smykové napětí - smyk za ohybu, kroucení nedeplanujících průřezů.
Doporučená literatura:
[1] M. Jirásek, V. Šmilauer, J. Zeman: Pružnost, pevnost, plasticita. Elektronická verze skript, 2017
[2] Bittnarová J. a kol.: Pružnost a pevnost. Příklady, Ediční středisko ČVUT, Praha 2008
[3] Šejnoha J., Bittnarová J.: Pružnost a pevnost, Ediční středisko ČVUT, Praha 2006
[4] Šmiřák S.: Pružnost a plasticita I, PC‐DIR, Brno 1999
1. Předpoklady teorie pružnosti. Trojrozměrné těleso: Přemístění, deformace, napětí. Geometrické, statické a materiálové rovnice. 2. Základní typy namáhání prutů. Prut namáhaný tahem a tlakem. 3. Jednoduchý ohyb. Hypotéza o zachování rovinnosti průřezu. Rozdělení deformace a napětí na průřezu. Ohybový moment jako výslednice normálového napětí. Vztah mezi ohybovým momentem a křivostí. Pružný průřezový modul. Vliv teploty na ohyb. 4. Normálové napětí v průřezu při šikmém ohybu a kombinaci normálové síly a ohybových momentů. Jádro průřezu. 5. Diferenciální rovnice ohybové čáry a okrajové podmínky. Výpočet průhybů řešením této rovnice. Vliv teplotních změn a posunů/pootočení podpor. 6. Test I. 7. Smykové napětí při ohybu. 8. Volné kroucení masivních prutů a tenkostěnných prutů s průřezem otevřeným a uzavřeným. 9. Pružnoplastický a plastický stav průřezu ohýbaných prutů. 10. Stabilita tlačeného prutu. 11. Test II. Ohyb desek - základní předpoklady, veličiny a vztahy. 12. Stěny a rovinná napjatost - základní předpoklady, veličiny a vztahy. 13. Opakování, rezerva.
Povinná literatura:
[1] Šejnoha J., Bittnarová J.: Pružnost a pevnost 10. Vyd. ČVUT Praha 2003. ISBN: 80-01-02742-2.
Doporučená literatura:
[2] Šejnoha J., Bittnarová J.: Pružnost a pevnost 20. Vydavatelství ČVUT Praha 2003. ISBN: 80-01-02709-0.
[3] Bittnarová a kol.: Pružnost a pevnost. Příklady. Vydavatelství ČVUT Praha 2003. ISBN: 80-01-02743-0.
[4] Bittnarová a kol.: Pružnost a pevnost 20. Příklady. Vydavatelství ČVUT Praha 2004. ISBN: 80-01-03082-2.
[5] Megson T. H. G.: Structural and Stress Analysis. Jordan Hill, UNITED KINGDOM: Elsevier Science & Technology 2005. ISBN: 978-0-08-045534-1.
Studijní pomůcky:
[6] Studijní opory připravené vyučujícími dostupné online. https://mech.fsv.cvut.cz/homeworks/student/
[7] http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/index.php/Department_of_Mechanics:_Student%27s_corner
V kurzu se studenti seznámí se základními principy mechaniky a jejich užitím při výpočtu napětí v prutech a stability prutů. Dále bude zmíněna typologie stěn a desek včetně zatížení a základních předpokladů pro řešení konstrukcí na počítači.
Povinná literatura:
[1] Bittnarová, Šejnoha: Pružnost pevnost přednášky, 2006, ISBN:80-01-02742-2
[2] Bittnarová, Fajman, Kalousková, Šejnoha: Pružnost Pevnost 10 cvičení, 2000, ISBN:80-01-01635-8
[3] Bittnarová, Fajman, Kalousková, Šejnoha: Pružnost Pevnost 20 cvičení, 2000, ISBN:80-01-01835-0
[4] Fajman, Kruis: Zatížení a spolehlivost,2008, ISBN:978-80-01-04112-3
Focus on complex approach to practic design, analysis and optimalization of multi-storey or long-span building structures, or their reconstruction. Analysis of load, functional and technologic requirements, design of load-bearing system alternatives including foundations, preliminary bearing elements dimensions calculation, choice of most suitable version. Detailed statical design of chosen version, calculation, technical report and drawings. Check of bearing and non-bearing structures interaction and assembly techniques. Public presentation.
[1] [1] Foster Jack Strond: Structure and Fabric, Parts I - III, Longman 1994
[2] [2] Barritt C.M.H.: Advanced Building Construction, Vol 1 - 4, Longman
[3] 1991
1. Úvod, statika hmotného bodu. 2. Výpočet reakcí tuhé desky a prostorové konzoly. 3. Reakce složených soustav, spojité zatížení 4. Příhradové konstrukce. 5. Vnitřních sil na přímých nosnících. 6. Analýza průběhu vnitřních sil na přímých nosnících, Schwedlerovy věty. 7. Analýza průběhu vnitřních sil na prostorové konzole. 8. Zápočtový test. 9. Analýza průběhu vnitřních sil na šikmých a lomených nosnících. 10. Analýza průběhu vnitřních sil na složených soustavách. 11. Těžistě a momenty setrvačnosti pro složené průřezy. 12. Hlavní centrální osy setrvačnosti a elipsa setrvačnosti složených průřezů. 13. Opakování problematických úloh.
Povinná literatura:
[1] V. Kufner a P. Kuklík. Stavební mechanika 10. Vyd. 2. Praha: ČVUT, 2000. 166 s. ISBN 80-01-02215-3.
[2] V. Kufner a P. Kuklík. Stavební mechanika 20. Vyd. 2. Praha: ČVUT, 2001. 137 s. ISBN 80-01-02346-X.
[3] Jíra, D. Jandeková, A. Hlobilová, E. Janouchová a L. Zrůbek: Sbírka příkladů stavební mechaniky, Praha: ČVUT, 2017. 116 s. ISBN 978-80-01-06301-9, URL: http://mech.fsv.cvut. cz/wiki/index.php/File:Sbirka_prikladu_SUK.pdf
Doporučená literatura:
[4] V. Kufner a P. Kuklík. Stavební mechanika 30. 1. vyd. Praha: ČVUT, 1998. 159 s. ISBN 80‐01‐01893‐8.
[5] P. Kabele, M. Polák, D. Rypl a J. Němeček: Stavební mechanika 1. Příklady, ČVUT, 2009. 81 s. SBN: 978-80-0104-282-3
Studijní pomůcky:
[6] http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/index.php/Department_of_Mechanics:_Student's_corner
Předmět se zabývá základní elastickou analýzou staticky neurčitých konstrukcí. V první části se zavádí energie deformace, princip virtuálních sil, přetvoření na staticky určitých konstrukcích. Maxwellova a Bettiho věta. Silová metoda a její aplikace na staticky neurčité příhradové konstrukce, spojité nosníky, rámy, uzavřené rámy. Symetrické konstrukce se symetrickým a antimetrickým zatížením. Vliv účinků teploty a předepsaných přemístění podpor. Matice poddajnosti konstrukce. Druhá část předmětu probírá princip virtuálních posunů a deformační metodu. Matice tuhosti prutu, nesilové účinky, statická kondenzace, matice tuhosti konstrukce a lokalizace. Počítačové řešení základních typů konstrukcí. Třetí část předmětu se zabývá analýzou desek a zjednodušenými metodami řešení křížem pnutých desek.
Doporučená literatura:
[1] P. Konvalinka et al.: Analýza stavebních konstrukcí - příklady, ČVUT, 2009
[2] Kufner, P. Kuklík: Stavební mechanika 30, ČVUT, 1998
[3] P. Kuklík, V. Blažek, V. Kufner: Stavební mechanika 40, ČVUT, 2002
[4] J. Kadlčák, J. Kytýr: Statika stavebních konstrukcí II., VUTIUM, 2009
[5] T.H.G. Megson: Structural and Stress Analysis, Elsevier, 2005
1. Úvod, základní pojmy, Newtonovy zákony, síla. 2. Statika hmotného bodu, svazek sil. 3. Soustava sil, výpočet reakcí tuhé desky. 4. Spojitá zatížení, reakce složených soustav. 5. Příhradové konstrukce, základní způsoby výpočtu vnitřních sil (metoda styčných bodů, průsečná metoda). 6. Vnitřní síly, vnitřní síly na přímém prutu. 7. Reakce a vnitřní síly prostorové konzoly. 8. Vnitřní síly na lomeném a šikmém nosníku 9. Vnitřní síly na složených soustavách I. 10. Výpočet vnitřních sil na složených soustavách - prohloubení znalostí výpočtu. 11. Rovinné geometrické útvary I (výpočet polohy těžiště, statického momentu průřezu). 12. Rovinné geometrické útvary II (výpočet momentů setrvačnosti, stanovení elipsy setrvačnosti). 13. Analýza napětí na prutu namáhaném normálovou silou a momentem.
Povinná literatura:
[1] Kabele P., Polák M., Rypl D., Němeček J., Stavební mechanika 1 - Příklady, Vydavatelství ČVUT, Praha 2009
[2] Kufner V., Kuklík P.: Stavební mechanika 10, Vydavatelství ČVUT, Praha 2002
[3] Kabele, Polák, Rypl, Němeček, Stavební mechanika 1, Příklady, ČVUT, 2009.
Studijní pomůcky:
[4] Stránky předmětu SMR1 v systému Student https://mech.fsv.cvut.cz/student
1. Princip virtuálních prací. 2. Výpočet přetvoření konstrukcí s využitím principu virtuálních prací. 3. Bettiho a Maxwellova věta. 4. Základní principy silové metody, využití principu PVP. 5. Výpočet vnitřních sil na přímém nosníku pomocí silové metody. 6. Silová metoda a její použití na staticky neurčité konstrukci. 7. Redukční věta. 8. Rovinný rám, výpočet vnitřních sil pomocí silové metody. 9. Silová metoda, příhradové konstrukce, využití symetrie. 10. Odvození matice tuhosti prutu, princip virtuálních posunů. 11. Deformační metoda, zjednodušená deformační metoda na staticky neurčitých konstrukcích. 12. Zjednodušená deformační metoda (ZDM) výpočet vnitřních sil na spojitých nosnících. 13. ZDM, výpočet vnitřních sil na rovinných rámových konstrukcích.
Povinná literatura:
[1] Kufner, Kuklík, Stavební mechanika 30, ČVUT, 2003.
[2] Kuklík, Blažek, Kufner, Stavební mechanika 40, 2002.
[3] Šejnoha, Bittnarová, Pružnost a pevnost, ČVUT, 2004.
Studijní pomůcky:
[4] Studijní podklady předmětu SMR 2 na stránce, https://mech.fsv.cvut.cz/student
Síly v bodě, síly působící na těleso a desku, moment síly k bodu, k ose. Soustavy sil. Podepření tělesa a desky, reakce. Složené soustavy v rovině. Příhradové konstrukce. Výpočet reakcí principem virtuálních prací.
Povinná literatura:
[1] Jíra, A. a kolektiv: Sbírka příkladů stavební mechaniky. ČVUT, Praha, 2019, ISBN:978-80-01-06301-9 (v současnosti dostupná online na:http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/images/6/67/Sbirka_prikladu_SUK.pdf).
[2] Kabele P., Polák M., Rypl D., Němeček J.: Stavební mechanika 1 - Příklady, Česká technika - nakladatelství ČVUT, Praha, 2014, ISBN 978-80-01-05604-2.
[3] Kufner V., Kuklík P.: Stavební mechanika 10, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01398-7.
[4] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 30, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01893-8.
Doporučená literatura:
[5] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 20, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01523-8.
[6] Beer F. P., Johnston Jr. E. R., Mazurek D.: Vector Mechanics for Engineers: Statics 11th Edition, McGraw-Hill Education, 2016, ISBN 978-0077687304.
Studijní pomůcky:
[7] Studijní materiály na stránkách katedry: https://mech.fsv.cvut.cz/student/
Vnitřní síly a jejich průběhy na rovinných prutových konstrukcích a složených soustavách. Vnitřní síly a jejich průběhy na prostorové prutové konstrukci. Definice normálového napětí a předpoklady o jeho rozložení v průřezu. Geometrie hmot a rovinných obrazců, těžiště a momenty setrvačnosti.
Povinná literatura:
[1] Jíra, A. a kolektiv: Sbírka příkladů stavební mechaniky. ČVUT, Praha, 2019, ISBN:978-80-01-06301-9 (v současnosti dostupná online na:http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/images/6/67/Sbirka_prikladu_SUK.pdf).
[2] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 20, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01523-8.
[3] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 30, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01893-8.
[4] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 10, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01398-7.
Doporučená literatura:
[5] Beer F. P., Johnston Jr. E. R., Mazurek D.: Vector Mechanics for Engineers: Statics 11th Edition, McGraw-Hill Education, 2016, ISBN 978-0077687304.
Studijní pomůcky:
[6] Studijní materiály na stránkách katedry: https://mech.fsv.cvut.cz/student/
Deformační a silová metoda pro řešení reakcí a vnitřních sil na staticky neurčitých prutových a příhradových konstrukcích. Výpočet přemístění prutových a příhradových konstrukcí pomocí principu virtuálních prací. 1. Opakování. Základní myšlenka deformační metody (DM). 2. Zjednodušená deformační metoda (ZDM) - Řešení rovinných rámů s neposuvnými styčníky. Formalizace. Výpočet průhybů. 3. ZDM - Snížení počtu neznámých při kloubovém připojení prutu ke styčníku (statická kondenzace). Řešení rovinných rámů s posuvnými patry/sloupy. 4. DM - Staticky neurčitý tah-tlak. Řešení staticky neurčitých příhradových konstrukcí. 5. Obecná deformační metoda (ODM) - řešení rovinných rámů. 6. Test I. 7. ODM - Rovinné rámy, vliv předepsaných přemístění podpor a teplotních změn. 8. ZDM a ODM - Shrnutí. Využití symetrie. Statická analýza rovinných prutových konstrukcí pomocí výpočetních programů. 9. Princip virtuálních prací - úvod. 10. Silová metoda (SM) - Princip silové metody, volba základní soustavy, řešení rovinných rámů a příhradových soustav, kontrola výsledků. 11. Test II. 12. SM - Řešení příhradových konstrukcí. 13. Opakování, rezerva.
Povinná literatura:
[1] Kufner V., Kuklík P.: Stavební mechanika 30. Vydavatelství ČVUT Praha 1998. ISBN: 80-01-01893-8.
Doporučená literatura:
[2] Kuklík P., Blažek V., Kufner, V.: Stavební mechanika 40. Vydavatelství ČVUT Praha 2002. ISBN: 80-01-02450-4.
[3] Jirásek M., Konvalinka P.: Statika stavebních konstrukcí I. Vydavatelství ČVUT Praha, 1989.
[4] Bittnar Z., Jirásek M., Konvalinka, P.: Statika stavebních konstrukcí II: Příklady. Vydavatelství ČVUT Praha, 1992. ISBN:80-01-00772-3.
[5] Megson T. H. G.: Structural and Stress Analysis. Jordan Hill, UNITED KINGDOM: Elsevier Science & Technology 2005. ISBN: 978-0-08-045534-1.
Studijní pomůcky:
[6] Studijní opory připravené vyučujícími dostupné online. https://mech.fsv.cvut.cz/homeworks/student/
[7] http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/index.php/Department_of_Mechanics:_Student%27s_corner7
Deflections by the principle of virtual work. Statically indeterminate planar frames and trusses, force method. Slope deflection method and Cross (moment distribution) method for frames. Secondary moments in trusses. Prerequisities:Statically determinate planar frames, trusses and gridworks (balconies), reactions, internal forces diagrams. Active knowledge and expedience is required in solving examples. Reasonable minimum is 8 credits in structural mechanics
Povinná literatura:
[1] Rericha, P: Structural mechanics 30, statically determinate structures, Lecture notes, CTU in Prague, 2002, 100p. ISBN 80-01-02780-5
Doporučená literatura:
[2] Kassimali, A.: Structural analysis. Fifth edition, Cengage Learning, Stamford, USA, 2015, 814p. ISBN-13: 978-1-133-94389-1
Studijní pomůcky:
[3] https://mech.fsv.cvut.cz/student/ > SM3E
The principal objective of the course is to familiarize students with the application of basic principles of mechanics to the determination of distribution of internal forces in statically determined structures. 1. Definition of internal forces - normal force, shear force and bending moment in two and three dimensions, sign convention 2. Evaluation of internal forces at a given point from equilibrium 3. Differential equations of equilibrium, Normal force, shear force and bending moment diagrams by integration 4. Distribution of internal forces on simple straight and inclined beams 5. Distribution of internal forces on curved beams 6. Distribution of internal forces on compound beam-column structures 7. Cables subjected to concentrated and uniformly distributed loads 8. Application of principal of virtual displacements to the evaluation of internal forces 9. Geometry of mass and areas, center of gravity 10. First and second moments of area (moments of inertia), radii of gyration 11. Principle moments of inertia, ellipse of inertia 12. Elementary definition of stress 13. Review lecture
Povinná literatura:
[1] [1] W.F. Riley, L.D. Sturges, Engineering Mechanics - Statics, JOHN WILEY & SONS, INC., New York, 1993, ISBN 9780471053330
Doporučená literatura:
[2] [2] S. Timoshenko, Strength of materials - Part I, Elementary theory and problems, D. VAN NOSTRAND COMPANY Inc., New York, 1930
Studijní pomůcky:
[3] Additional information for students, e.g., homework assignments, lecture notes : https://mech.fsv.cvut.cz/student/
Inženýrské obory jsou v současné době chápány velmi komplexně a jejich velká provázanost klade důraz na nutnost neustálého sebevzdělávání a rozšiřování svých schopností i mimo jádro svého oboru. Kvalita a genialita konstrukčních systémů, které můžeme v přírodě nalézt, je zajímavá nejen schopností se zdokonalovat, pružně reagovat na změnu okolních podmínek a optimálně vzdorovat povětrnostním vlivům. Proto by naší snahou mělo být zamyslet se a čerpat inspiraci v systémech ověřených miliony let evoluce.
[1] [1] Valenta J. a kolektiv, Biomechanika, Academia, Praha 1985
[2] [2] Křen J., Rosenberg J., Janíček P., Biomechanika, ZČU Plzeň 2006
[3] [3] Janíček P., Systémové pojetí vybraných oborů pro techniky, CERM, Brno 2007
Korelace digitálního obrazu (známá jako DIC = Digital Image Correlation) je optická metoda umožňující sledování pole posunů a deformací. Její princip je založen na změně tvaru a posunu náhodného vzoru na povrchu zatěžovaných těles. Metoda je relativně nenáročná na přístrojové vybavení měřicí linky, nicméně podávané výsledky jsou přesné a dobře graficky reprezentovatelné. Zároveň je tato metoda vhodným mezistupněm mezi experimenty (experimentální analýzou) a výpočty prováděnými pomocí matematických modelů. O rostoucí popularitě optického vyhodnocování deformací a posunů pomocí korelace digitálního obrazu svědčí i mnoho publikací, včetně hojně citovaných článků v mezinárodních impaktovaných časopisech.
Předmět je zaměřen na seznámení s moderními měřícími metodami a jejich návazností na výpočetní metody pro stanovení mikromechanických charakteristik a dále jejich uplatnění pro popis materiálů. V popředí zájmu jsou cementové kompozity a geopolymery. Předmět bude obsahovat základy z následujících oblastí: -Experimentální metody mikromechaniky- především nanoindentace, mikroskopie atomových sil a elektronová mikroskopie pro různé typy materiálů. -Metody stanovení mikromechanických vlastností pro heterogenní mikrostruktury v submikrónové oblasti. -Modely pro popis mikrostruktury stavebních materiálů. -Metody výpočtu vlastností kompozitu a homogenizace (analytické, MKP, FFT). -Kalorimetrie. -Praktická měření a aplikace na stavební materiály. -Řešená témata jsou navázána na magisterské práce.
Pokročilý kurz programovacího jazyka C++ s ohledem na tvorbu programů pro řešení inženýrských úloh.
[1] Miroslav Virius - Programování v C++
[2] Bruce Eckel - Thinking in C++, 2nd ed. Volume 1
Doplňkové cvičení k předmětům SM02 a SMA1, kde bude výuka vysvětlována s důrazem na pochopení základních principů a jednoduchost. Výuka bude mít formu doučování k řádným cvičení s prostorem pro dovysvětlení řešené problematiky.
Diagnostické systémy, monitorování stavebních konstrukcí a jejich uplatnění v diagnostice, měřicí linka a její členy, radarová interferometrie, korelace digitálního obrazu, tenzometrie a jejich aplikace v diagnostice, využití statické zatěžovací zkoušky, dynamické zatěžovací zkoušky, experimentální modální analýzy, validace a identifikace teoretických modelů existující stavby, vyšetřování trhlin, stanovení materiálových vlastností, experimentální postupy používané pro stanovení velikosti osových a předpínacích sil v konstrukčních prvcích stavebních konstrukcí.
Doporučená literatura:
[1] Bilčík, J. – Dohnálek, J. Sanace betonových konstrukcí. Vydavatelství Jaga group v.o.s., Bratislava, 2003, ISBN 80-88905-24-9
[2] Pirner, M. - Fischer, O. Zatížení staveb větrem. Informační centrum ČKAIT, Praha, 2003, ISBN 80-86769-10-0
[3] Pirner, M. - Fischer, O. Dynamika ve stavební praxi. Informační centrum ČKAIT, Praha, 2010, ISBN 978-80-87438-18-3
[4] Lunga, R. – Solař, J. Kostelní věže a zvonice. Grada Publishing, a.s., Praha, 2010, ISBN 978-80-247-1236-9
Studijní pomůcky:
[5] Studijní materiály na stránkách katedry: https://mech.fsv.cvut.cz/student/
Cílem předmětu je především uvést studenta do praxe v navrhování staveb a jejich konstrukčních systémů, nikoliv vyučovat látku, která je již obsahem povinných předmětů studia. Přednášky jsou pojaty volnou formou, prezentují problematiku návrhu kompletních konstrukčních systémů pozemních staveb či inženýrských konstrukcí, a případně pojednávají o principu statické funkce jednotlivých prvků, výhodách a nevýhodách jejich použití, způsobu přenosu zatížení a základním principu jejich posouzení z hlediska únosnosti i použitelnosti. Součástí přednášek jsou prezentace konkrétních staveb, fotodokumentace provádění staveb, vzvané prezentace odborníků z praxe, případně i exkurze na stavbu. Snahou je rozšíření teoretických vědomostí o praktické části zajímavou a netradiční formou. Předmět je rozšířením volitelného předmětu 132XKPA.
Povinná literatura:
[1] Jíra, A. a kol.: Sbírka příkladů pružnosti a pevnosti, ČVUT v Praze, 2020, ISBN: 978-80-01-06810-6, dostupné online: http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/images/7/78/Sbirka_PRPE.pdf
[2] Jíra, A. a kol.: Sbírka příkladů stavební mechaniky: princip virtuálních sil, silová metoda, deformační metoda, ČVUT v Praze, 2019, ISBN: 978-80-01-06677-5, dostupné online: http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/images/9/9e/Sbirka_prikladu_SNK.pdf
Doporučená literatura:
[3] Martil, P.: Theory of Structures: Fundamentals Framed Structures, Plates and Shells, Wiley, 2013, ISBN: 978-3-433-02991-6
[4] Zákon č. 183/2006 Sb. - stavební zákon a související předpisy, Vyhláška č. 268/2009 Sb. o technických požadavcích na stavby, dostupné online: https://www.zakonyprolidi.cz/cs/2009-268
[5] Petříčková, M.: Konstrukce a architektura, Vutium, 2012, ISBN: 978-80-214-4422-5
Studenti se seznámí s koncepcí lineární stability a pružnoplastického výpočtu únosnosti. Lineární stabilita - stanovení kritického zatížení, stanovení tvaru vybočení. Analýza konstrukcí podle teorie II. řádu - podmínky rovnováhy na deformované konstrukci, matice počátečních napětí. Pružnoplastická analýza konstrukcí - stanovení mezní únosnosti, stanovení průběhu vnitřních sil na mezi únosnosti, stanovení tvaru kolapsu na mezi únosnosti - statická přírůstková metoda, kinematická metoda. Řešení úloh stability a pružnoplastické analýzy v prostředí víceúčelového programu založeného na MKP.
Doporučená literatura:
[1] Máca J., Konvalinka P.: CAL - doplňkové skriptum, Vydavatelství ČVUT, Praha, 2003. ISBN: 80-01-02673-6.
[2] Jirásek M., Zeman J.: Přetváření a porušování materiálů. Vydavatelství ČVUT, Praha, 2006. ISBN: 978-80-01-05064-4.
[3] Bathe K.J.: Finite Element Procedures, Prentice Hall, 2006. ISBN:978-0-9790049-0-2.
[4] Bažant Z.P., Cedolin L.: Stability Of Structures: Elastic, Inelastic, Fracture And Damage Theories, World Scientific Publishing Company, 2010, ISBN:978-9814317030.
Studijní pomůcky:
[5] ADINA R&D, ADINA Theory and modeling guide.
Pokročilý kurz zaměřený na metodu konečných prvků. Formulace deskových prvků vzcházejících z Kirchhoffovy a Midlinovy hypotézy, deskové konstrukce na pružném podloží. Úvod do nelinárních problémů, geometrická a materiálová nelinearita, metody řešení nelineárních rovnic.
[1] Bittnar, Sejnoha: Numerické metody mechaniky I a II, nakladatelství ČVUT, 1992
[2] Patzák: Přednášky z předmětu NAK2, elektronická verze, 2017
Tvorba statických modelu konstrukce, příprava vstupních dat, výpočet, vyhodnocení a kontrola výsledků. Řešení prutových konstrukcí, obloukových konstrukcí, stěn, desek, kleneb, krovů. Používané programy RFEM-Dlubal, SCIA Engineer.
Doporučená literatura:
[1] Uživatelská příručka systému RFEM Dlubal
[2] Uživatelská příručka systému SCIA engineer
[3] Odborný posudek - statický výpočet NKP Zámek Bojnice: Fajman - ČVUT, 2018, HČ 8301804A006
[4] Statické posouzení - únosnosti zdi zděné na maltových pásových ložích v objektu Bytové domy Nad školou Trutnov dům č.4: Fajman - ČVUT, 2017, HČ 8301704A183
Mezní únosnost rámových konstrukcí. Stabilitní analýza konstrukcí. Základy teorie 2.řádu. Nosníky a rošty na pružném podloží. Deskové a stěnové konstrukce. Základy řešení úloh dynamiky konstrukcí. Verifikace výsledků.
[1] Bittnar Z., Šejnoha J.: Numerické metody mechaniky 1, 2, Vydavatelství ČVUT, Praha 1992.
Lineární stabilita - stanovení kritického zatížení, stanovení tvaru vybočení. An alýza konstrukcí podle teorie II. řádu - podmínky rovnováhy na deformované konstrukci, matice počátečních napětí. Pružnoplastická analýza konstrukcí - stanovení mezní únosnosti, stanovení průběhu vnitřních sil na mezi únosnosti, stanovení tvaru kolapsu na mezi únosnosti - statická přírůstková metoda, kinematická metoda.
[1] [1] Bittnar Z., Šejnoha J.: Numerické metody mechaniky 1, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1992.
[2] [2] Máca J., Konvalinka P.: Stavební mechanika - CAL, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1999.
[3] [3] Jirásek M., Zeman J.: Přetváření a porušování materiálů. Vydavatelství ČVUT, Praha, 2006.
Stručný přehled historických kleneb a krovů. Jejich statické působení a nejčastější příčiny poruch. Možné způsoby sanace skutečných poruch včetně změn základových podmínek. Nejčastější statické poruchy panelových objektů. Exkurze do historické části Pražského hradu.
[1] 1. Vinař, J., Kufner, V., Horová, I.: Historické krovy, Elconsult 1995, 2. Lipanská, E.: Historické klenby, Elconsult 1997, 3. Manuál k výpočetnímu systému SCIA, Dlubal ,
Tenzory, diferenciální operátory a jejich využití v mechanice, Gaussova a Greenova věta. Obecná struktura základních rovnic lineární a nelineární statiky, energie a dualita. Princip virtuálních prací (výkonů), variační principy (Lagrange, Castigliano, Hellinger-Reissner, Hu-Washizu) a jejich využití při popisu spojitých a diskrétních modelů prutových, deskových, stěnových a prostorových konstrukcí.
[1] @@Studijní materiály zadává vedoucí bakalářské práce popř. konzultant
in accordance with a thesis proposal
[1] in accordance with the specification
dle zadání
[1] dle zadání
podle individuálního zadání
[1] podle individuálního zadání
dle zadání
[1] dle zadání
in accordance with the thesis proposal
[1] in accordance with the specification
The course is devoted to vibration of structures caused by various types of load.
Povinná literatura:
[1] 1. Clough, R.W. and Penzien, J. (1993) Dynamics of structures. McGraw-Hill. ISBN 0-07-113241-4
[2] 2. Bittnar, Z. and Šejnoha, J. (1996) Numerical methods in structural engineering. ASCE Press. ISBN 978-0727725554.
Základy teorie kmitání, dynamické zatížení. Vlastní a vynucené kmitání soustav s jedním stupněm volnosti. Tlumené kmitání. Metody řešení kmitání diskrétních soustav.
Povinná literatura:
[1] Máca J., Kruis J., Krejčí T.: Dynamika stavebních konstrukcí, ČVUT v Praze, 2018, ISBN 978-80-01-05719-3
Doporučená literatura:
[2] Humar J.: Dynamics of Structures, CRC Press/Balkema, 2012, ISBN 978-0-145-62086-4
[3] Sokol M., Tvrdá K.: Dynamika stavebných konštrukcií, STU Bratislava 2011, ISBN 978-80-227-3587-2
Studijní pomůcky:
[4] Máca J.: Dynamika stavebních konstrukcí 1, ČVUT v Praze, 2021, https://mech.fsv.cvut.cz/web/
Experimenty zaměřené na sledování velikosti klimatických zatížení stavebních konstrukcí (zatížení větrem, sněhem, teplotou), diagnostika stavebních konstrukcí, zkoušky prováděné na fyzikálních modelech stavebních konstrukcí (zákony modelové podobnosti, simulace zemětřesení na vibračních stolech, simulace účinků větru ve větrných tunelech, statické zatěžovací zkoušky na fyzikálních modelech), monitorování stavebních konstrukcí, statické zatěžovací zkoušky (pozemní stavby, průmyslové stavby, mostní objekty), dynamické zatěžovací zkoušky a dynamické informativní zkoušky (pozemní stavby, průmyslové stavby, mostní objekty, lávky pro chodce, účinky technické seizmicity, hodnocení nepříznivých účinků kmitání na lidský organizmus, posuzování vlivu kmitání stavby na instalovaná technologická zařízení).
Doporučená literatura:
[1] Pirner, M. - Fischer, O. Zatížení staveb větrem. Informační centrum ČKAIT, Praha, 2003, ISBN 80-86769-10-0
[2] Pirner, M. - Fischer, O. Dynamika ve stavební praxi. Informační centrum ČKAIT, Praha, 2010, ISBN 978-80-87438-18-3
[3] Lunga, R. – Solař, J. Kostelní věže a zvonice. Grada Publishing, a.s., Praha, 2010, ISBN 978-80-247-1236-9
[4] ČSN 73 2030 Statické zatěžovací zkoušky stavebních konstrukcí. ÚNMZ, 2019, ISBN 80-88905-24-9
[5] ČSN 73 6209 Zatěžovací zkoušky mostních objektů. ÚNMZ, 2019.
[6] ČSN 73 2044 Dynamické zkoušky stavebních konstrukcí. ÚNMZ, 2019.
[7] ČSN 73 0040 Zatížení stavebních objektů technickou seizmicitou a jejich odezva. ÚNMZ, 2019.
Studijní pomůcky:
[8] Studijní materiály na stránkách katedry: https://mech.fsv.cvut.cz/student/
Experimenty zaměřené na sledování velikosti klimatických zatížení stavebních konstrukcí (zatížení větrem, sněhem, teplotou), diagnostika stavebních konstrukcí, zkoušky prováděné na fyzikálních modelech stavebních konstrukcí (zákony modelové podobnosti, simulace zemětřesení na vibračních stolech, simulace účinků větru ve větrných tunelech, statické zatěžovací zkoušky na fyzikálních modelech), monitorování stavebních konstrukcí, statické zatěžovací zkoušky (pozemní stavby, průmyslové stavby, mostní objekty), dynamické zatěžovací zkoušky a dynamické informativní zkoušky (pozemní stavby, průmyslové stavby, mostní objekty, lávky pro chodce, účinky technické seizmicity, hodnocení nepříznivých účinků kmitání na lidský organizmus, posuzování vlivu kmitání stavby na instalovaná technologická zařízení).
Doporučená literatura:
[1] Pirner, M. - Fischer, O. Zatížení staveb větrem. Informační centrum ČKAIT, Praha, 2003, ISBN 80-86769-10-0
[2] Pirner, M. - Fischer, O. Dynamika ve stavební praxi. Informační centrum ČKAIT, Praha, 2010, ISBN 978-80-87438-18-3
[3] Lunga, R. – Solař, J. Kostelní věže a zvonice. Grada Publishing, a.s., Praha, 2010, ISBN 978-80-247-1236-9
[4] ČSN 73 2030 Statické zatěžovací zkoušky stavebních konstrukcí. ÚNMZ, 2019, ISBN 80-88905-24-9
[5] ČSN 73 6209 Zatěžovací zkoušky mostních objektů. ÚNMZ, 2019.
[6] ČSN 73 2044 Dynamické zkoušky stavebních konstrukcí. ÚNMZ, 2019.
[7] ČSN 73 0040 Zatížení stavebních objektů technickou seizmicitou a jejich odezva. ÚNMZ, 2019.
Studijní pomůcky:
[8] Studijní materiály na stránkách katedry: https://mech.fsv.cvut.cz/student/
Experiments aimed at monitoring the magnitude of climatic loads on building structures (wind, snow, temperature loads), diagnostics of building structures, tests carried out on physical models of building structures (laws of model similarity, simulation of earthquakes on shake tables, simulation of wind effects in wind tunnels, static load tests on physical models), monitoring of building structures, static load tests (civil engineering structures, industrial structures, bridge structures), dynamic load tests and dynamic informative tests (civil engineering structures, industrial structures, bridge structures, footbridges, effects of technical seismicity, assessment of adverse effects of vibrations on the human body, assessment of the effect of vibrations of the structure on installed technological equipment).
Předmět představuje teorii homogenizace pro výpočet efektivních vlastností heterogenních struktur s využitím jak klasické mikromechaniky, tak i numerického modelování periodických struktur. Studenti s využitím základních znalostí teorie pružnosti získají představu o chování obecně anizotropních materiálů. Aplikace teoretických modelů je ukázána na příkladech různých typů heterogenních struktur z oblasti stavebního a strojního inženýrství. Pro představu uvádíme dřevo, zdivo, asfaltové směsi, vláknové kompozity, kovové porézní struktury apod. Určení efektivních elastických vlastností (Hookeův zákon) bude následně rozšířeno o homogenizaci transportních parametrů za předpokladu ustáleného vedení tepla (Fourierův zákon, součinitel teplotní vodivosti) a vlhkosti (Fickův zákon, součinitel difuzivity). Na závěr bude představena koncepce víceúrovňového modelování. V rámci výuky se studenti seznámí s volně dostupným programem CELP umožňujícím rychlý odhad efektivních vlastností vícefázových materiálových struktur.
Doporučená literatura:
[1] 1. M. Šejnoha, J. Zeman: Micromechanics in practice, WIT Press, Southampton, Boston, 2013, ISBN 978-1-84564-682-0.
[2] 2. G.J. Dvorak: Micromechanics of Composite Materials, Springer Dordrech Heidelberg New York London, 2013, ISSN 0925-0042, ISBN 978-94-007-4100-3.
Povinná literatura:
[3] 3. J. Šejnoha, J. Bittnarová J.: Pružnost a pevnost 10. Vyd. ČVUT Praha 2003. ISBN: 80-01-02742-2.
Fundamentals of transmission and reflexion optical microscopy. Polarization of light and its application in the phase study of materials. The sample preparation for microscopical research. Fundamentals of scannig electron microscopy and microanalysis. X-ray phase diffraction and structural analysis. The fundamentals of XRD analysis and its application in the structural and phase exploration of building materials.
[1] 1.Ekertová, L.- Frank, L.: Metody analýzy povrchů. - Elektronová mikroskopie a difrakce. - ACADEMIA, 2003., 2.Kraus, Ivo: Struktura a vlastnosti krystalů. ACADEMIA, 2003., 3.Král, J., Frank, L.: Metody analýzy povrchů - Iontové a speciální metody. -ACADEMIA, 2003., ., EMIA.ACADEMIAACADEMIA., Král, J - Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů - Iontové a speciální metody. - ACADEMIA.,
Předmět se zabývá základní elastoplastickou analýzou průřezů a konstrukcí. Jednoosá napjatost - vliv teploty, staticky neurčité případy, přetvoření prutu, rozdělení napětí. Ohyb prutu - prostý a šikmý ohyb, kombinace s osovou silou, napětí, jádro průřezu. Ideálně elastoplastický model materiálu pro jednoosou napjatost, mezní plastický stav průřezů a konstrukcí. Stabilita prutů, perfektní a imperfektní prut. Rovinná napjatost - transformace napětí, hlavní napětí, Mohrova kružnice, hlavní napětí. Smykové napětí - smyk za ohybu, kroucení nedeplanujících průřezů.
Doporučená literatura:
[1] M. Jirásek, V. Šmilauer, J. Zeman: Pružnost, pevnost, plasticita. Elektronická verze skript, 2017
[2] Bittnarová J. a kol.: Pružnost a pevnost. Příklady, Ediční středisko ČVUT, Praha 2008
[3] Šejnoha J., Bittnarová J.: Pružnost a pevnost, Ediční středisko ČVUT, Praha 2006
[4] Šmiřák S.: Pružnost a plasticita I, PC‐DIR, Brno 1999
1. Předpoklady teorie pružnosti. Trojrozměrné těleso: Přemístění, deformace, napětí. Geometrické, statické a materiálové rovnice. 2. Základní typy namáhání prutů. Prut namáhaný tahem a tlakem. 3. Jednoduchý ohyb. Hypotéza o zachování rovinnosti průřezu. Rozdělení deformace a napětí na průřezu. Ohybový moment jako výslednice normálového napětí. Vztah mezi ohybovým momentem a křivostí. Pružný průřezový modul. Vliv teploty na ohyb. 4. Normálové napětí v průřezu při šikmém ohybu a kombinaci normálové síly a ohybových momentů. Jádro průřezu. 5. Diferenciální rovnice ohybové čáry a okrajové podmínky. Výpočet průhybů řešením této rovnice. Vliv teplotních změn a posunů/pootočení podpor. 6. Test I. 7. Smykové napětí při ohybu. 8. Volné kroucení masivních prutů a tenkostěnných prutů s průřezem otevřeným a uzavřeným. 9. Pružnoplastický a plastický stav průřezu ohýbaných prutů. 10. Stabilita tlačeného prutu. 11. Test II. Ohyb desek - základní předpoklady, veličiny a vztahy. 12. Stěny a rovinná napjatost - základní předpoklady, veličiny a vztahy. 13. Opakování, rezerva.
Povinná literatura:
[1] Šejnoha J., Bittnarová J.: Pružnost a pevnost 10. Vyd. ČVUT Praha 2003. ISBN: 80-01-02742-2.
Doporučená literatura:
[2] Šejnoha J., Bittnarová J.: Pružnost a pevnost 20. Vydavatelství ČVUT Praha 2003. ISBN: 80-01-02709-0.
[3] Bittnarová a kol.: Pružnost a pevnost. Příklady. Vydavatelství ČVUT Praha 2003. ISBN: 80-01-02743-0.
[4] Bittnarová a kol.: Pružnost a pevnost 20. Příklady. Vydavatelství ČVUT Praha 2004. ISBN: 80-01-03082-2.
[5] Megson T. H. G.: Structural and Stress Analysis. Jordan Hill, UNITED KINGDOM: Elsevier Science & Technology 2005. ISBN: 978-0-08-045534-1.
Studijní pomůcky:
[6] Studijní opory připravené vyučujícími dostupné online. https://mech.fsv.cvut.cz/homeworks/student/
[7] http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/index.php/Department_of_Mechanics:_Student%27s_corner
V kurzu se studenti seznámí se základními principy mechaniky a jejich užitím při výpočtu napětí v prutech a stability prutů. Dále bude zmíněna typologie stěn a desek včetně zatížení a základních předpokladů pro řešení konstrukcí na počítači.
Povinná literatura:
[1] Bittnarová, Šejnoha: Pružnost pevnost přednášky, 2006, ISBN:80-01-02742-2
[2] Bittnarová, Fajman, Kalousková, Šejnoha: Pružnost Pevnost 10 cvičení, 2000, ISBN:80-01-01635-8
[3] Bittnarová, Fajman, Kalousková, Šejnoha: Pružnost Pevnost 20 cvičení, 2000, ISBN:80-01-01835-0
[4] Fajman, Kruis: Zatížení a spolehlivost,2008, ISBN:978-80-01-04112-3
Focus on complex approach to practic design, analysis and optimalization of multi-storey or long-span building structures, or their reconstruction. Analysis of load, functional and technologic requirements, design of load-bearing system alternatives including foundations, preliminary bearing elements dimensions calculation, choice of most suitable version. Detailed statical design of chosen version, calculation, technical report and drawings. Check of bearing and non-bearing structures interaction and assembly techniques. Public presentation.
[1] [1] Foster Jack Strond: Structure and Fabric, Parts I - III, Longman 1994
[2] [2] Barritt C.M.H.: Advanced Building Construction, Vol 1 - 4, Longman
[3] 1991
1. Úvod, statika hmotného bodu. 2. Výpočet reakcí tuhé desky a prostorové konzoly. 3. Reakce složených soustav, spojité zatížení 4. Příhradové konstrukce. 5. Vnitřních sil na přímých nosnících. 6. Analýza průběhu vnitřních sil na přímých nosnících, Schwedlerovy věty. 7. Analýza průběhu vnitřních sil na prostorové konzole. 8. Zápočtový test. 9. Analýza průběhu vnitřních sil na šikmých a lomených nosnících. 10. Analýza průběhu vnitřních sil na složených soustavách. 11. Těžistě a momenty setrvačnosti pro složené průřezy. 12. Hlavní centrální osy setrvačnosti a elipsa setrvačnosti složených průřezů. 13. Opakování problematických úloh.
Povinná literatura:
[1] V. Kufner a P. Kuklík. Stavební mechanika 10. Vyd. 2. Praha: ČVUT, 2000. 166 s. ISBN 80-01-02215-3.
[2] V. Kufner a P. Kuklík. Stavební mechanika 20. Vyd. 2. Praha: ČVUT, 2001. 137 s. ISBN 80-01-02346-X.
[3] Jíra, D. Jandeková, A. Hlobilová, E. Janouchová a L. Zrůbek: Sbírka příkladů stavební mechaniky, Praha: ČVUT, 2017. 116 s. ISBN 978-80-01-06301-9, URL: http://mech.fsv.cvut. cz/wiki/index.php/File:Sbirka_prikladu_SUK.pdf
Doporučená literatura:
[4] V. Kufner a P. Kuklík. Stavební mechanika 30. 1. vyd. Praha: ČVUT, 1998. 159 s. ISBN 80‐01‐01893‐8.
[5] P. Kabele, M. Polák, D. Rypl a J. Němeček: Stavební mechanika 1. Příklady, ČVUT, 2009. 81 s. SBN: 978-80-0104-282-3
Studijní pomůcky:
[6] http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/index.php/Department_of_Mechanics:_Student's_corner
Předmět se zabývá základní elastickou analýzou staticky neurčitých konstrukcí. V první části se zavádí energie deformace, princip virtuálních sil, přetvoření na staticky určitých konstrukcích. Maxwellova a Bettiho věta. Silová metoda a její aplikace na staticky neurčité příhradové konstrukce, spojité nosníky, rámy, uzavřené rámy. Symetrické konstrukce se symetrickým a antimetrickým zatížením. Vliv účinků teploty a předepsaných přemístění podpor. Matice poddajnosti konstrukce. Druhá část předmětu probírá princip virtuálních posunů a deformační metodu. Matice tuhosti prutu, nesilové účinky, statická kondenzace, matice tuhosti konstrukce a lokalizace. Počítačové řešení základních typů konstrukcí. Třetí část předmětu se zabývá analýzou desek a zjednodušenými metodami řešení křížem pnutých desek.
Doporučená literatura:
[1] P. Konvalinka et al.: Analýza stavebních konstrukcí - příklady, ČVUT, 2009
[2] Kufner, P. Kuklík: Stavební mechanika 30, ČVUT, 1998
[3] P. Kuklík, V. Blažek, V. Kufner: Stavební mechanika 40, ČVUT, 2002
[4] J. Kadlčák, J. Kytýr: Statika stavebních konstrukcí II., VUTIUM, 2009
[5] T.H.G. Megson: Structural and Stress Analysis, Elsevier, 2005
1. Úvod, základní pojmy, Newtonovy zákony, síla. 2. Statika hmotného bodu, svazek sil. 3. Soustava sil, výpočet reakcí tuhé desky. 4. Spojitá zatížení, reakce složených soustav. 5. Příhradové konstrukce, základní způsoby výpočtu vnitřních sil (metoda styčných bodů, průsečná metoda). 6. Vnitřní síly, vnitřní síly na přímém prutu. 7. Reakce a vnitřní síly prostorové konzoly. 8. Vnitřní síly na lomeném a šikmém nosníku 9. Vnitřní síly na složených soustavách I. 10. Výpočet vnitřních sil na složených soustavách - prohloubení znalostí výpočtu. 11. Rovinné geometrické útvary I (výpočet polohy těžiště, statického momentu průřezu). 12. Rovinné geometrické útvary II (výpočet momentů setrvačnosti, stanovení elipsy setrvačnosti). 13. Analýza napětí na prutu namáhaném normálovou silou a momentem.
Povinná literatura:
[1] Kabele P., Polák M., Rypl D., Němeček J., Stavební mechanika 1 - Příklady, Vydavatelství ČVUT, Praha 2009
[2] Kufner V., Kuklík P.: Stavební mechanika 10, Vydavatelství ČVUT, Praha 2002
[3] Kabele, Polák, Rypl, Němeček, Stavební mechanika 1, Příklady, ČVUT, 2009.
Studijní pomůcky:
[4] Stránky předmětu SMR1 v systému Student https://mech.fsv.cvut.cz/student
1. Princip virtuálních prací. 2. Výpočet přetvoření konstrukcí s využitím principu virtuálních prací. 3. Bettiho a Maxwellova věta. 4. Základní principy silové metody, využití principu PVP. 5. Výpočet vnitřních sil na přímém nosníku pomocí silové metody. 6. Silová metoda a její použití na staticky neurčité konstrukci. 7. Redukční věta. 8. Rovinný rám, výpočet vnitřních sil pomocí silové metody. 9. Silová metoda, příhradové konstrukce, využití symetrie. 10. Odvození matice tuhosti prutu, princip virtuálních posunů. 11. Deformační metoda, zjednodušená deformační metoda na staticky neurčitých konstrukcích. 12. Zjednodušená deformační metoda (ZDM) výpočet vnitřních sil na spojitých nosnících. 13. ZDM, výpočet vnitřních sil na rovinných rámových konstrukcích.
Povinná literatura:
[1] Kufner, Kuklík, Stavební mechanika 30, ČVUT, 2003.
[2] Kuklík, Blažek, Kufner, Stavební mechanika 40, 2002.
[3] Šejnoha, Bittnarová, Pružnost a pevnost, ČVUT, 2004.
Studijní pomůcky:
[4] Studijní podklady předmětu SMR 2 na stránce, https://mech.fsv.cvut.cz/student
Síly v bodě, síly působící na těleso a desku, moment síly k bodu, k ose. Soustavy sil. Podepření tělesa a desky, reakce. Složené soustavy v rovině. Příhradové konstrukce. Výpočet reakcí principem virtuálních prací.
Povinná literatura:
[1] Jíra, A. a kolektiv: Sbírka příkladů stavební mechaniky. ČVUT, Praha, 2019, ISBN:978-80-01-06301-9 (v současnosti dostupná online na:http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/images/6/67/Sbirka_prikladu_SUK.pdf).
[2] Kabele P., Polák M., Rypl D., Němeček J.: Stavební mechanika 1 - Příklady, Česká technika - nakladatelství ČVUT, Praha, 2014, ISBN 978-80-01-05604-2.
[3] Kufner V., Kuklík P.: Stavební mechanika 10, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01398-7.
[4] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 30, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01893-8.
Doporučená literatura:
[5] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 20, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01523-8.
[6] Beer F. P., Johnston Jr. E. R., Mazurek D.: Vector Mechanics for Engineers: Statics 11th Edition, McGraw-Hill Education, 2016, ISBN 978-0077687304.
Studijní pomůcky:
[7] Studijní materiály na stránkách katedry: https://mech.fsv.cvut.cz/student/
Vnitřní síly a jejich průběhy na rovinných prutových konstrukcích a složených soustavách. Vnitřní síly a jejich průběhy na prostorové prutové konstrukci. Definice normálového napětí a předpoklady o jeho rozložení v průřezu. Geometrie hmot a rovinných obrazců, těžiště a momenty setrvačnosti.
Povinná literatura:
[1] Jíra, A. a kolektiv: Sbírka příkladů stavební mechaniky. ČVUT, Praha, 2019, ISBN:978-80-01-06301-9 (v současnosti dostupná online na:http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/images/6/67/Sbirka_prikladu_SUK.pdf).
[2] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 20, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01523-8.
[3] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 30, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01893-8.
[4] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 10, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01398-7.
Doporučená literatura:
[5] Beer F. P., Johnston Jr. E. R., Mazurek D.: Vector Mechanics for Engineers: Statics 11th Edition, McGraw-Hill Education, 2016, ISBN 978-0077687304.
Studijní pomůcky:
[6] Studijní materiály na stránkách katedry: https://mech.fsv.cvut.cz/student/
Deformační a silová metoda pro řešení reakcí a vnitřních sil na staticky neurčitých prutových a příhradových konstrukcích. Výpočet přemístění prutových a příhradových konstrukcí pomocí principu virtuálních prací. 1. Opakování. Základní myšlenka deformační metody (DM). 2. Zjednodušená deformační metoda (ZDM) - Řešení rovinných rámů s neposuvnými styčníky. Formalizace. Výpočet průhybů. 3. ZDM - Snížení počtu neznámých při kloubovém připojení prutu ke styčníku (statická kondenzace). Řešení rovinných rámů s posuvnými patry/sloupy. 4. DM - Staticky neurčitý tah-tlak. Řešení staticky neurčitých příhradových konstrukcí. 5. Obecná deformační metoda (ODM) - řešení rovinných rámů. 6. Test I. 7. ODM - Rovinné rámy, vliv předepsaných přemístění podpor a teplotních změn. 8. ZDM a ODM - Shrnutí. Využití symetrie. Statická analýza rovinných prutových konstrukcí pomocí výpočetních programů. 9. Princip virtuálních prací - úvod. 10. Silová metoda (SM) - Princip silové metody, volba základní soustavy, řešení rovinných rámů a příhradových soustav, kontrola výsledků. 11. Test II. 12. SM - Řešení příhradových konstrukcí. 13. Opakování, rezerva.
Povinná literatura:
[1] Kufner V., Kuklík P.: Stavební mechanika 30. Vydavatelství ČVUT Praha 1998. ISBN: 80-01-01893-8.
Doporučená literatura:
[2] Kuklík P., Blažek V., Kufner, V.: Stavební mechanika 40. Vydavatelství ČVUT Praha 2002. ISBN: 80-01-02450-4.
[3] Jirásek M., Konvalinka P.: Statika stavebních konstrukcí I. Vydavatelství ČVUT Praha, 1989.
[4] Bittnar Z., Jirásek M., Konvalinka, P.: Statika stavebních konstrukcí II: Příklady. Vydavatelství ČVUT Praha, 1992. ISBN:80-01-00772-3.
[5] Megson T. H. G.: Structural and Stress Analysis. Jordan Hill, UNITED KINGDOM: Elsevier Science & Technology 2005. ISBN: 978-0-08-045534-1.
Studijní pomůcky:
[6] Studijní opory připravené vyučujícími dostupné online. https://mech.fsv.cvut.cz/homeworks/student/
[7] http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/index.php/Department_of_Mechanics:_Student%27s_corner7
Deflections by the principle of virtual work. Statically indeterminate planar frames and trusses, force method. Slope deflection method and Cross (moment distribution) method for frames. Secondary moments in trusses. Prerequisities:Statically determinate planar frames, trusses and gridworks (balconies), reactions, internal forces diagrams. Active knowledge and expedience is required in solving examples. Reasonable minimum is 8 credits in structural mechanics
Povinná literatura:
[1] Rericha, P: Structural mechanics 30, statically determinate structures, Lecture notes, CTU in Prague, 2002, 100p. ISBN 80-01-02780-5
Doporučená literatura:
[2] Kassimali, A.: Structural analysis. Fifth edition, Cengage Learning, Stamford, USA, 2015, 814p. ISBN-13: 978-1-133-94389-1
Studijní pomůcky:
[3] https://mech.fsv.cvut.cz/student/ > SM3E
The principal objective of the course is to familiarize students with the application of basic principles of mechanics to the determination of distribution of internal forces in statically determined structures. 1. Definition of internal forces - normal force, shear force and bending moment in two and three dimensions, sign convention 2. Evaluation of internal forces at a given point from equilibrium 3. Differential equations of equilibrium, Normal force, shear force and bending moment diagrams by integration 4. Distribution of internal forces on simple straight and inclined beams 5. Distribution of internal forces on curved beams 6. Distribution of internal forces on compound beam-column structures 7. Cables subjected to concentrated and uniformly distributed loads 8. Application of principal of virtual displacements to the evaluation of internal forces 9. Geometry of mass and areas, center of gravity 10. First and second moments of area (moments of inertia), radii of gyration 11. Principle moments of inertia, ellipse of inertia 12. Elementary definition of stress 13. Review lecture
Povinná literatura:
[1] [1] W.F. Riley, L.D. Sturges, Engineering Mechanics - Statics, JOHN WILEY & SONS, INC., New York, 1993, ISBN 9780471053330
Doporučená literatura:
[2] [2] S. Timoshenko, Strength of materials - Part I, Elementary theory and problems, D. VAN NOSTRAND COMPANY Inc., New York, 1930
Studijní pomůcky:
[3] Additional information for students, e.g., homework assignments, lecture notes : https://mech.fsv.cvut.cz/student/
Inženýrské obory jsou v současné době chápány velmi komplexně a jejich velká provázanost klade důraz na nutnost neustálého sebevzdělávání a rozšiřování svých schopností i mimo jádro svého oboru. Kvalita a genialita konstrukčních systémů, které můžeme v přírodě nalézt, je zajímavá nejen schopností se zdokonalovat, pružně reagovat na změnu okolních podmínek a optimálně vzdorovat povětrnostním vlivům. Proto by naší snahou mělo být zamyslet se a čerpat inspiraci v systémech ověřených miliony let evoluce.
[1] [1] Valenta J. a kolektiv, Biomechanika, Academia, Praha 1985
[2] [2] Křen J., Rosenberg J., Janíček P., Biomechanika, ZČU Plzeň 2006
[3] [3] Janíček P., Systémové pojetí vybraných oborů pro techniky, CERM, Brno 2007
Korelace digitálního obrazu (známá jako DIC = Digital Image Correlation) je optická metoda umožňující sledování pole posunů a deformací. Její princip je založen na změně tvaru a posunu náhodného vzoru na povrchu zatěžovaných těles. Metoda je relativně nenáročná na přístrojové vybavení měřicí linky, nicméně podávané výsledky jsou přesné a dobře graficky reprezentovatelné. Zároveň je tato metoda vhodným mezistupněm mezi experimenty (experimentální analýzou) a výpočty prováděnými pomocí matematických modelů. O rostoucí popularitě optického vyhodnocování deformací a posunů pomocí korelace digitálního obrazu svědčí i mnoho publikací, včetně hojně citovaných článků v mezinárodních impaktovaných časopisech.
Předmět je zaměřen na seznámení s moderními měřícími metodami a jejich návazností na výpočetní metody pro stanovení mikromechanických charakteristik a dále jejich uplatnění pro popis materiálů. V popředí zájmu jsou cementové kompozity a geopolymery. Předmět bude obsahovat základy z následujících oblastí: -Experimentální metody mikromechaniky- především nanoindentace, mikroskopie atomových sil a elektronová mikroskopie pro různé typy materiálů. -Metody stanovení mikromechanických vlastností pro heterogenní mikrostruktury v submikrónové oblasti. -Modely pro popis mikrostruktury stavebních materiálů. -Metody výpočtu vlastností kompozitu a homogenizace (analytické, MKP, FFT). -Kalorimetrie. -Praktická měření a aplikace na stavební materiály. -Řešená témata jsou navázána na magisterské práce.
Pokročilý kurz programovacího jazyka C++ s ohledem na tvorbu programů pro řešení inženýrských úloh.
[1] Miroslav Virius - Programování v C++
[2] Bruce Eckel - Thinking in C++, 2nd ed. Volume 1
Doplňkové cvičení k předmětům SM02 a SMA1, kde bude výuka vysvětlována s důrazem na pochopení základních principů a jednoduchost. Výuka bude mít formu doučování k řádným cvičení s prostorem pro dovysvětlení řešené problematiky.
Diagnostické systémy, monitorování stavebních konstrukcí a jejich uplatnění v diagnostice, měřicí linka a její členy, radarová interferometrie, korelace digitálního obrazu, tenzometrie a jejich aplikace v diagnostice, využití statické zatěžovací zkoušky, dynamické zatěžovací zkoušky, experimentální modální analýzy, validace a identifikace teoretických modelů existující stavby, vyšetřování trhlin, stanovení materiálových vlastností, experimentální postupy používané pro stanovení velikosti osových a předpínacích sil v konstrukčních prvcích stavebních konstrukcí.
Doporučená literatura:
[1] Bilčík, J. – Dohnálek, J. Sanace betonových konstrukcí. Vydavatelství Jaga group v.o.s., Bratislava, 2003, ISBN 80-88905-24-9
[2] Pirner, M. - Fischer, O. Zatížení staveb větrem. Informační centrum ČKAIT, Praha, 2003, ISBN 80-86769-10-0
[3] Pirner, M. - Fischer, O. Dynamika ve stavební praxi. Informační centrum ČKAIT, Praha, 2010, ISBN 978-80-87438-18-3
[4] Lunga, R. – Solař, J. Kostelní věže a zvonice. Grada Publishing, a.s., Praha, 2010, ISBN 978-80-247-1236-9
Studijní pomůcky:
[5] Studijní materiály na stránkách katedry: https://mech.fsv.cvut.cz/student/
Cílem předmětu je především uvést studenta do praxe v navrhování staveb a jejich konstrukčních systémů, nikoliv vyučovat látku, která je již obsahem povinných předmětů studia. Přednášky jsou pojaty volnou formou, prezentují problematiku návrhu kompletních konstrukčních systémů pozemních staveb či inženýrských konstrukcí, a případně pojednávají o principu statické funkce jednotlivých prvků, výhodách a nevýhodách jejich použití, způsobu přenosu zatížení a základním principu jejich posouzení z hlediska únosnosti i použitelnosti. Součástí přednášek jsou prezentace konkrétních staveb, fotodokumentace provádění staveb, vzvané prezentace odborníků z praxe, případně i exkurze na stavbu. Snahou je rozšíření teoretických vědomostí o praktické části zajímavou a netradiční formou. Předmět je rozšířením volitelného předmětu 132XKPA.
Povinná literatura:
[1] Jíra, A. a kol.: Sbírka příkladů pružnosti a pevnosti, ČVUT v Praze, 2020, ISBN: 978-80-01-06810-6, dostupné online: http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/images/7/78/Sbirka_PRPE.pdf
[2] Jíra, A. a kol.: Sbírka příkladů stavební mechaniky: princip virtuálních sil, silová metoda, deformační metoda, ČVUT v Praze, 2019, ISBN: 978-80-01-06677-5, dostupné online: http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/images/9/9e/Sbirka_prikladu_SNK.pdf
Doporučená literatura:
[3] Martil, P.: Theory of Structures: Fundamentals Framed Structures, Plates and Shells, Wiley, 2013, ISBN: 978-3-433-02991-6
[4] Zákon č. 183/2006 Sb. - stavební zákon a související předpisy, Vyhláška č. 268/2009 Sb. o technických požadavcích na stavby, dostupné online: https://www.zakonyprolidi.cz/cs/2009-268
[5] Petříčková, M.: Konstrukce a architektura, Vutium, 2012, ISBN: 978-80-214-4422-5
Předmět představuje víceúrovňový popis cementových kompozitů, od atomární úrovně až po úroveň konstrukce. Pro úroveň cementové pasty jsou dále představeny skalární a 3D hydratační modely, které slouží k predikci elasticity, dotvarování, hydratačního tepla atd. Mikromechanická analýza se aplikuje pro další heterogenní úrovně materiálu s cílem určit výsledné vlastnosti betonového kompozitu. Kromě modelového portlandského cementu jsou uvažovány i alkalicky-aktivované materiály. Inženýrské nástroje s víceúrovňovým propojením jsou průběžně ukazovány na praktických inženýrských úlohách s použitím open-source softwaru a jazyků C++ a Python.
Studenti se seznámí s koncepcí lineární stability a pružnoplastického výpočtu únosnosti. Lineární stabilita - stanovení kritického zatížení, stanovení tvaru vybočení. Analýza konstrukcí podle teorie II. řádu - podmínky rovnováhy na deformované konstrukci, matice počátečních napětí. Pružnoplastická analýza konstrukcí - stanovení mezní únosnosti, stanovení průběhu vnitřních sil na mezi únosnosti, stanovení tvaru kolapsu na mezi únosnosti - statická přírůstková metoda, kinematická metoda. Řešení úloh stability a pružnoplastické analýzy v prostředí víceúčelového programu založeného na MKP.
Doporučená literatura:
[1] Máca J., Konvalinka P.: CAL - doplňkové skriptum, Vydavatelství ČVUT, Praha, 2003. ISBN: 80-01-02673-6.
[2] Jirásek M., Zeman J.: Přetváření a porušování materiálů. Vydavatelství ČVUT, Praha, 2006. ISBN: 978-80-01-05064-4.
[3] Bathe K.J.: Finite Element Procedures, Prentice Hall, 2006. ISBN:978-0-9790049-0-2.
[4] Bažant Z.P., Cedolin L.: Stability Of Structures: Elastic, Inelastic, Fracture And Damage Theories, World Scientific Publishing Company, 2010, ISBN:978-9814317030.
Studijní pomůcky:
[5] ADINA R&D, ADINA Theory and modeling guide.
Pokročilý kurz zaměřený na metodu konečných prvků. Formulace deskových prvků vzcházejících z Kirchhoffovy a Midlinovy hypotézy, deskové konstrukce na pružném podloží. Úvod do nelinárních problémů, geometrická a materiálová nelinearita, metody řešení nelineárních rovnic.
[1] Bittnar, Sejnoha: Numerické metody mechaniky I a II, nakladatelství ČVUT, 1992
[2] Patzák: Přednášky z předmětu NAK2, elektronická verze, 2017
Tvorba statických modelu konstrukce, příprava vstupních dat, výpočet, vyhodnocení a kontrola výsledků. Řešení prutových konstrukcí, obloukových konstrukcí, stěn, desek, kleneb, krovů. Používané programy RFEM-Dlubal, SCIA Engineer.
Doporučená literatura:
[1] Uživatelská příručka systému RFEM Dlubal
[2] Uživatelská příručka systému SCIA engineer
[3] Odborný posudek - statický výpočet NKP Zámek Bojnice: Fajman - ČVUT, 2018, HČ 8301804A006
[4] Statické posouzení - únosnosti zdi zděné na maltových pásových ložích v objektu Bytové domy Nad školou Trutnov dům č.4: Fajman - ČVUT, 2017, HČ 8301704A183
Mezní únosnost rámových konstrukcí. Stabilitní analýza konstrukcí. Základy teorie 2.řádu. Nosníky a rošty na pružném podloží. Deskové a stěnové konstrukce. Základy řešení úloh dynamiky konstrukcí. Verifikace výsledků.
[1] Bittnar Z., Šejnoha J.: Numerické metody mechaniky 1, 2, Vydavatelství ČVUT, Praha 1992.
Lineární stabilita - stanovení kritického zatížení, stanovení tvaru vybočení. An alýza konstrukcí podle teorie II. řádu - podmínky rovnováhy na deformované konstrukci, matice počátečních napětí. Pružnoplastická analýza konstrukcí - stanovení mezní únosnosti, stanovení průběhu vnitřních sil na mezi únosnosti, stanovení tvaru kolapsu na mezi únosnosti - statická přírůstková metoda, kinematická metoda.
[1] [1] Bittnar Z., Šejnoha J.: Numerické metody mechaniky 1, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1992.
[2] [2] Máca J., Konvalinka P.: Stavební mechanika - CAL, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1999.
[3] [3] Jirásek M., Zeman J.: Přetváření a porušování materiálů. Vydavatelství ČVUT, Praha, 2006.
Stručný přehled historických kleneb a krovů. Jejich statické působení a nejčastější příčiny poruch. Možné způsoby sanace skutečných poruch včetně změn základových podmínek. Nejčastější statické poruchy panelových objektů. Exkurze do historické části Pražského hradu.
[1] 1. Vinař, J., Kufner, V., Horová, I.: Historické krovy, Elconsult 1995, 2. Lipanská, E.: Historické klenby, Elconsult 1997, 3. Manuál k výpočetnímu systému SCIA, Dlubal ,
Tenzory, diferenciální operátory a jejich využití v mechanice, Gaussova a Greenova věta. Obecná struktura základních rovnic lineární a nelineární statiky, energie a dualita. Princip virtuálních prací (výkonů), variační principy (Lagrange, Castigliano, Hellinger-Reissner, Hu-Washizu) a jejich využití při popisu spojitých a diskrétních modelů prutových, deskových, stěnových a prostorových konstrukcí.
The aim of the course is to solve coupled multiphysics problems, e.g. thermoelasticity, coupled heat and moisture transfer, thermo-hydro-mechanical problem, electordiffusion, etc. First, the balance equations together with constitutive laws will be summarized for selected coupled multiphysics problems. Discretization in space and time (Galerkin-Bubnov method, Galerkin-Petrov method, generalized trapezoidal rule, etc.) will follow. Solution of systems of linear algebraic equations obtained after discretization (the use of symmetry and sparsity, direct methods, iterative methods). Solution of systems of nonlinear algebraic equations (Newton-Raphson method, the arc-length method). Utilization of parallel computers for solution of large problems based on domain decomposition methods.
[1] R.W. Lewis, B.A. Schrefler: The Finite Element Method in the Static and Dynamic Deformation and Consolidation of Porous Media. John Wiley & Sons, 2000, Chichester, England.
[3] O.C. Zienkiewicz, R.L. Taylor: The Finite Element Method. Volume 1 The Basis. Butterworth Heinemann, 2000, Oxford, UK, 5th edition.
Předmět je zaměřen na seznámení se způsobem odběru a získáváním stavebních materiálů pro účely zjišťování jejich vlastností. Studenti jsou seznámeni s diagnostickými metodami určování vlastností materiálů podstatných pro posouzení konstrukcí z pohledu projektanta (statické, dynamické podklady, fyzikální podklady). Navazujícím tématem je použití výpočtových nástrojů s podklady získanými z provedené diagnostiky. Část obsahu předmětu je věnována přístupům a hloubce diagnostických metod. Výsledkem diagnostiky konstrukcí je určení zbytkové životnosti nebo použitelnosti konstrukcí. 1. Diagnostické metody ve stavebnictví 2. Podklady pro realizaci diagnostických metod. 3. Diagnostika stavebních materiálů v laboratorních podmínkách I 4. Diagnostika stavebních materiálů v laboratorních podmínkách II 5. Analýza stavebních materiálů přístupem zjišťování dynamických vlastností materiálů. 6. Dynamické vlastnosti stavebních konstrukcí zjistitelné in situ. Způsoby volby výběru měřících míst, příprava experimentů, očekávané výsledky, jejich zhodnocení. 7. Výpočtové metody pro zpracování podkladů z diagnostiky konstrukcí (statické a dynamické), materiálové vlastnosti jako vstupy pro posouzení konstrukcí. 8. Víceúrovňová analýza stavebních konstrukcí, syntéza výsledků průzkumů. 9. Diagnostika na úrovni potřeby pro návrh rekonstrukcí, modernizací a oprav stavebních konstrukcí. 10. Diagnostika pro potřeby zrychlených rozhodování opatření zásahů do stavebních konstrukcí (potřeby HZS, stavební úřady atd.). 11. Životnost konstrukcí vyplývající z výsledků diagnostiky konstrukcí. Předmět bude vyučován pouze v českém jazyce.
[1] Polák. M., Experimentální ověřování konstrukcí 10, Praha, ČVUT, 1999.
[2] Sylaby přednášek
[3]
[4] 1. Nuno M. M. Maia, Julio M. M. Silva a kol.: Theoretical and Experimental Modal Analysis, Research Studio Press, Baldock, United Kingdom, 1997, p. 488, ISBN 0863802087.
[5] 2. J.G.M.vanMier, Fracture procesess of Concrete, 1997.
[6] 3. ČSN EN Normy týkající se destruktivního zkoušení stavebních materiálů např. ČSN EN 384.
The students will be introduced to the method of digital image correlation (DIC) and its use in experimental mechanics. Hardware requirements will be discussed along with the introduction of essential algorithms and post-processing of results. The students will be actively engaged in experimental measurements and processing of results. Those interested in programming will be involved in development of open-source DIC codes. Besides DIC, the students will be introduced to numerical modeling in order to comprehend the meaning of the experimentally obtained data and become able to analyze them critically. The introduction of high-speed cameras and their use in experimental mechanics is also within the scope of the subject.
[1] Doporučená literatura:
[2] M. A. Sutton, J. J. Orteu, H. W. Schreier, Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements: Basic Concepts, Theory and Applications, Springer Verlag, 2009.
[3] B. Pan, K. Qian, H. Xie, A. Asundi, Two-dimensional digital image correlation for in-plane displacement and strain measurement: a review, Measurement Science and Technology 20 (2009), 062001.
Cílem předmětu je získání znalostí a dovedností potřebných pro pokročilé navrhování konstrukcí zatížených dynamickými účinky. Metody řešení vlastního a vynuceného kmitání konstrukcí pomocí metody konečných prvků. Vlastnosti materiálů při dynamickém namáhání. Dynamická analýza kontinua, šíření vln. Interakce konstrukce a podloží. Přírodní a technická seismicita. Aeroelasticita stavebních konstrukcí, zatížení větrem. Kmitání stavebních konstrukcí - výškové budovy, komíny, stožáry, věže, dopravní konstrukce, základy strojů. Zmenšování dynamických účinků. Základy řešení nelineárních úloh.
[1] Povinná literatura:
[2] Bittnar, Z.-Šejnoha. J.: Numerické metody mechaniky. Vydavatelství ČVUT Praha 1992.
[3] Humar, J.L.: Dynamics of Structures. A.A.Balkema Publishers 2002.
[4] Doporučená literatura:
[5] Sucuoglu,H.-Akkar, S.: Basic Earthquake Engineering, Springer International Publishing 2014.
[6] Elsa,C.: Footbridge Vibration Design. Francis and Taylor 2009.
The objective of this course is to gain knowledge and skills necessary for advanced design of structures subjected to dynamic loading. Eigenvalue analysis and forced vibration analysis using finite element method. Properties of materials subjected to dynamic loading. Dynamic analysis of continuum, wave propagation. Soil-structure interaction. Earthquake and technical seismicity. Aeroelasticity of structures, wind loading. Vibration of structures – high-rise buildings, chimneys, masts, towers, transportation structures, machine foundations. Reduction of dynamic effects. Basic principles of nonlinear analysis.
[1] Povinná literatura:
[2] Bittnar, Z.-Šejnoha. J.: Numerical Methods in Structural Mechanics. Thomas Telford Ltd, 1996, ISBN 978-0727725554
[3] Humar, J.L.: Dynamics of Structures. CRC Press, 2012, ISBN 978-0750647991
[4] Doporučená literatura:
[5] Sucuoglu,H.-Akkar, S.: Basic Earthquake Engineering, Springer International Publishing 2014, ISBN 978-3-31901025-0
The course is intended for students who did not have the opportunity to study basic goals, tasks and elementary means of an experimental analysis during the course of the bachelor’s and master’s degree study. Within the course, students will familiarize with basic procedures and principles of the experimental analysis of building and civil engineering structures. The interpretation of the problems will include the overview of testing methods used to determine basic material properties, the description of experiments focused on observation of climate loads, the examples of verification and identification of theoretical models based on experimental results, the experiments realized on physical models for estimation of wind effects in wind tunnels and for investigation of earthquake effect on shake tables, the long term monitoring of building and civil engineering structures. The interpretation will further include the principles of preparation, realization and evaluation of static load tests realized on structural elements or whole structures, the basic methods used for an analysis of measured data obtained during dynamic tests, the principles of preparation, realization and evaluation of dynamic tests including an experimental modal analysis and a dynamic load test, the principles of experiments focused on evaluation and assessment of vibration effects on building structures from the view of the load capacity limit state and on users of building structures from the view of the serviceability limit state, the demonstration of several practical tasks.
[1] Compulsory literature: It is not prescribed.
[2] Recommended literature:
[3] - Maia at al.: Theoretical and Experimental Modal Analysis; Research Studies Press Ltd., John Wiley & Sons Inc., Exeter, 1997.
[4] - Relevant publications in professional journals indexed in Web of Science or Scopus.
Cílem předmětu je prohloubit základní poznatky z experimentální analýzy stavebních konstrukcí získané při předchozím studiu. Výklad bude složen z těchto částí - základní uspořádání měřicí linky používané při experimentech na stavebních konstrukcích, relativní snímače, absolutní snímače, tenzometry, zásady tenzometrických měření, základy stanovení nejistot výsledků měření, experimenty realizované na fyzikálních modelech, základy teorie podobnosti, modelové zákony, experimentální metody pro určení osových sil v táhlech, kabelech a závěsech, praktické příklady realizace (důvod provedení, uspořádání, způsob zpracování výsledků experimentu a základní závěry) statických zatěžovacích zkoušek, dynamických zkoušek a dlouhodobého monitorování stavebních konstrukcí.
[1] Povinná literatura: Není předepsána.
[2] Doporučená literatura:
[3] Pirner, M. a Fischer, O.: Zatížení staveb větrem, 1. vydání; Informační centrum ČKAIT, Praha, 2003.
[4] Pirner, M. a Fischer, O.: Dynamika ve stavební praxi, 1. vydání; Informační centrum ČKAIT, Praha, 2010.
[5] Relevantní články v odborných časopisech indexovaných v databázi Web of Science nebo Scopus.
The major goal of the course is to expand knowledge about experimental analysis of building and civil engineering structures obtained during master’s or doctoral degree study. Within the course, students will familiarize with the basic design of the static and dynamic experiments applied on building and civil engineering structures, relative sensors, absolute sensors, strain gauges, principles of strain measurement by means of strain gauges, basics of estimating measurement uncertainty, experiments realized on physical models, basics of the similarity theory, model laws, experimental methods for axial tensile force determination in rods, cables and stays, static and dynamic load tests and long term monitoring realized on building and civil engineering structures illustrated on practical examples (real reasons for realization, arrangement of experiments, ways of processing data, basic conclusions), the demonstration of practical tasks.
[1] Povinná literatura: Není předepsána.
[2] Doporučená literatura:
[3] Maia at al.: Theoretical and Experimental Modal Analysis; Research Studies Press Ltd., John Wiley & Sons Inc.,
[4] Exeter, 1997.
[5] Dyrbye, C. – Hansen, S. O.; Wind Loads on Structures; John Wiley & Sons Inc., Chichester, 1997.
[6] Relevantní články v odborných časopisech indexovaných v databázi Web of Science nebo Scopus.
Studenti budou seznámeni s metodou korelace digitálního obrazu, jejím využití v experimentální mechanice, měřicí linkou, výpočetními algoritmy a interpretací výsledků. Bude podporováno aktivní zapojení studentů při provádění a vyhodnocování experimentů. V případě zájmu budou studenti zapojeni do vývoje nových algoritmů a open-source softwaru. Kromě DIC se studenti seznámí s numerickým modelováním, aby pochopili význam naměřených dat a osvojili si schopnost na výsledky kriticky nahlížet. Součástí bude i představení vysokorychlostních kamer a práce s nimi, včetně pořízení záznamu při experimentu a následné zpracování záznamu.
[1] M. A. Sutton, J. J. Orteu, H. W. Schreier, Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements: Basic Concepts, Theory and Applications, Springer Verlag, 2009.
[2] B. Pan, K. Qian, H. Xie, A. Asundi, Two-dimensional digital image correlation for in-plane displacement and strain measurement: a review, Measurement Science and Technology 20 (2009), 062001.
Cílem je ozřejmit základní vlastnosti anizotropních a heterogenních materiálů, filozofii jejich řešení a způsoby homogenizace. Mikro-, mezo-, makro-, pohled na složené materiály. Hillova teorie kompozitů. Variační formulace, Hashin-Shtrikmanův variační princip, důsledky pro metody homogenizace kompozitů. Vlastní pnutí, Eshelbyho síly, metoda Mori-Tanaka, self-consistent, penalizační metoda. Aplikace, válcové skořepiny, deskostěnové konstrukce, vybrané stavební konstrukce (tunely, zemní konstrukce atd.).
[1] Povinná literatura:
[2] Procházka, P, Základy mechaniky složených materiálů, Academia 2001
[3] Válek, MJ, Procházka PP: Overall material properties of debonding composites, CTU in Prague 2009
[4]
[5] Doporučená literatura:
[6] Procházka, PP, Válek, MJ: Optimization of composite structures CTU in Prague 2012
The aim is to explain basic properties of anisotropic and heterogeneous materials, philosophy of their solution and ways of homogenization. Micro-, meso-, macro-, view of composite materials. Hill's theory of composites. Variation formulation, Hashin-Shtrikman's variation principle, consequences for the methods of homogenization of composites. Tension, Eshelby tractions, Mori-Tanaka method, self-consistent, penalty method. Applications, cylindrical shells, deskframe structures, selected building structures (tunnels, underground constructions, etc.).
[1] Povinná literatura:
[2] V. K. Srivastava, Ulrich Gabbert, Harald Berger: Representative Volume Element Analysis for the Evaluation of Effective
[3] Material Properties of Fiber and Particle Loaded Composites with Different Shaped Inclusions, chapter in: Mechanics of
[4] Time-Dependent Materials and Processes in Conventional and Multifunctional Materials, Volume 3, May 2011
[5] Válek, MJ, Procházka PP: Overall material properties of debonding composites, CTU in Prague 2009
[7] Doporučená literatura:
Principy transmisní a reflexní optické mikroskopie. Polarizace světla a její využití při fázové analýze pevných látek. Technika polarizační optické mikroskopie a její aplikace ve výzkumu stavebních materiálů. Příprava vzorků. Principy elektronové mikroskopie a mikroanalýzy. Generování elektronů a jejich interakce se zkoumanými objekty, detekce a interpretace dílčích sekundárních emisí. Scanovací (SEM) a transmisní elektronová mikroskopie (TEM), prvková mikroanalýza (EDX/WDX) a elektronová difrakce (EBSD-O.I.M.). Přehled nejužívanějších dostupných technik ESEM, EDX, WDX, O.I.M). Aplikace SEM a EDAX ve výzkumu stavebních materiálů. Příprava vzorků. RTG (X-ray) fázová a strukturní analýza. Principy RTG analýzy a její aplikace ve strukturním a fázovém výzkumu stavebních materiálů. Fázová identifikace, přednostní strukturní uspořádání a RTG strukturní analýza deformací materiálů. Příprava vzorků.
[1] Ekertová, L.- Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů. - Elektronová mikroskopie a difrakce. - ACADEMIA.
[2] Kraus, Ivo (2003): Struktura a vlastnosti krystalů. ACADEMIA.
[4] Král, J - Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů - Iontové a speciální metody. - ACADEMIA.
Fundamentals of transmission a reflexion optical microscopy. Polarization of light and its application in the phase study of the materials. The sample preparation for microscopical research. Fundamentals of scannig electron microscopy and microanalysis. Electron sources and eletron interaction with matter, detection of secondary signals and interpretation of secondary emissions. Scannig (SEM) a transmission electron microscopy (TEM), elementary microanalysis (EDS/WDS) a electron diffraction (BESD-O.I.M.). The outline of the most applications SEM, ESEM, EDS, WDS, O.I.M). Implementation of SEM and EDS in material research. The sample preparation. X-ray phase diffraction and structural analysis. The fundamentals of XRD analysis and its application in the structural and phase exploration of construction materials. Phase identiffication, preffered orientational textural arangement and XRD textural analysis of stress and deformation. The sample preparation.
[1] Ekertová, L.- Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů. - Elektronová mikroskopie a difrakce. - ACADEMIA.
[2] Kraus, Ivo (2003): Struktura a vlastnosti krystalů. ACADEMIA.
[4] Král, J - Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů - Iontové a speciální metody. - ACADEMIA.
V rámci předmětu budou probrány numerické přístupy k modelování heterogenních materiálů, s důrazem na následující témata: 1. Shrnutí metody konečných prvků pro úlohy pružnosti a stacionárního vedení tepla 2. Metoda asymptotického rozvoje pro vedení tepla a pružnosti 3. Numerická homogenizace prvního řádů pro úlohy pružnosti 4. Numerická homogenizace prvního řádů pro úlohy vedení tepla a termoelasticitu 5. Homogenizace nelineárních úloh s aplikacemi na nelineární vedení tepla a pružnost 6. Dvojúrovňové simulace – základní principy a jejich implementace, řešení úloh pružnosti a vedení tepla 7. Redukované modely, kombinace výpočetní homogenizace a mikromechaniky Jednotlivé přednášky budou vedeny v angličtině.
[1] Povinná literatura:
[2] J.C. Michel, H. Moulinec, P. Suquet: Effective properties of composite materials with periodic microstructure: a computational approach, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 172 (1–4), 109–143, 1999
[3] J. Fish: Practical multiscaling, John Wiley & Sons, 2014
[5] Doporučená literatura:
[6] M. Šejnoha and J. Zeman: Micromechanics in practice, WIT Press, 2013
The course will cover numerical methods for multiscale modeling of heterogenous materials, with emphasis on: 1. Overview of the finite element method for elasticity and heat conduction 2. Introduction to the method of asymptotic expansion for heat conduction and elasticity 3. First-order computational homogenization for elasticity 4. First-order computational homogenization for heat conduction and thermo-elasticity 5. Homogenization nonlinear problems -- application to non-linear conduction and elasticity 6. Two-scale simulations -- basic principles and implementation strategy, applications Reduced-order models, combining computational homogenization with micromechanics
[1] Povinná literatura:
[2] J.C. Michel, H. Moulinec, P. Suquet: Effective properties of composite materials with periodic microstructure: a computational approach, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 172 (1–4), 109–143, 1999
[3] J. Fish: Practical multiscaling, John Wiley & Sons, 2014
[5] Doporučená literatura:
[6] M. Šejnoha and J. Zeman: Micromechanics in practice, WIT Press, 2013
The course is devoted to the measurements and modeling of basic laboratory tests using the finite element method. Attention is concentrated on the description of nonlinear response of soil with the help of traditional material models. Knowledge gained from the modeling of simple laboratory tests will be exploited in the analysis of selected geotechnical structures. All numerical simulations will be performed employing the GEO5 FEM software package. Topics covered in individual lectures: 1. week: Material behavior at a material point, stress-strain relationship, modulus of elasticity, Poisson number, bulk modulus, oedometric modulus, invariants of stress and strain tensors, plastic strain. 2. week: Introduction to theory of plasticity, yield surface, stress return mapping, Mohr-Coulomb model. 3. week: Laboratory – running oedometric test. 4. week: General stiffness method, introduction to FEM – application to beams. 5. week: Laboratory – running simple shear test. 6. week: Selected plasticity models - Drucker-Prager model, Cam-clay model. 7. week: Finite elements – three-noded triangle, linear FEM models. 8. week: Solution of nonlinear problems in FEM, Newton-Raphson method. 9. week: Formulation of numerical model of oedometric and triaxial laboratory test. 10. week: Models of simple geotechnical structures (excavation of construction ditch, sheeting and retaining walls, slope stability analysis). 11. week: Laboratory – completing all measurements, removing samples from laboratory devices, evaluating collected data. 12. week: Calibrating material models based on the measured data and data available in literature. 13. week: Course evaluation
[1] D. M. Potts and L. Zdravkovic, Finite element analysis in geotechnical engineering, application. Thomas Telford Publishing, 2001.
[2] D. M. Potts and L. Zdravkovic, Finite element analysis in geotechnical engineering, theory. Thomas Telford Publishing, 1999.
Předmět je zaměřen na modelování časově závislých úloh v geomechanice. Pokročilá laboratorní měření ve štole Josef budou doplněna numerickým modelováním metodou konečných prvků. Předmět je rozdělen do 4 tematických okruhů: (i) Transport tepla, (ii) Ustálené proudění podzemní vody, (iii) Neustálené proudění podzemní vody, (iv) Sdružený problém transportu vody v plně nasyceném deformujícím se tělese – konsolidace. Numerické modelování bude provedeno v programech GEO5 MKP a SIFEL. Předmět bude vyučován v českém a anglickém jazyce. Rozpis po týdenních blocích: 1-4: Jednodenní kurz měření transportních parametrů – štola Josef. Laboratorní zkouška v propustoměru, změření součinitele tepelné vodivosti a tepelné kapacity na výbrusu horniny. Příprava in situ experimentu a zahájení měření. Data budou sbírána a vyhodnocována postupně po celou dobu semestru. 5-7: Modelování transportu tepla – teoretická formulace stacionárního a nestacionárního vedení tepla, okrajové podmínky, formulace konečných prvků, metody řešení nestacionární úlohy (integrace v čase), modelování vybrané úlohy MKP (program SIFEL). 8-10: Modelování transportu vody – teoretická formulace stacionárního a nestacionárního proudění vody, Darcyho zákon, rovnice kontinuity, okrajové podmínky, přechodová oblast, formulace konečných prvků, modelování vybrané úlohy programem GEO5 MKP. 11-13: Modelování konsolidace – teoretická formulace plně sdruženého problému transportu vody a deformace zemního tělesa za předpokladu plně nasyceného prostředí, formulace konečných prvků, modelování vybrané úlohy programem GEO5 MKP.
[1] M. Šejnoha, T. Janda, J. Pruška, M. Brouček: Metoda konečných prvků v geotechnice. Nakladatelství ČVUT, 2015.
The course is devoted to the modeling of time-dependent problems in geomechanics. Advanced laboratory measurements in gallery Josef will be accompanied by numerical modeling using the finite element method. The course covers 4 different topics: (i) Heat transport, (ii) Steady state ground water flow, (iii) Transient ground water flow, (iv) Coupled mechanical and ground water flow in fully saturated deformable soil body – consolidation. Numerical modeling will be performed employing the GEO5 FEM and SIFEL software packages. Topics covered in individual lectures: 1-4 weeks: One-day course on measurements of transport parameters – gallery Josef. Laboratory measurements in permeameter, measurement of the coefficient of thermal conductivity and thermal capacity on a rock sample. Setting up in situ experiment and measurements kick off. The measured data will be collected and gradually evaluated throughout the whole semester. 5-7 weeks: Modeling of heat transport – theoretical formulation of stationary and nonstationary heat transport, boundary conditions, FEM formulation, methods to solve nonstationary transport problem (time integration), modeling a selected task using FEM (program SIFEL). 8-10 weeks: Modeling of ground water flow – theoretical formulation of stationary and nonstationary ground water flow, Darcy law, continuity equation, boundary conditions, transition zone, formulation of finite elements, Modeling a selected task using FEM (program GEO 5). 11-13: Modeling consolidation – theoretical formulation of fully coupled transport of ground water in a deformable soil body assuming fully saturated soils, formulation of finite elements, Modeling a selected task using FEM (program GEO 5).
[1] D. M. Potts and L. Zdravkovic, Finite element analysis in geotechnical engineering, application. Thomas Telford Publishing, 2001.
[2] D. M. Potts and L. Zdravkovic, Finite element analysis in geotechnical engineering, theory. Thomas Telford Publishing, 1999.
1. Mikrostruktura heterogenních materiálů a jejich popis 2. Obrazová a mikrostrukturní analýza 3. Metody skenovací elektronové mikroskopie SEM a analytické techniky 4. Praktická ukázka SEM a měření (lab.) 5. Nanoindentace a měření vlastností v malém objemu 6. Vyhodnocení elastických a viskoelatických parametrů 7. Praktická ukázka nanoindentoru a měření (lab.) 8. Sférická indentace, plastické parametry materiálu 9. Principy nanomechanické analýzy heterogenních materiálů 10. Dekonvoluce a homogenizace na heterogenních systémech 11. AFM mikroskopie pro 3d mapování povrchu 12. Praktická ukázka AFM a měření (lab.) 13. Propojení měřítek materiálu, víceškálové modelování
[1] .Joseph I. Goldstein, Dale E. Newbury, Joseph R. Michael, Nicholas W.M. Ritchie, John Henry J. Scott, David C. Joy, Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis, Springer 2003.
[2] Bert Voigtländer, Scanning Probe Microscopy: Atomic Force Microscopy and Scanning Tunneling Microscopy (NanoScience and Technology) Springer, 2015
[3] Fischer-Cripps, Anthony C., Nanoindentation, Mechanical Engineering Series, Springer, 2nd ed. 2004, XXII, 264 p.
[4] M L. Oyen, Handbook of Nanoindentation: With Biological Applications, Pan Stanford Publishing, 2010
[5] W.C. Oliver and G.M. Pharr, An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments, Journal of Materials Research, Volume 7 / Issue 06 / 1992, pp 1564-1583
[6] J. Němeček, Nanoindentation of Heterogeneous Structural Materials. 1. ed. Praha: ČVUT v Praze, 2010. 99 p. ISBN 978-80-01-04501-5.
1. Microstructure of heterogeneous materials and their description 2. Image and microstructure analysis 3. SEM scanning electron microscopy methods and analytical techniques 4. Practical demonstration of SEM and measurement (lab.) 5. Nanoindentation and small volume properties 6. Evaluation of elastic and viscoelastic parameters 7. Practical demonstration of nanoindentor and measurement (lab.) 8. Spherical indentation, plastic material parameters 9. Principles of nanomechanical analysis of heterogeneous materials 10. Deconvolution and homogenization on heterogeneous systems 11. AFM microscopy for 3D surface mapping 12. Practical demonstration of AFM and measurement (lab.) 13. Material scales links, multi-scale modeling
[1] Joseph I. Goldstein, Dale E. Newbury, Joseph R. Michael, Nicholas W.M. Ritchie, John Henry J. Scott, David C. Joy, Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis, Springer 2003.
[2] Bert Voigtländer, Scanning Probe Microscopy: Atomic Force Microscopy and Scanning Tunneling Microscopy (NanoScience and Technology) Springer, 2015
[3] Fischer-Cripps, Anthony C., Nanoindentation, Mechanical Engineering Series, Springer, 2nd ed. 2004, XXII, 264 p.
[4] M L. Oyen, Handbook of Nanoindentation: With Biological Applications, Pan Stanford Publishing, 2010
[5] W.C. Oliver and G.M. Pharr, An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments, Journal of Materials Research, Volume 7 / Issue 06 / 1992, pp 1564-1583
[6] J. Němeček, Nanoindentation of Heterogeneous Structural Materials. 1. ed. Praha: ČVUT v Praze, 2010. 99 p. ISBN 978-80-01-04501-5.
The objective of the course is to deliver an introduction to numerical methods for solving partial differential equations, with particular focus on finite element method. It is suitable for students without previous knowledge in the field. It consists of the two main parts: - overview and derivation of fundamental equations for theory of elasticity and heat transfer, introduction to method of weighted residuals, strong and weak solution, choice of approximation and weight functions. - application of finite element and finite difference method to solution of selected problems from engineering practice (1D elasticity, beams, grids on elastic foundation, plates on elastic foundation, 1D and 2D stationary and transient heat transfer). The students will not only understand theoretical aspects of the methods, but will use and further develop prototype implementations in Matlab to understand the algorithmic aspects of the methods. During the seminars, the students will individually or in a small teams solve selected problems, interpret and discuss results.
[1] Fish, Belytschko, A First Course in Finite Elements, Wiley, 2007
[2] Z. Bittnar, J. Šejnoha: Numerical Methods in Structural Mechanics, ASCE Publications, 1996
Cílem předmětu je prohloubit základní poznatky z aplikace metody konečných prvků pro řešení pokročilých problémů (desky, skořepiny, interakce s podložím). Dále budou probírány metody řešení úloh lineární stability a dynamiky (lineární stabilita, vlastní a vynucené kmitání) a úvod do řešení geometricky a materiálově nelineárních úloh (teoretický základ, míry deformace, limitní a bifurkační body na zatěžovací dráze, metody řešení nelineárních úloh, přímá a nepřímá kontrola zatěžovámí). Budou diskutovány algoritmické a implementační aspekty metody konečných prvků. V rámci seminářů budou studenti využívat prototypové implementace v prostředí matlab/octave ilustrující problematiku na vybraných příkladech a diskutovat výsledky. V rámci předmětu budou studenti řešit samostatné nebo týmové úlohy
[1] Povinná literatura:
[2] Bittnar, Šejnoha: Numerické metody mechaniky I, Vydavatelství ČVUT, 1992
[3] Bittnar, Šejnoha: Numerické metody mechaniky II, Vydavatelství ČVUT, 1992
[5] Doporučená literatura:
The objective of the course is to extend basic knowledge of numerical methods for solving PDEs and particularly finite element method towards their advanced applications in engineering. The course will focus on problems of geometrically and materially nonlinear static (theoretical framework, linearization, algorithmic aspects, solution methods – direct and indirect control, plasticity and damage based models). Introduction to Isogeometric analysis, eXtended finite element method, mesh generation and efficient methods for solution sparse linear systems. The students will not only understand theoretical aspects of the methods, but will use and further develop prototype implementations in Matlab to understand the algorithmic aspects of the methods. During the seminars, the students will individually or in a small teams solve selected problems, interpret and discuss results.
[1] Fish, Belytschko, A First Course in Finite Elements, Wiley, 2007
[2] Z. Bittnar, J. Šejnoha: Numerical Methods in Structural Mechanics, ASCE Publications, 1996
[3] A. Ibrahimbegovic: Nonlinear Solid Mechanic, Springer Netherlands, 2009
[4] M.A.Crisfield: Non-Linear Finite Element Analysis of Solids and Structures, John Wiley & Sons, 2003.
Cílem je ozřejmit přístupy a metody optimalizace stavebních konstrukcí a s nimi spojené výpočetní modely. Typy optimalizace stavebních konstrukcí, variační formulace, vybrané optimalizační metody, užití moderních numerických metod - MKP, MHP, SPH, semianalytické metody, modely prutových a deskostěnových konstrukcí. Nelineární optimalizace, pružněplastická analýza, vzpěr. Vlastní pnutí, analýza transformačního pole. Aplikace, modelování ocelových mostů, kontaktní problémy (potrubní tahy, zemní svahy, tunelové obezdívky).
[1] Povinná literatura:
[2] Procházka, PP, Válek, MJ: Optimization of composite structures CTU in Prague 2012
[3] Benzoe, MP, Sigmund, O: Topology optimization, Sprinter 2003
The aim is to clarify the approaches and methods of optimization of building structures and their associated computational models. Types of optimization of building structures, variation formulations, selected optimization methods, using modern numerical methods - FEM, BEM, SPH, semianalytical methods, models of rod and plate structures. Nonlinear optimization, plastic analysis, buckling. Eigenparameters, transformation field analysis. Application, modeling of steel bridges, contact problems (piping, slopes, tunnel lining).
[1] Povinná literatura:
[2] Procházka, PP, Válek, MJ: Optimization of composite structures CTU in Prague 2012
[3] Doporučená literatura:
[4] Benzoe, MP, Sigmund, O: Topology optimization, Sprinter 2003
Předmět vysvětluje metody diagnostiky identifikace a stavu historických materiálů, předmětů, konstrukcí a objektů s využitím aplikace tradičních i průlomových technologií. Seznamuje studenty s postupy stavebně technické inspekce památek a možnostmi i limity moderních analytických i diagnostických přístrojů. V rámci laboratorních praktik poskytuje možnost osvojení základních praktických dovedností pro nedestruktivní a šetrně destruktivní zkoušení materiálových vlastností či identifikaci skrytých defektů památek. Zabývá se i speciálními metodami zjišťování efektivnosti a životnosti konzervačních zásahů na památkách, metodami dlouhodobého sledování chování materiálů a konstrukcí vystavených opakovanému namáhání a vlivům prostředí i metodami pořizování dokumentace stavu památek.
Předmět studenty seznámí se základy tenzorového počtu a jeho využitím při zápisu a řešení inženýrských úloh. Konkrétní příklady se budou týkat jak mechaniky poddajných těles a tekutin, tak i transportních úloh (např. vedení tepla a vlhkosti). První část semestru bude věnována zavedení tenzorů jakožto lineárních zobrazení, algebraickým operacím s tenzory, tenzorovým polím a jejich diferenciaci a přechodům mezi objemovými a povrchovými integrály založenými na Greenově nebo Gaussově větě. Ve druhé části se tyto matematické nástroje použijí k elegantnímu zápisu a analýze nejrůznějších fyzikálních problémů s ohledem na aplikace ve stavebním inženýrství. Výuka bude kombinovat formu přednášky a semináře. Velký důraz bude kladen na problémy zadávané studentům jako domácí úkoly, které budou sloužit jako podklady pro prezentace a diskusi během seminářů. Cílem předmětu je předat studentům nejen konkrétní znalosti, ale také rozvinout jejich schopnost samostatného myšlení a kritické analýzy. Zároveň jim zběhlost v práci s tenzorovými veličinami výrazně usnadní studium moderní odborné literatury v celé řadě oblastí.
[1] Povinná literatura:
[2] Studijní text vytvořený přednášejícím
[4] Doporučená literatura:
[5] M. Itskov: Tensor Algebra and Tensor Analysis for Engineers, Springer 2013
This course covers the fundamentals of tensor algebra and calculus and demonstrates the power of tensor notation applied to formulation and solution of engineering problems. Selected examples cover solid and fluid mechanics, as well as heat and mass transport problems. The first part of the course is devoted to the definition of tensors, understood as linear mappings, to algebraic operations with tensors, to tensor fields and their differentiation, and to transformations between volume and surface integrals based on the Green and Gauss theorems. In the second part, it is shown how these mathematical tools enable an elegant description and analysis of various physical problems, with focus on applications in civil and structural engineering. The classes combine lectures and seminars, with emphasis on problems assigned as homework, which form the basis of presentations and discussions in class. The objective is not only to transfer specific knowledge, but also to develop the students‘ aptitude for independent thinking and critical analysis. At the same time, mastering of tensorial notation by the students will greatly facilitate their future reading of modern scientific literature in many fields of research.
[1] • Lecture notes prepared by the instructor
[2] • M. Itskov: Tensor Algebra and Tensor Analysis for Engineers, Springer 2013
[3] • D. A. Danielson: Vectors and Tensors in Engineering and Physics, 2nd ed., Westview Press 2003
Látka je rozdělena do tří tematických celků: (i) Důležité vztahy a věty z teorie pravděpodobnosti a matematické statistiky, (ii) Metody analýzy spolehlivosti konstrukcí (analytické a simulační), (iii) Pokročilé metody spolehlivostní analýzy využívající bayesovské inference ve spojení s metodami MCMC. Rozpis po týdenních blocích: 1:Základní vztahy, pojmy a definice, 2. Vybraná rozdělení pravděpodobnosti a důležité nerovnosti, 3. Transformace hustoty pravděpodobnosti (jedna a více proměnných), 4. Spolehlivost jednoduchých konstrukcí, 5. Vývoj spolehlivosti v čase, 6. Spolehlivostní modely a metody řešení, 7. Obnovované systémy, 8. Uplatnění teorie v normách EC, 9. Analytické metody řešení spolehlivosti, 10. Simulační metody, 11. Simulace typu Monte Carlo, 12. Vzorkování MCMC (Markov chain-Monte Carlo, Bayesova statistická metoda).
[1] S. S. Rao: Reliability-Based Design, McGraw Hill, Inc. New York, 1992
[2] V. V. Bolotin: Použití metod teorie pravděpodobnosti a teorie spolehlivosti při navrhování konstrukcí, SNTL Praha, 1978
[3] I. Elishakoff: Probability Theory of Structures, Dover Publication , New. York, 1999
[4] O. Ditlevsen, H. O. Madsen: Structural Reliability Methods, John Wiley & Sons, Chichester, 1996
The covered material splits into three blocks: (i) Important relations and theorems necessary in the area of the theory of reliability and mathematical statistics, (ii) Analytical and simulation methods to analyze reliability of structures, (iii) Advanced methods or reliability analysis exploiting the Bayesian inference in conjunction with MCMC simulation. List of lectures: 1. Basic relations, definitions and notation, 2. Selected probability distributions and important inequalities, 3. Transformation of probability density function (one and more variables), 4. Reliability of simple structures, 5. Evolution of reliability in time, 6. Reliability and solution methods, 7. Renewable systems, 8. Reflection of the theory in EC standards, 9. Analytical methods to address reliability, 10. Simulation methods, 11. Monte Carlo type simulation, 12. MCMC sampling (Markov chain-Monte Carlo, Bayesian statistical method).
[1] Povinná literatura:
[2] S. S. Rao: Reliability-Based Design, McGraw Hill, Inc. New York, 1992
[3] I. Elishakoff: Probability Theory of Structures, Dover Publication , New. York, 1999
[4] Doporučená literatura:
[5] O. Ditlevsen, H. O. Madsen: Structural Reliability Methods, John Wiley & Sons, Chichester, 1996
[6] D. Blockley: The nature of structural design and safety, Ellis Horwood Limited, Chichester, John Willey&Sons, New York, 1980
In this course, which is taught exclusively in English, attention is paid to the structure of a scientific or technical paper, to grammatical and stylistic aspects and to the creative scientific writing process from manuscript preparation up to its publication (including the selection of an appropriate journal and the manuscript submission and review process). Other topics covered in the course include effective search for and processing of information sources in a network environment, exploitation of library, open-access and other resources and tools, citation rules and publication ethics. Students get acquainted with citation managers, manuals of style, typesetting rules and tools for the preparation of a technical manuscript in LaTeX. Basic information on bibliometric tools and evaluation of scientific output is also provided.
[1] • Lecture notes and support materials prepared by the instructors
[2] • Strunk, W. and E. B. White. The Elements of Style. London: Macmillian, 1999.
[3] • Turabian, K. and W. A. Booth. Manual for Writers of Research Papers, Theses, and Dissertations: Chicago Style for Students and Researchers. 8th ed. Chicago: University of Chicago Press, 2013.
[4] • Alley, M. The Craft of Scientific Presentations: Critical Steps to Succeed and Critical Errors to Avoid. New York, NY: Springer, 2007.
Materiálová nelinearita, mezní únosnost, křehký a plastický materiál. Mezní stav únosnosti, přírůstková metoda, tuhoplastická analýza, příklady. Přírůstková metoda a metoda počátečních napětí, limitní bod. Aplikace na ocelové prutové a deskostěnové konstrukce. Geometrická nelinearita: Základy teorie konečných deformací. Malé deformace a konečné rotace. Metody řešení soustav nelineárních rovnic metody konečných prvků.
[1] Povinná literatura:
[2] Bittnar, Z. , Šejnoha, J. Numerical methods in structural mechanics, ASCE Press-Thomas Telford, 1996
[3] Plešek, J. Nelineární mechanika kontinua s příklady, Ústav termomechniky ČSAV a Strojní fakulta ČVUT, 2015
[5] Doporučená literatura:
[1] @@Studijní materiály zadává vedoucí bakalářské práce popř. konzultant
in accordance with a thesis proposal
[1] in accordance with the specification
The Dissertation aims at developing research and/or professional competences in the field of conservation and restoration of architectural heritage structures. Students may develop research, compilation or case study theses.
[1] Technical books and journals depending on a specific topic.
dle zadání
[1] dle zadání
dle zadání
[1] dle zadání
in accordance with the thesis proposal
[1] in accordance with the specification
The course is devoted to vibration of structures caused by various types of load.
[1] 1. Clough, R.W. and Penzien, J. (1993) Dynamics of structures. McGraw-Hill.
[2] 2. Bittnar, Z. and Šejnoha, J. (1996) Numerical methods in structural engineering. ASCE Press.
Základy teorie kmitání, dynamické zatížení. Vlastní a vynucené kmitání soustav s jedním stupněm volnosti. Tlumené kmitání. Metody řešení kmitání diskrétních soustav.
Povinná literatura:
[1] Máca J., Kruis J., Krejčí T.: Dynamika stavebních konstrukcí, ČVUT v Praze, 2018, ISBN 978-80-01-05719-3
Doporučená literatura:
[2] Humar J.: Dynamics of Strauctures, CRC Press/Balkema, 2012, ISBN 978-0-145-62086-4
[3] Sokol M., Tvrdá K.: Dynamika stavebných konštrukcií, STU Bratislava 2011, ISBN 978-80-227-3587-2
Studijní pomůcky:
[4] Máca J.: Dynamika stavebních konstrukcí 1, ČVUT v Praze, 2018 https://mech.fsv.cvut.cz/web/
Experimenty zaměřené na sledování velikosti klimatických zatížení stavebních konstrukcí (zatížení větrem, sněhem, teplotou), diagnostika stavebních konstrukcí, zkoušky prováděné na fyzikálních modelech stavebních konstrukcí (zákony modelové podobnosti, simulace zemětřesení na vibračních stolech, simulace účinků větru ve větrných tunelech, statické zatěžovací zkoušky na fyzikálních modelech), monitorování stavebních konstrukcí, statické zatěžovací zkoušky (pozemní stavby, průmyslové stavby, mostní objekty), dynamické zatěžovací zkoušky a dynamické informativní zkoušky (pozemní stavby, průmyslové stavby, mostní objekty, lávky pro chodce, účinky technické seizmicity, hodnocení nepříznivých účinků kmitání na lidský organizmus, posuzování vlivu kmitání stavby na instalovaná technologická zařízení).
Doporučená literatura:
[1] Pirner, M. - Fischer, O. Zatížení staveb větrem. Informační centrum ČKAIT, Praha, 2003, ISBN 80-86769-10-0
[2] Pirner, M. - Fischer, O. Dynamika ve stavební praxi. Informační centrum ČKAIT, Praha, 2010, ISBN 978-80-87438-18-3
[3] Lunga, R. – Solař, J. Kostelní věže a zvonice. Grada Publishing, a.s., Praha, 2010, ISBN 978-80-247-1236-9
[4] ČSN 73 2030 Statické zatěžovací zkoušky stavebních konstrukcí. ÚNMZ, 2019, ISBN 80-88905-24-9
[5] ČSN 73 6209 Zatěžovací zkoušky mostních objektů. ÚNMZ, 2019.
[6] ČSN 73 2030 Dynamické zkoušky stavebních konstrukcí. ÚNMZ, 2019.
[7] ČSN 73 0040 Zatížení stavebních objektů technickou seizmicitou a jejich odezva. ÚNMZ, 2019.
Studijní pomůcky:
[8] Studijní materiály na stránkách katedry: https://mech.fsv.cvut.cz/student/
Experimenty zaměřené na sledování velikosti klimatických zatížení stavebních konstrukcí (zatížení větrem, sněhem, teplotou), diagnostika stavebních konstrukcí, zkoušky prováděné na fyzikálních modelech stavebních konstrukcí (zákony modelové podobnosti, simulace zemětřesení na vibračních stolech, simulace účinků větru ve větrných tunelech, statické zatěžovací zkoušky na fyzikálních modelech), monitorování stavebních konstrukcí, statické zatěžovací zkoušky (pozemní stavby, průmyslové stavby, mostní objekty), dynamické zatěžovací zkoušky a dynamické informativní zkoušky (pozemní stavby, průmyslové stavby, mostní objekty, lávky pro chodce, účinky technické seizmicity, hodnocení nepříznivých účinků kmitání na lidský organizmus, posuzování vlivu kmitání stavby na instalovaná technologická zařízení).
Doporučená literatura:
[1] Pirner, M. - Fischer, O. Zatížení staveb větrem. Informační centrum ČKAIT, Praha, 2003, ISBN 80-86769-10-0
[2] Pirner, M. - Fischer, O. Dynamika ve stavební praxi. Informační centrum ČKAIT, Praha, 2010, ISBN 978-80-87438-18-3
[3] Lunga, R. – Solař, J. Kostelní věže a zvonice. Grada Publishing, a.s., Praha, 2010, ISBN 978-80-247-1236-9
[4] ČSN 73 2030 Statické zatěžovací zkoušky stavebních konstrukcí. ÚNMZ, 2019, ISBN 80-88905-24-9
[5] ČSN 73 6209 Zatěžovací zkoušky mostních objektů. ÚNMZ, 2019.
[6] ČSN 73 2030 Dynamické zkoušky stavebních konstrukcí. ÚNMZ, 2019.
[7] ČSN 73 0040 Zatížení stavebních objektů technickou seizmicitou a jejich odezva. ÚNMZ, 2019.
Studijní pomůcky:
[8] Studijní materiály na stránkách katedry: https://mech.fsv.cvut.cz/student/
Experiments aimed at monitoring the magnitude of climatic loads on building structures (wind, snow, temperature loads), diagnostics of building structures, tests carried out on physical models of building structures (laws of model similarity, simulation of earthquakes on shake tables, simulation of wind effects in wind tunnels, static load tests on physical models), monitoring of building structures, static load tests (civil engineering structures, industrial structures, bridge structures), dynamic load tests and dynamic informative tests (civil engineering structures, industrial structures, bridge structures, footbridges, effects of technical seismicity, assessment of adverse effects of vibrations on the human body, assessment of the effect of vibrations of the structure on installed technological equipment).
Předmět představuje teorii homogenizace pro výpočet efektivních vlastností heterogenních struktur s využitím jak klasické mikromechaniky, tak i numerického modelování periodických struktur. Studenti s využitím základních znalostí teorie pružnosti získají představu o chování obecně anizotropních materiálů. Aplikace teoretických modelů je ukázána na příkladech různých typů heterogenních struktur z oblasti stavebního a strojního inženýrství. Pro představu uvádíme dřevo, zdivo, asfaltové směsi, vláknové kompozity, kovové porézní struktury apod. Určení efektivních elastických vlastností (Hookeův zákon) bude následně rozšířeno o homogenizaci transportních parametrů za předpokladu ustáleného vedení tepla (Fourierův zákon, součinitel teplotní vodivosti) a vlhkosti (Fickův zákon, součinitel difuzivity). Na závěr bude představena koncepce víceúrovňového modelování. V rámci výuky se studenti seznámí s volně dostupným programem CELP umožňujícím rychlý odhad efektivních vlastností vícefázových materiálových struktur.
[1] 1. S. R. Swanson: Introduction to design and analysis with advanced composite materials, Prantice Hall, NJ, 1997.
[2] 2. M. Šejnoha, J. Zeman: Micromechanics in practice, WIT Press, Southampton, Boston, 2013
Fundamentals of transmission and reflexion optical microscopy. Polarization of light and its application in the phase study of materials. The sample preparation for microscopical research. Fundamentals of scannig electron microscopy and microanalysis. X-ray phase diffraction and structural analysis. The fundamentals of XRD analysis and its application in the structural and phase exploration of building materials.
[1] 1.Ekertová, L.- Frank, L.: Metody analýzy povrchů. - Elektronová mikroskopie a difrakce. - ACADEMIA, 2003., 2.Kraus, Ivo: Struktura a vlastnosti krystalů. ACADEMIA, 2003., 3.Král, J., Frank, L.: Metody analýzy povrchů - Iontové a speciální metody. -ACADEMIA, 2003., ., EMIA.ACADEMIAACADEMIA., Král, J - Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů - Iontové a speciální metody. - ACADEMIA.,
Předmět se zabývá základní elastoplastickou analýzou průřezů a konstrukcí. Jednoosá napjatost - vliv teploty, staticky neurčité případy, přetvoření prutu, rozdělení napětí. Ohyb prutu - prostý a šikmý ohyb, kombinace s osovou silou, napětí, jádro průřezu. Ideálně elastoplastický model materiálu pro jednoosou napjatost, mezní plastický stav průřezů a konstrukcí. Stabilita prutů, perfektní a imperfektní prut. Rovinná napjatost - transformace napětí, hlavní napětí, Mohrova kružnice, hlavní napětí. Smykové napětí - smyk za ohybu, kroucení nedeplanujících průřezů.
Doporučená literatura:
[1] M. Jirásek, V. Šmilauer, J. Zeman: Pružnost, pevnost, plasticita. Elektronická verze skript, 2017
[2] Bittnarová J. a kol.: Pružnost a pevnost. Příklady, Ediční středisko ČVUT, Praha 2008
[3] Šejnoha J., Bittnarová J.: Pružnost a pevnost, Ediční středisko ČVUT, Praha 2006
[4] Šmiřák S.: Pružnost a plasticita I, PC‐DIR, Brno 1999
1. Předpoklady teorie pružnosti. Trojrozměrné těleso: Přemístění, deformace, napětí. Geometrické, statické a materiálové rovnice. 2. Základní typy namáhání prutů. Prut namáhaný tahem a tlakem. 3. Jednoduchý ohyb. Hypotéza o zachování rovinnosti průřezu. Rozdělení deformace a napětí na průřezu. Ohybový moment jako výslednice normálového napětí. Vztah mezi ohybovým momentem a křivostí. Pružný průřezový modul. Vliv teploty na ohyb. 4. Normálové napětí v průřezu při šikmém ohybu a kombinaci normálové síly a ohybových momentů. Jádro průřezu. 5. Diferenciální rovnice ohybové čáry a okrajové podmínky. Výpočet průhybů řešením této rovnice. Vliv teplotních změn a posunů/pootočení podpor. 6. Test I. 7. Smykové napětí při ohybu. 8. Volné kroucení masivních prutů a tenkostěnných prutů s průřezem otevřeným a uzavřeným. 9. Pružnoplastický a plastický stav průřezu ohýbaných prutů. 10. Stabilita tlačeného prutu. 11. Test II. Ohyb desek - základní předpoklady, veličiny a vztahy. 12. Stěny a rovinná napjatost - základní předpoklady, veličiny a vztahy. 13. Opakování, rezerva.
Povinná literatura:
[1] Šejnoha J., Bittnarová J.: Pružnost a pevnost 10. Vyd. ČVUT Praha 2003. ISBN: 80-01-02742-2.
Doporučená literatura:
[2] Šejnoha J., Bittnarová J.: Pružnost a pevnost 20. Vydavatelství ČVUT Praha 2003. ISBN: 80-01-02709-0.
[3] Bittnarová a kol.: Pružnost a pevnost. Příklady. Vydavatelství ČVUT Praha 2003. ISBN: 80-01-02743-0.
[4] Bittnarová a kol.: Pružnost a pevnost 20. Příklady. Vydavatelství ČVUT Praha 2004. ISBN: 80-01-03082-2.
[5] Megson T. H. G.: Structural and Stress Analysis. Jordan Hill, UNITED KINGDOM: Elsevier Science & Technology 2005. ISBN: 978-0-08-045534-1.
Studijní pomůcky:
[6] Studijní opory připravené vyučujícími dostupné online. https://mech.fsv.cvut.cz/homeworks/student/
[7] http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/index.php/Department_of_Mechanics:_Student%27s_corner
V kurzu se studenti seznámí se základními principy mechaniky a jejich užitím při výpočtu napětí v prutech a stability prutů. Dále bude zmíněna typologie stěn a desek včetně zatížení a základních předpokladů pro řešení konstrukcí na počítači.
Povinná literatura:
[1] Bittnarová, Šejnoha: Pružnost pevnost přednášky, 2006, ISBN:80-01-02742-2
[2] Bittnarová, Fajman, Kalousková, Šejnoha: Pružnost Pevnost 10 cvičení, 2000, ISBN:80-01-01635-8
[3] Bittnarová, Fajman, Kalousková, Šejnoha: Pružnost Pevnost 20 cvičení, 2000, ISBN:80-01-01835-0
[4] Fajman, Kruis: Zatížení a spolehlivost,2008, ISBN:978-80-01-04112-3
Focus on complex approach to practic design, analysis and optimalization of multi-storey or long-span building structures, or their reconstruction. Analysis of load, functional and technologic requirements, design of load-bearing system alternatives including foundations, preliminary bearing elements dimensions calculation, choice of most suitable version. Detailed statical design of chosen version, calculation, technical report and drawings. Check of bearing and non-bearing structures interaction and assembly techniques. Public presentation.
[1] [1] Foster Jack Strond: Structure and Fabric, Parts I - III, Longman 1994
[2] [2] Barritt C.M.H.: Advanced Building Construction, Vol 1 - 4, Longman
[3] 1991
1. Úvod, statika hmotného bodu. 2. Výpočet reakcí tuhé desky a prostorové konzoly. 3. Reakce složených soustav, spojité zatížení 4. Příhradové konstrukce. 5. Vnitřních sil na přímých nosnících. 6. Analýza průběhu vnitřních sil na přímých nosnících, Schwedlerovy věty. 7. Analýza průběhu vnitřních sil na prostorové konzole. 8. Zápočtový test. 9. Analýza průběhu vnitřních sil na šikmých a lomených nosnících. 10. Analýza průběhu vnitřních sil na složených soustavách. 11. Těžistě a momenty setrvačnosti pro složené průřezy. 12. Hlavní centrální osy setrvačnosti a elipsa setrvačnosti složených průřezů. 13. Opakování problematických úloh.
Povinná literatura:
[1] V. Kufner a P. Kuklík. Stavební mechanika 10. Vyd. 2. Praha: ČVUT, 2000. 166 s. ISBN 80-01-02215-3.
[2] V. Kufner a P. Kuklík. Stavební mechanika 20. Vyd. 2. Praha: ČVUT, 2001. 137 s. ISBN 80-01-02346-X.
[3] Jíra, D. Jandeková, A. Hlobilová, E. Janouchová a L. Zrůbek: Sbírka příkladů stavební mechaniky, Praha: ČVUT, 2017. 116 s. ISBN 978-80-01-06301-9, URL: http://mech.fsv.cvut. cz/wiki/index.php/File:Sbirka_prikladu_SUK.pdf
Doporučená literatura:
[4] V. Kufner a P. Kuklík. Stavební mechanika 30. 1. vyd. Praha: ČVUT, 1998. 159 s. ISBN 80‐01‐01893‐8.
[5] P. Kabele, M. Polák, D. Rypl a J. Němeček: Stavební mechanika 1. Příklady, ČVUT, 2009. 81 s. SBN: 978-80-0104-282-3
Studijní pomůcky:
[6] http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/index.php/Department_of_Mechanics:_Student's_corner
Předmět se zabývá základní elastickou analýzou staticky neurčitých konstrukcí. V první části se zavádí energie deformace, princip virtuálních sil, přetvoření na staticky určitých konstrukcích. Maxwellova a Bettiho věta. Silová metoda a její aplikace na staticky neurčité příhradové konstrukce, spojité nosníky, rámy, uzavřené rámy. Symetrické konstrukce se symetrickým a antimetrickým zatížením. Vliv účinků teploty a předepsaných přemístění podpor. Matice poddajnosti konstrukce. Druhá část předmětu probírá princip virtuálních posunů a deformační metodu. Matice tuhosti prutu, nesilové účinky, statická kondenzace, matice tuhosti konstrukce a lokalizace. Počítačové řešení základních typů konstrukcí. Třetí část předmětu se zabývá analýzou desek a zjednodušenými metodami řešení křížem pnutých desek.
Doporučená literatura:
[1] P. Konvalinka et al.: Analýza stavebních konstrukcí - příklady, ČVUT, 2009
[2] Kufner, P. Kuklík: Stavební mechanika 30, ČVUT, 1998
[3] P. Kuklík, V. Blažek, V. Kufner: Stavební mechanika 40, ČVUT, 2002
[4] J. Kadlčák, J. Kytýr: Statika stavebních konstrukcí II., VUTIUM, 2009
[5] T.H.G. Megson: Structural and Stress Analysis, Elsevier, 2005
1. Úvod, základní pojmy, Newtonovy zákony, síla. 2. Statika hmotného bodu, svazek sil. 3. Soustava sil, výpočet reakcí tuhé desky. 4. Spojitá zatížení, reakce složených soustav. 5. Příhradové konstrukce, základní způsoby výpočtu vnitřních sil (metoda styčných bodů, průsečná metoda). 6. Vnitřní síly, vnitřní síly na přímém prutu. 7. Reakce a vnitřní síly prostorové konzoly. 8. Vnitřní síly na lomeném a šikmém nosníku 9. Vnitřní síly na složených soustavách I. 10. Výpočet vnitřních sil na složených soustavách - prohloubení znalostí výpočtu. 11. Rovinné geometrické útvary I (výpočet polohy těžiště, statického momentu průřezu). 12. Rovinné geometrické útvary II (výpočet momentů setrvačnosti, stanovení elipsy setrvačnosti). 13. Analýza napětí na prutu namáhaném normálovou silou a momentem.
Povinná literatura:
[1] Kabele P., Polák M., Rypl D., Němeček J., Stavební mechanika 1 - Příklady, Vydavatelství ČVUT, Praha 2009
[2] Kufner V., Kuklík P.: Stavební mechanika 10, Vydavatelství ČVUT, Praha 2002
[3] Kabele, Polák, Rypl, Němeček, Stavební mechanika 1, Příklady, ČVUT, 2009.
Studijní pomůcky:
[4] Stránky předmětu SMR1 v systému Student https://mech.fsv.cvut.cz/student
1. Princip virtuálních prací. 2. Výpočet přetvoření konstrukcí s využitím principu virtuálních prací. 3. Bettiho a Maxwellova věta. 4. Základní principy silové metody, využití principu PVP. 5. Výpočet vnitřních sil na přímém nosníku pomocí silové metody. 6. Silová metoda a její použití na staticky neurčité konstrukci. 7. Redukční věta. 8. Rovinný rám, výpočet vnitřních sil pomocí silové metody. 9. Silová metoda, příhradové konstrukce, využití symetrie. 10. Odvození matice tuhosti prutu, princip virtuálních posunů. 11. Deformační metoda, zjednodušená deformační metoda na staticky neurčitých konstrukcích. 12. Zjednodušená deformační metoda (ZDM) výpočet vnitřních sil na spojitých nosnících. 13. ZDM, výpočet vnitřních sil na rovinných rámových konstrukcích.
Povinná literatura:
[1] Kufner, Kuklík, Stavební mechanika 30, ČVUT, 2003.
[2] Kuklík, Blažek, Kufner, Stavební mechanika 40, 2002.
[3] Šejnoha, Bittnarová, Pružnost a pevnost, ČVUT, 2004.
Studijní pomůcky:
[4] Studijní podklady předmětu SMR 2 na stránce, https://mech.fsv.cvut.cz/student
Síly v bodě, síly působící na těleso a desku, moment síly k bodu, k ose. Soustavy sil. Podepření tělesa a desky, reakce. Složené soustavy v rovině. Příhradové konstrukce. Výpočet reakcí principem virtuálních prací.
Povinná literatura:
[1] Jíra, A. a kolektiv: Sbírka příkladů stavební mechaniky. ČVUT, Praha, 2019, ISBN:978-80-01-06301-9 (v současnosti dostupná online na:http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/images/6/67/Sbirka_prikladu_SUK.pdf).
[2] Kabele P., Polák M., Rypl D., Němeček J.: Stavební mechanika 1 - Příklady, Česká technika - nakladatelství ČVUT, Praha, 2014, ISBN 978-80-01-05604-2.
[3] Kufner V., Kuklík P.: Stavební mechanika 10, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01398-7.
[4] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 30, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01893-8.
Doporučená literatura:
[5] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 20, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01523-8.
[6] Beer F. P., Johnston Jr. E. R., Mazurek D.: Vector Mechanics for Engineers: Statics 11th Edition, McGraw-Hill Education, 2016, ISBN 978-0077687304.
Studijní pomůcky:
[7] Studijní materiály na stránkách katedry: https://mech.fsv.cvut.cz/student/
Vnitřní síly a jejich průběhy na rovinných prutových konstrukcích a složených soustavách. Vnitřní síly a jejich průběhy na prostorové prutové konstrukci. Definice normálového napětí a předpoklady o jeho rozložení v průřezu. Geometrie hmot a rovinných obrazců, těžiště a momenty setrvačnosti.
Povinná literatura:
[1] Jíra, A. a kolektiv: Sbírka příkladů stavební mechaniky. ČVUT, Praha, 2019, ISBN:978-80-01-06301-9 (v současnosti dostupná online na:http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/images/6/67/Sbirka_prikladu_SUK.pdf).
[2] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 20, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01523-8.
[3] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 30, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01893-8.
[4] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 10, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01398-7.
Doporučená literatura:
[5] Beer F. P., Johnston Jr. E. R., Mazurek D.: Vector Mechanics for Engineers: Statics 11th Edition, McGraw-Hill Education, 2016, ISBN 978-0077687304.
Studijní pomůcky:
[6] Studijní materiály na stránkách katedry: https://mech.fsv.cvut.cz/student/
Deformační a silová metoda pro řešení reakcí a vnitřních sil na staticky neurčitých prutových a příhradových konstrukcích. Výpočet přemístění prutových a příhradových konstrukcí pomocí principu virtuálních prací. 1. Opakování. Základní myšlenka deformační metody (DM). 2. Zjednodušená deformační metoda (ZDM) - Řešení rovinných rámů s neposuvnými styčníky. Formalizace. Výpočet průhybů. 3. ZDM - Snížení počtu neznámých při kloubovém připojení prutu ke styčníku (statická kondenzace). Řešení rovinných rámů s posuvnými patry/sloupy. 4. DM - Staticky neurčitý tah-tlak. Řešení staticky neurčitých příhradových konstrukcí. 5. Obecná deformační metoda (ODM) - řešení rovinných rámů. 6. Test I. 7. ODM - Rovinné rámy, vliv předepsaných přemístění podpor a teplotních změn. 8. ZDM a ODM - Shrnutí. Využití symetrie. Statická analýza rovinných prutových konstrukcí pomocí výpočetních programů. 9. Princip virtuálních prací - úvod. 10. Silová metoda (SM) - Princip silové metody, volba základní soustavy, řešení rovinných rámů a příhradových soustav, kontrola výsledků. 11. Test II. 12. SM - Řešení příhradových konstrukcí. 13. Opakování, rezerva.
Povinná literatura:
[1] Kufner V., Kuklík P.: Stavební mechanika 30. Vydavatelství ČVUT Praha 1998. ISBN: 80-01-01893-8.
Doporučená literatura:
[2] Kuklík P., Blažek V., Kufner, V.: Stavební mechanika 40. Vydavatelství ČVUT Praha 2002. ISBN: 80-01-02450-4.
[3] Jirásek M., Konvalinka P.: Statika stavebních konstrukcí I. Vydavatelství ČVUT Praha, 1989.
[4] Bittnar Z., Jirásek M., Konvalinka, P.: Statika stavebních konstrukcí II: Příklady. Vydavatelství ČVUT Praha, 1992. ISBN:80-01-00772-3.
[5] Megson T. H. G.: Structural and Stress Analysis. Jordan Hill, UNITED KINGDOM: Elsevier Science & Technology 2005. ISBN: 978-0-08-045534-1.
Studijní pomůcky:
[6] Studijní opory připravené vyučujícími dostupné online. https://mech.fsv.cvut.cz/homeworks/student/
[7] http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/index.php/Department_of_Mechanics:_Student%27s_corner7
Deflections by the principle of virtual work. Statically indeterminate planar frames and trusses, force method. Slope deflection method and Cross (moment distribution) method for frames. Secondary moments in trusses. Prerequisities:Statically determinate planar frames, trusses and gridworks (balconies), reactions, internal forces diagrams. Active knowledge and expedience is required in solving examples. Reasonable minimum is 8 credits in structural mechanics
Povinná literatura:
[1] Rericha, P: Structural mechanics 30, statically determinate structures, Lecture notes, CTU in Prague, 2002, 100p. ISBN 80-01-02780-5
Doporučená literatura:
[2] Kassimali, A.: Structural analysis. Fifth edition, Cengage Learning, Stamford, USA, 2015, 814p. ISBN-13: 978-1-133-94389-1
Studijní pomůcky:
[3] https://mech.fsv.cvut.cz/student/ > SM3E
The principal objective of the course is to familiarize students with the application of basic principles of mechanics to the determination of distribution of internal forces in statically determined structures. 1. Definition of internal forces - normal force, shear force and bending moment in two and three dimensions, sign convention 2. Evaluation of internal forces at a given point from equilibrium 3. Differential equations of equilibrium, Normal force, shear force and bending moment diagrams by integration 4. Distribution of internal forces on simple straight and inclined beams 5. Distribution of internal forces on curved beams 6. Distribution of internal forces on compound beam-column structures 7. Cables subjected to concentrated and uniformly distributed loads 8. Application of principal of virtual displacements to the evaluation of internal forces 9. Geometry of mass and areas, center of gravity 10. First and second moments of area (moments of inertia), radii of gyration 11. Principle moments of inertia, ellipse of inertia 12. Elementary definition of stress 13. Review lecture
Povinná literatura:
[1] [1] W.F. Riley, L.D. Sturges, Engineering Mechanics - Statics, JOHN WILEY & SONS, INC., New York, 1993, ISBN 9780471053330
Doporučená literatura:
[2] [2] S. Timoshenko, Strength of materials - Part I, Elementary theory and problems, D. VAN NOSTRAND COMPANY Inc., New York, 1930
Studijní pomůcky:
[3] Additional information for students, e.g., homework assignments, lecture notes : https://mech.fsv.cvut.cz/student/
Korelace digitálního obrazu (známá jako DIC = Digital Image Correlation) je optická metoda umožňující sledování pole posunů a deformací. Její princip je založen na změně tvaru a posunu náhodného vzoru na povrchu zatěžovaných těles. Metoda je relativně nenáročná na přístrojové vybavení měřicí linky, nicméně podávané výsledky jsou přesné a dobře graficky reprezentovatelné. Zároveň je tato metoda vhodným mezistupněm mezi experimenty (experimentální analýzou) a výpočty prováděnými pomocí matematických modelů. O rostoucí popularitě optického vyhodnocování deformací a posunů pomocí korelace digitálního obrazu svědčí i mnoho publikací, včetně hojně citovaných článků v mezinárodních impaktovaných časopisech.
Předmět je zaměřen na seznámení s moderními měřícími metodami a jejich návazností na výpočetní metody pro stanovení mikromechanických charakteristik a dále jejich uplatnění pro popis materiálů. V popředí zájmu jsou cementové kompozity a geopolymery. Předmět bude obsahovat základy z následujících oblastí: -Experimentální metody mikromechaniky- především nanoindentace, mikroskopie atomových sil a elektronová mikroskopie pro různé typy materiálů. -Metody stanovení mikromechanických vlastností pro heterogenní mikrostruktury v submikrónové oblasti. -Modely pro popis mikrostruktury stavebních materiálů. -Metody výpočtu vlastností kompozitu a homogenizace (analytické, MKP, FFT). -Kalorimetrie. -Praktická měření a aplikace na stavební materiály. -Řešená témata jsou navázána na magisterské práce.
Pokročilý kurz programovacího jazyka C++ s ohledem na tvorbu programů pro řešení inženýrských úloh.
[1] Miroslav Virius - Programování v C++
[2] Bruce Eckel - Thinking in C++, 2nd ed. Volume 1
Doplňkové cvičení k předmětům SM02 a SMA1, kde bude výuka vysvětlována s důrazem na pochopení základních principů a jednoduchost. Výuka bude mít formu doučování k řádným cvičení s prostorem pro dovysvětlení řešené problematiky.
Diagnostické systémy, monitorování stavebních konstrukcí a jejich uplatnění v diagnostice, měřicí linka a její členy, radarová interferometrie, korelace digitálního obrazu, tenzometrie a jejich aplikace v diagnostice, využití statické zatěžovací zkoušky, dynamické zatěžovací zkoušky, experimentální modální analýzy, validace a identifikace teoretických modelů existující stavby, vyšetřování trhlin, stanovení materiálových vlastností, experimentální postupy používané pro stanovení velikosti osových a předpínacích sil v konstrukčních prvcích stavebních konstrukcí.
Doporučená literatura:
[1] Bilčík, J. – Dohnálek, J. Sanace betonových konstrukcí. Vydavatelství Jaga group v.o.s., Bratislava, 2003, ISBN 80-88905-24-9
[2] Pirner, M. - Fischer, O. Zatížení staveb větrem. Informační centrum ČKAIT, Praha, 2003, ISBN 80-86769-10-0
[3] Pirner, M. - Fischer, O. Dynamika ve stavební praxi. Informační centrum ČKAIT, Praha, 2010, ISBN 978-80-87438-18-3
[4] Lunga, R. – Solař, J. Kostelní věže a zvonice. Grada Publishing, a.s., Praha, 2010, ISBN 978-80-247-1236-9
Studijní pomůcky:
[5] Studijní materiály na stránkách katedry: https://mech.fsv.cvut.cz/student/
Cílem předmětu je především uvést studenta do praxe v navrhování staveb a jejich konstrukčních systémů, nikoliv vyučovat látku, která je již obsahem povinných předmětů studia. Přednášky jsou pojaty volnou formou, prezentují problematiku návrhu kompletních konstrukčních systémů pozemních staveb či inženýrských konstrukcí, a případně pojednávají o principu statické funkce jednotlivých prvků, výhodách a nevýhodách jejich použití, způsobu přenosu zatížení a základním principu jejich posouzení z hlediska únosnosti i použitelnosti. Součástí přednášek jsou prezentace konkrétních staveb, fotodokumentace provádění staveb, vzvané prezentace odborníků z praxe, případně i exkurze na stavbu. Snahou je rozšíření teoretických vědomostí o praktické části zajímavou a netradiční formou. Předmět je rozšířením volitelného předmětu 132XKPA.
Předmět představuje víceúrovňový popis cementových kompozitů, od atomární úrovně až po úroveň konstrukce. Pro úroveň cementové pasty jsou dále představeny skalární a 3D hydratační modely, které slouží k predikci elasticity, dotvarování, hydratačního tepla atd. Mikromechanická analýza se aplikuje pro další heterogenní úrovně materiálu s cílem určit výsledné vlastnosti betonového kompozitu. Kromě modelového portlandského cementu jsou uvažovány i alkalicky-aktivované materiály. Inženýrské nástroje s víceúrovňovým propojením jsou průběžně ukazovány na praktických inženýrských úlohách s použitím open-source softwaru a jazyků C++ a Python.
Studenti se seznámí s koncepcí lineární stability a pružnoplastického výpočtu únosnosti. Lineární stabilita - stanovení kritického zatížení, stanovení tvaru vybočení. Analýza konstrukcí podle teorie II. řádu - podmínky rovnováhy na deformované konstrukci, matice počátečních napětí. Pružnoplastická analýza konstrukcí - stanovení mezní únosnosti, stanovení průběhu vnitřních sil na mezi únosnosti, stanovení tvaru kolapsu na mezi únosnosti - statická přírůstková metoda, kinematická metoda. Řešení úloh stability a pružnoplastické analýzy v prostředí víceúčelového programu založeného na MKP.
Doporučená literatura:
[1] Bittnar Z., Šejnoha J.: Numerické metody mechaniky 1, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1992. ISBN: 80-01-00855-X.
[2] Máca J., Konvalinka P.: Stavební mechanika - CAL, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1999. ISBN: 80-01-01508-4.
[3] Jirásek M., Zeman J.: Přetváření a porušování materiálů. Vydavatelství ČVUT, Praha, 2006. ISBN: 978-80-01-05064-4.
[4] Bathe K.J.: Finite Element Procedures, Prentice Hall, 2006. ISBN:978-0-9790049-0-2.
Studijní pomůcky:
[5] ADINA R&D, ADINA Theory and modeling guide.
Pokročilý kurz zaměřený na metodu konečných prvků. Formulace deskových prvků vzcházejících z Kirchhoffovy a Midlinovy hypotézy, deskové konstrukce na pružném podloží. Úvod do nelinárních problémů, geometrická a materiálová nelinearita, metody řešení nelineárních rovnic.
[1] Bittnar, Sejnoha: Numerické metody mechaniky I a II, nakladatelství ČVUT, 1992
[2] Patzák: Přednášky z předmětu NAK2, elektronická verze, 2017
Tvorba statických modelu konstrukce, příprava vstupních dat, výpočet, vyhodnocení a kontrola výsledků. Řešení prutových konstrukcí, obloukových konstrukcí, stěn, desek, kleneb, krovů. Používané programy RFEM-Dlubal, SCIA Engineer.
Doporučená literatura:
[1] Uživatelská příručka systému RFEM Dlubal
[2] Uživatelská příručka systému SCIA engineer
[3] Odborný posudek - statický výpočet NKP Zámek Bojnice: Fajman - ČVUT, 2018, HČ 8301804A006
[4] Statické posouzení - únosnosti zdi zděné na maltových pásových ložích v objektu Bytové domy Nad školou Trutnov dům č.4: Fajman - ČVUT, 2017, HČ 8301704A183
Mezní únosnost rámových konstrukcí. Stabilitní analýza konstrukcí. Základy teorie 2.řádu. Nosníky a rošty na pružném podloží. Deskové a stěnové konstrukce. Základy řešení úloh dynamiky konstrukcí. Verifikace výsledků.
[1] Bittnar Z., Šejnoha J.: Numerické metody mechaniky 1, 2, Vydavatelství ČVUT, Praha 1992.
Lineární stabilita - stanovení kritického zatížení, stanovení tvaru vybočení. An alýza konstrukcí podle teorie II. řádu - podmínky rovnováhy na deformované konstrukci, matice počátečních napětí. Pružnoplastická analýza konstrukcí - stanovení mezní únosnosti, stanovení průběhu vnitřních sil na mezi únosnosti, stanovení tvaru kolapsu na mezi únosnosti - statická přírůstková metoda, kinematická metoda.
[1] [1] Bittnar Z., Šejnoha J.: Numerické metody mechaniky 1, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1992.
[2] [2] Máca J., Konvalinka P.: Stavební mechanika - CAL, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1999.
[3] [3] Jirásek M., Zeman J.: Přetváření a porušování materiálů. Vydavatelství ČVUT, Praha, 2006.
Stručný přehled historických kleneb a krovů. Jejich statické působení a nejčastější příčiny poruch. Možné způsoby sanace skutečných poruch včetně změn základových podmínek. Nejčastější statické poruchy panelových objektů. Exkurze do historické části Pražského hradu.
[1] 1. Vinař, J., Kufner, V., Horová, I.: Historické krovy, Elconsult 1995, 2. Lipanská, E.: Historické klenby, Elconsult 1997, 3. Manuál k výpočetnímu systému SCIA, Dlubal ,
Tenzory, diferenciální operátory a jejich využití v mechanice, Gaussova a Greenova věta. Obecná struktura základních rovnic lineární a nelineární statiky, energie a dualita. Princip virtuálních prací (výkonů), variační principy (Lagrange, Castigliano, Hellinger-Reissner, Hu-Washizu) a jejich využití při popisu spojitých a diskrétních modelů prutových, deskových, stěnových a prostorových konstrukcí.
This course will pick up where basic finite element courses stop. We will discuss some classes of failures of finite elements (shear and volumetric locking), and potential remedies (various types of reduced integration, nodal-integration discretizations, and multi-field approaches). Both solid and structural elements will be covered. We will consider static and dynamic response, in the small- and large-strain regime. The theory will be illustrated with concrete examples computed with in-house (open-source) finite element software, and the commercial program Abaqus (and its open-source look-alike Calculix).
The aim of the course is to solve coupled multiphysics problems, e.g. thermoelasticity, coupled heat and moisture transfer, thermo-hydro-mechanical problem, electordiffusion, etc. First, the balance equations together with constitutive laws will be summarized for selected coupled multiphysics problems. Discretization in space and time (Galerkin-Bubnov method, Galerkin-Petrov method, generalized trapezoidal rule, etc.) will follow. Solution of systems of linear algebraic equations obtained after discretization (the use of symmetry and sparsity, direct methods, iterative methods). Solution of systems of nonlinear algebraic equations (Newton-Raphson method, the arc-length method). Utilization of parallel computers for solution of large problems based on domain decomposition methods.
[1] The aim of the course is to solve coupled multiphysics problems, e.g. thermoelasticity, coupled heat and moisture transfer, thermo-hydro-mechanical problem, electordiffusion, etc. First, the balance equations together with constitutive laws will be summarized for selected coupled multiphysics problems. Discretization in space and time (Galerkin-Bubnov method, Galerkin-Petrov method, generalized trapezoidal rule, etc.) will follow. Solution of systems of linear algebraic equations obtained after discretization (the use of symmetry and sparsity, direct methods, iterative methods). Solution of systems of nonlinear algebraic equations (Newton-Raphson method, the arc-length method). Utilization of parallel computers for solution of large problems based on domain decomposition methods.
Předmět je zaměřen na seznámení se způsobem odběru a získáváním stavebních materiálů pro účely zjišťování jejich vlastností. Studenti jsou seznámeni s diagnostickými metodami určování vlastností materiálů podstatných pro posouzení konstrukcí z pohledu projektanta (statické, dynamické podklady, fyzikální podklady). Navazujícím tématem je použití výpočtových nástrojů s podklady získanými z provedené diagnostiky. Část obsahu předmětu je věnována přístupům a hloubce diagnostických metod. Výsledkem diagnostiky konstrukcí je určení zbytkové životnosti nebo použitelnosti konstrukcí. 1. Diagnostické metody ve stavebnictví 2. Podklady pro realizaci diagnostických metod. 3. Diagnostika stavebních materiálů v laboratorních podmínkách I 4. Diagnostika stavebních materiálů v laboratorních podmínkách II 5. Analýza stavebních materiálů přístupem zjišťování dynamických vlastností materiálů. 6. Dynamické vlastnosti stavebních konstrukcí zjistitelné in situ. Způsoby volby výběru měřících míst, příprava experimentů, očekávané výsledky, jejich zhodnocení. 7. Výpočtové metody pro zpracování podkladů z diagnostiky konstrukcí (statické a dynamické), materiálové vlastnosti jako vstupy pro posouzení konstrukcí. 8. Víceúrovňová analýza stavebních konstrukcí, syntéza výsledků průzkumů. 9. Diagnostika na úrovni potřeby pro návrh rekonstrukcí, modernizací a oprav stavebních konstrukcí. 10. Diagnostika pro potřeby zrychlených rozhodování opatření zásahů do stavebních konstrukcí (potřeby HZS, stavební úřady atd.). 11. Životnost konstrukcí vyplývající z výsledků diagnostiky konstrukcí. Předmět bude vyučován pouze v českém jazyce.
[1] Polák. M., Experimentální ověřování konstrukcí 10, Praha, ČVUT, 1999.
[2] Sylaby přednášek
[3]
[4] 1. Nuno M. M. Maia, Julio M. M. Silva a kol.: Theoretical and Experimental Modal Analysis, Research Studio Press, Baldock, United Kingdom, 1997, p. 488, ISBN 0863802087.
[5] 2. J.G.M.vanMier, Fracture procesess of Concrete, 1997.
[6] 3. ČSN EN Normy týkající se destruktivního zkoušení stavebních materiálů např. ČSN EN 384.
Studenti budou seznámeni s metodou korelace digitálního obrazu, jejím využití v experimentální mechanice, měřicí linkou, výpočetními algoritmy a interpretací výsledků. Bude podporováno aktivní zapojení studentů při provádění a vyhodnocování experimentů. V případě zájmu budou studenti zapojeni do vývoje nových algoritmů a open-source softwaru. Kromě DIC se studenti seznámí s numerickým modelováním, aby pochopili význam naměřených dat a osvojili si schopnost na výsledky kriticky nahlížet. Součástí bude i představení vysokorychlostních kamer a práce s nimi, včetně pořízení záznamu při experimentu a následné zpracování záznamu.
[1] Doporučená literatura:
[2] M. A. Sutton, J. J. Orteu, H. W. Schreier, Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements: Basic Concepts, Theory and Applications, Springer Verlag, 2009.
[3] B. Pan, K. Qian, H. Xie, A. Asundi, Two-dimensional digital image correlation for in-plane displacement and strain measurement: a review, Measurement Science and Technology 20 (2009), 062001.
The students will be introduced to the method of digital image correlation (DIC) and its use in experimental mechanics. Hardware requirements will be discussed along with the introduction of essential algorithms and post-processing of results. The students will be actively engaged in experimental measurements and processing of results. Those interested in programming will be involved in development of open-source DIC codes. Besides DIC, the students will be introduced to numerical modeling in order to comprehend the meaning of the experimentally obtained data and become able to analyze them critically. The introduction of high-speed cameras and their use in experimental mechanics is also within the scope of the subject.
[1] Doporučená literatura:
[2] M. A. Sutton, J. J. Orteu, H. W. Schreier, Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements: Basic Concepts, Theory and Applications, Springer Verlag, 2009.
[3] B. Pan, K. Qian, H. Xie, A. Asundi, Two-dimensional digital image correlation for in-plane displacement and strain measurement: a review, Measurement Science and Technology 20 (2009), 062001.
Cílem předmětu je získání znalostí a dovedností potřebných pro pokročilé navrhování konstrukcí zatížených dynamickými účinky. Metody řešení vlastního a vynuceného kmitání konstrukcí pomocí metody konečných prvků. Vlastnosti materiálů při dynamickém namáhání. Dynamická analýza kontinua, šíření vln. Interakce konstrukce a podloží. Přírodní a technická seismicita. Aeroelasticita stavebních konstrukcí, zatížení větrem. Kmitání stavebních konstrukcí - výškové budovy, komíny, stožáry, věže, dopravní konstrukce, základy strojů. Zmenšování dynamických účinků. Základy řešení nelineárních úloh.
[1] Povinná literatura:
[2] Bittnar, Z.-Šejnoha. J.: Numerické metody mechaniky. Vydavatelství ČVUT Praha 1992.
[3] Humar, J.L.: Dynamics of Structures. A.A.Balkema Publishers 2002.
[4] Doporučená literatura:
[5] Sucuoglu,H.-Akkar, S.: Basic Earthquake Engineering, Springer International Publishing 2014.
[6] Elsa,C.: Footbridge Vibration Design. Francis and Taylor 2009.
The objective of this course is to gain knowledge and skills necessary for advanced design of structures subjected to dynamic loading. Eigenvalue analysis and forced vibration analysis using finite element method. Properties of materials subjected to dynamic loading. Dynamic analysis of continuum, wave propagation. Soil-structure interaction. Earthquake and technical seismicity. Aeroelasticity of structures, wind loading. Vibration of structures – high-rise buildings, chimneys, masts, towers, transportation structures, machine foundations. Reduction of dynamic effects. Basic principles of nonlinear analysis.
[1] Povinná literatura:
[2] Bittnar, Z.-Šejnoha. J.: Numerical Methods in Structural Mechanics. Thomas Telford Ltd, 1996, ISBN 978-0727725554
[3] Humar, J.L.: Dynamics of Structures. CRC Press, 2012, ISBN 978-0750647991
[4] Doporučená literatura:
[5] Sucuoglu,H.-Akkar, S.: Basic Earthquake Engineering, Springer International Publishing 2014, ISBN 978-3-31901025-0
Předmět je určen studentům, kteří neměli možnost se seznámit s cíli, úlohami a základními prostředky experimentální analýzy v průběhu bakalářského nebo magisterského studia. Studenti se v rámci předmětu seznámí se základními postupy a principy experimentální analýzy stavebních konstrukcí. Výklad bude obsahovat přehled experimentů zaměřených na zkoušení vlastností základních stavebních materiálů, popis experimentů určených pro sledování klimatických zatížení stavebních konstrukcí, příklady verifikace a identifikace teoretických modelů na základě experimentálních výsledků, experimenty prováděné na fyzikálních modelech ve větrných tunelech pro stanovení účinků větru, experimenty prováděné na fyzikálních modelech na vibračních stolech pro určení účinků zemětřesení, dlouhodobé monitorování stavebních konstrukcí. Výklad bude dále obsahovat principy přípravy, realizace a vyhodnocení statických zatěžovacích zkoušek stavebních konstrukcí a konstrukčních prvků, základní metody zpracování naměřených signálů pro potřeby dynamických zkoušek, principy přípravy, realizace a vyhodnocení dynamických zkoušek včetně experimentální modální analýzy, základy měření a hodnocení účinků vibrací na stavební konstrukce z hlediska prvního mezního stavu únosnosti a na jejich uživatele z hlediska mezního stavu použitelnosti, ukázky praktických úloh.
[1] Povinná literatura: Není předepsána.
[2] Doporučená literatura:
[3] Pirner, M. a Fischer, O.: Dynamika ve stavební praxi, 1. vydání; Informační centrum ČKAIT, Praha, 2010.
[4] Bilčík, J. a Dohnálek, J.: Sanace betonových konstrukcí, 1. vydání; Vydavatelství Jaga group, v.o.s., Bratislava, 2003.
[5] Relevantní články v odborných časopisech indexovaných v databázi Web of Science nebo Scopus.
The course is intended for students who did not have the opportunity to study basic goals, tasks and elementary means of an experimental analysis during the course of the bachelor’s and master’s degree study. Within the course, students will familiarize with basic procedures and principles of the experimental analysis of building and civil engineering structures. The interpretation of the problems will include the overview of testing methods used to determine basic material properties, the description of experiments focused on observation of climate loads, the examples of verification and identification of theoretical models based on experimental results, the experiments realized on physical models for estimation of wind effects in wind tunnels and for investigation of earthquake effect on shake tables, the long term monitoring of building and civil engineering structures. The interpretation will further include the principles of preparation, realization and evaluation of static load tests realized on structural elements or whole structures, the basic methods used for an analysis of measured data obtained during dynamic tests, the principles of preparation, realization and evaluation of dynamic tests including an experimental modal analysis and a dynamic load test, the principles of experiments focused on evaluation and assessment of vibration effects on building structures from the view of the load capacity limit state and on users of building structures from the view of the serviceability limit state, the demonstration of several practical tasks.
[1] Compulsory literature: It is not prescribed.
[2] Recommended literature:
[3] - Maia at al.: Theoretical and Experimental Modal Analysis; Research Studies Press Ltd., John Wiley & Sons Inc., Exeter, 1997.
[4] - Relevant publications in professional journals indexed in Web of Science or Scopus.
Cílem předmětu je prohloubit základní poznatky z experimentální analýzy stavebních konstrukcí získané při předchozím studiu. Výklad bude složen z těchto částí - základní uspořádání měřicí linky používané při experimentech na stavebních konstrukcích, relativní snímače, absolutní snímače, tenzometry, zásady tenzometrických měření, základy stanovení nejistot výsledků měření, experimenty realizované na fyzikálních modelech, základy teorie podobnosti, modelové zákony, experimentální metody pro určení osových sil v táhlech, kabelech a závěsech, praktické příklady realizace (důvod provedení, uspořádání, způsob zpracování výsledků experimentu a základní závěry) statických zatěžovacích zkoušek, dynamických zkoušek a dlouhodobého monitorování stavebních konstrukcí.
[1] Povinná literatura: Není předepsána.
[2] Doporučená literatura:
[3] Pirner, M. a Fischer, O.: Zatížení staveb větrem, 1. vydání; Informační centrum ČKAIT, Praha, 2003.
[4] Pirner, M. a Fischer, O.: Dynamika ve stavební praxi, 1. vydání; Informační centrum ČKAIT, Praha, 2010.
[5] Relevantní články v odborných časopisech indexovaných v databázi Web of Science nebo Scopus.
Studenti budou seznámeni s metodou korelace digitálního obrazu, jejím využití v experimentální mechanice, měřicí linkou, výpočetními algoritmy a interpretací výsledků. Bude podporováno aktivní zapojení studentů při provádění a vyhodnocování experimentů. V případě zájmu budou studenti zapojeni do vývoje nových algoritmů a open-source softwaru. Kromě DIC se studenti seznámí s numerickým modelováním, aby pochopili význam naměřených dat a osvojili si schopnost na výsledky kriticky nahlížet. Součástí bude i představení vysokorychlostních kamer a práce s nimi, včetně pořízení záznamu při experimentu a následné zpracování záznamu.
[1] M. A. Sutton, J. J. Orteu, H. W. Schreier, Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements: Basic Concepts, Theory and Applications, Springer Verlag, 2009.
[2] B. Pan, K. Qian, H. Xie, A. Asundi, Two-dimensional digital image correlation for in-plane displacement and strain measurement: a review, Measurement Science and Technology 20 (2009), 062001.
Cílem je ozřejmit základní vlastnosti anizotropních a heterogenních materiálů, filozofii jejich řešení a způsoby homogenizace. Mikro-, mezo-, makro-, pohled na složené materiály. Hillova teorie kompozitů. Variační formulace, Hashin-Shtrikmanův variační princip, důsledky pro metody homogenizace kompozitů. Vlastní pnutí, Eshelbyho síly, metoda Mori-Tanaka, self-consistent, penalizační metoda. Aplikace, válcové skořepiny, deskostěnové konstrukce, vybrané stavební konstrukce (tunely, zemní konstrukce atd.).
[1] Povinná literatura:
[2] Procházka, P, Základy mechaniky složených materiálů, Academia 2001
[3] Válek, MJ, Procházka PP: Overall material properties of debonding composites, CTU in Prague 2009
[4]
[5] Doporučená literatura:
[6] Procházka, PP, Válek, MJ: Optimization of composite structures CTU in Prague 2012
The aim is to explain basic properties of anisotropic and heterogeneous materials, philosophy of their solution and ways of homogenization. Micro-, meso-, macro-, view of composite materials. Hill's theory of composites. Variation formulation, Hashin-Shtrikman's variation principle, consequences for the methods of homogenization of composites. Tension, Eshelby tractions, Mori-Tanaka method, self-consistent, penalty method. Applications, cylindrical shells, deskframe structures, selected building structures (tunnels, underground constructions, etc.).
[1] Povinná literatura:
[2] V. K. Srivastava, Ulrich Gabbert, Harald Berger: Representative Volume Element Analysis for the Evaluation of Effective
[3] Material Properties of Fiber and Particle Loaded Composites with Different Shaped Inclusions, chapter in: Mechanics of
[4] Time-Dependent Materials and Processes in Conventional and Multifunctional Materials, Volume 3, May 2011
[5] Válek, MJ, Procházka PP: Overall material properties of debonding composites, CTU in Prague 2009
[7] Doporučená literatura:
Principy transmisní a reflexní optické mikroskopie. Polarizace světla a její využití při fázové analýze pevných látek. Technika polarizační optické mikroskopie a její aplikace ve výzkumu stavebních materiálů. Příprava vzorků. Principy elektronové mikroskopie a mikroanalýzy. Generování elektronů a jejich interakce se zkoumanými objekty, detekce a interpretace dílčích sekundárních emisí. Scanovací (SEM) a transmisní elektronová mikroskopie (TEM), prvková mikroanalýza (EDX/WDX) a elektronová difrakce (EBSD-O.I.M.). Přehled nejužívanějších dostupných technik ESEM, EDX, WDX, O.I.M). Aplikace SEM a EDAX ve výzkumu stavebních materiálů. Příprava vzorků. RTG (X-ray) fázová a strukturní analýza. Principy RTG analýzy a její aplikace ve strukturním a fázovém výzkumu stavebních materiálů. Fázová identifikace, přednostní strukturní uspořádání a RTG strukturní analýza deformací materiálů. Příprava vzorků.
[1] Ekertová, L.- Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů. - Elektronová mikroskopie a difrakce. - ACADEMIA.
[2] Kraus, Ivo (2003): Struktura a vlastnosti krystalů. ACADEMIA.
[4] Král, J - Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů - Iontové a speciální metody. - ACADEMIA.
Fundamentals of transmission a reflexion optical microscopy. Polarization of light and its application in the phase study of the materials. The sample preparation for microscopical research. Fundamentals of scannig electron microscopy and microanalysis. Electron sources and eletron interaction with matter, detection of secondary signals and interpretation of secondary emissions. Scannig (SEM) a transmission electron microscopy (TEM), elementary microanalysis (EDS/WDS) a electron diffraction (BESD-O.I.M.). The outline of the most applications SEM, ESEM, EDS, WDS, O.I.M). Implementation of SEM and EDS in material research. The sample preparation. X-ray phase diffraction and structural analysis. The fundamentals of XRD analysis and its application in the structural and phase exploration of construction materials. Phase identiffication, preffered orientational textural arangement and XRD textural analysis of stress and deformation. The sample preparation.
[1] Ekertová, L.- Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů. - Elektronová mikroskopie a difrakce. - ACADEMIA.
[2] Kraus, Ivo (2003): Struktura a vlastnosti krystalů. ACADEMIA.
[4] Král, J - Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů - Iontové a speciální metody. - ACADEMIA.
Předmět pokrývá analytické metody pro víceúrovňové modelování heterogenních materiálů, s důrazem na následující témata: 1. Úvod, shrnutí řídicích rovnicí pružnosti, tenzorový zápis, průměrování 2. Variační principy mechaniky, materiálové symetrie 3. Základní teorie efektivních vlastností, koncentrační faktory, Voigtovy-Reussovy meze 4. Přesné řešení pro dvojfázové kompozity, vyplepšené meze 5. Eshelbyho úloha 6. Odhady efektivních vlastností: řídká aproximace, selfkonzitentní metoda, metoda Mori-Tanaka 7. Vylepšené odhady efektivních vlastností, Hashin-Shtrikmanovy meze 8. Rozšíření na termoelasticitu, vliv počátečních napětí a deformací 9. Rozšíření na stacionární transportní procesy Jednotlivé přednášky budou vedeny v angličtině.
[1] Povinná literatura:
[2] G. J. Dvorak: Micromechanics of composite materials, Springer, 2013
[3] M. Šejnoha and J. Zeman: Micromechanics in practice, WIT Press, 2013
[5] Doporučená literatura:
[6] T. Mura: Micromechanics of defects in solids. Martinus Nijhoff, Dordrecht, 1987
[7] G. W. Milton: Theory of composites, Cambridge University Press, 2002
The course will cover analytical methods for multiscale modeling of heterogenous materials, with emphasis on: 1. Introduction, overview of governing equations of elasticity, tensor notation, and averaging 2. Minimum energy principles, material symmetries 3. Elementary theory of overall moduli, concentration factors, Voigt-Reuss bounds 4. Exact solution for two-phase composites, idea of improved bounds 5. Eshelby problem 6. Approximate evaluation of overall moduli: dilute approximation, self-consistent method, Mori-Tanaka method 7. Improved bounds on overall moduli: Hashin-Shtrikman bounds 8. Thermo-elasticity 9. Extension to stationary transport processes
[1] Povinná literatura:
[2] G. J. Dvorak: Micromechanics of composite materials, Springer, 2013
[3] M. Šejnoha and J. Zeman: Micromechanics in practice, WIT Press, 2013
[5] Doporučená literatura:
[6] T. Mura: Micromechanics of defects in solids. Martinus Nijhoff, Dordrecht, 1987
[7] G. W. Milton: Theory of composites, Cambridge University Press, 2002
V rámci předmětu budou probrány numerické přístupy k modelování heterogenních materiálů, s důrazem na následující témata: 1. Shrnutí metody konečných prvků pro úlohy pružnosti a stacionárního vedení tepla 2. Metoda asymptotického rozvoje pro vedení tepla a pružnosti 3. Numerická homogenizace prvního řádů pro úlohy pružnosti 4. Numerická homogenizace prvního řádů pro úlohy vedení tepla a termoelasticitu 5. Homogenizace nelineárních úloh s aplikacemi na nelineární vedení tepla a pružnost 6. Dvojúrovňové simulace – základní principy a jejich implementace, řešení úloh pružnosti a vedení tepla 7. Redukované modely, kombinace výpočetní homogenizace a mikromechaniky Jednotlivé přednášky budou vedeny v angličtině.
[1] Povinná literatura:
[2] J.C. Michel, H. Moulinec, P. Suquet: Effective properties of composite materials with periodic microstructure: a computational approach, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 172 (1–4), 109–143, 1999
[3] J. Fish: Practical multiscaling, John Wiley & Sons, 2014
[5] Doporučená literatura:
[6] M. Šejnoha and J. Zeman: Micromechanics in practice, WIT Press, 2013
The course will cover numerical methods for multiscale modeling of heterogenous materials, with emphasis on: 1. Overview of the finite element method for elasticity and heat conduction 2. Introduction to the method of asymptotic expansion for heat conduction and elasticity 3. First-order computational homogenization for elasticity 4. First-order computational homogenization for heat conduction and thermo-elasticity 5. Homogenization nonlinear problems -- application to non-linear conduction and elasticity 6. Two-scale simulations -- basic principles and implementation strategy, applications Reduced-order models, combining computational homogenization with micromechanics
[1] Povinná literatura:
[2] J.C. Michel, H. Moulinec, P. Suquet: Effective properties of composite materials with periodic microstructure: a computational approach, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 172 (1–4), 109–143, 1999
[3] J. Fish: Practical multiscaling, John Wiley & Sons, 2014
[5] Doporučená literatura:
[6] M. Šejnoha and J. Zeman: Micromechanics in practice, WIT Press, 2013
Předmět je věnován měření a modelování základních laboratorních zkoušek metodou konečných prvků. Pozornost je zaměřena na popis nelineárního chování zemin s využitím tradičních materiálových modelů. Poznatky získané z jednoduchých modelů laboratorních zkoušek budou využity při modelování vybraných typů geotechnických konstrukcí. Numerické modelování bude provedeno v programu GEO5 MKP. Předmět bude vyučován v českém a anglickém jazyce. Rozpis po týdenních blocích: 1. týden: Chování materiálů v bodě, závislost napětí-deformace, modul pružnosti, Poissonovo číslo, edometrický modul, objemový modul pružnosti, invarianty tenzoru deformace a napětí, nevratné deformace. 2. týden: Úvod do plasticity, metody návratu na plochu plasticity, Mohrův-Coulombův model. 3. týden: Laboratoř: příprava edometrické zkoušky. 4. týden: Obecná deformační metoda na prutech, úvod do MKP na prutech. 5. týden: Laboratoř: příprava smykové zkoušky. 6. týden: Drucker-Pragerův model plasticity, model Cam-Clay. 7. týden: Trojúhelníkový stěnový prvek, lineární úlohy MKP. 8. týden: Formulace nelineárních úloh MKP, Newtonova-Raphsonova metoda. 9. týden: Sestavení numerického modelu edometrické a triaxiální zkoušky z laboratoře. 10. týden: Modely jednoduchých geotechnických konstrukcí (hloubení jámy, pažicí a opěrné zdi, stabilita svahu). 11. týden: Laboratoř: dokončení odečtu měřených veličin, vyjmutí vzorku z přístrojů, vyhodnocení naměřených dat. 12. týden: Nastavení parametrů modelu z naměřených dat a z literatury. 13. týden: Zápočet, informace ke zkoušce.
[1] M. Šejnoha, T. Janda, J. Pruška, M. Brouček: Metoda konečných prvků v geotechnice. Nakladatelství ČVUT, 2015.
[2] ČSN EN ISO 17892-5 Geotechnický průzkum a zkoušení - Laboratorní zkoušky zemin - Část 5: Stanovení stlačitelnosti zemin v edometru.
[3] ČSN CEN ISO/TS 17892-10 Geotechnický průzkum a zkoušení - Laboratorní zkoušky zemin - Část 10: Krabicová smyková zkouška.
The course is devoted to the measurements and modeling of basic laboratory tests using the finite element method. Attention is concentrated on the description of nonlinear response of soil with the help of traditional material models. Knowledge gained from the modeling of simple laboratory tests will be exploited in the analysis of selected geotechnical structures. All numerical simulations will be performed employing the GEO5 FEM software package. Topics covered in individual lectures: 1. week: Material behavior at a material point, stress-strain relationship, modulus of elasticity, Poisson number, bulk modulus, oedometric modulus, invariants of stress and strain tensors, plastic strain. 2. week: Introduction to theory of plasticity, yield surface, stress return mapping, Mohr-Coulomb model. 3. week: Laboratory – running oedometric test. 4. week: General stiffness method, introduction to FEM – application to beams. 5. week: Laboratory – running simple shear test. 6. week: Selected plasticity models - Drucker-Prager model, Cam-clay model. 7. week: Finite elements – three-noded triangle, linear FEM models. 8. week: Solution of nonlinear problems in FEM, Newton-Raphson method. 9. week: Formulation of numerical model of oedometric and triaxial laboratory test. 10. week: Models of simple geotechnical structures (excavation of construction ditch, sheeting and retaining walls, slope stability analysis). 11. week: Laboratory – completing all measurements, removing samples from laboratory devices, evaluating collected data. 12. week: Calibrating material models based on the measured data and data available in literature. 13. week: Course evaluation
[1] D. M. Potts and L. Zdravkovic, Finite element analysis in geotechnical engineering, application. Thomas Telford Publishing, 2001.
[2] D. M. Potts and L. Zdravkovic, Finite element analysis in geotechnical engineering, theory. Thomas Telford Publishing, 1999.
1. Mikrostruktura heterogenních materiálů a jejich popis 2. Obrazová a mikrostrukturní analýza 3. Metody skenovací elektronové mikroskopie SEM a analytické techniky 4. Praktická ukázka SEM a měření (lab.) 5. Nanoindentace a měření vlastností v malém objemu 6. Vyhodnocení elastických a viskoelatických parametrů 7. Praktická ukázka nanoindentoru a měření (lab.) 8. Sférická indentace, plastické parametry materiálu 9. Principy nanomechanické analýzy heterogenních materiálů 10. Dekonvoluce a homogenizace na heterogenních systémech 11. AFM mikroskopie pro 3d mapování povrchu 12. Praktická ukázka AFM a měření (lab.) 13. Propojení měřítek materiálu, víceškálové modelování
[1] .Joseph I. Goldstein, Dale E. Newbury, Joseph R. Michael, Nicholas W.M. Ritchie, John Henry J. Scott, David C. Joy, Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis, Springer 2003.
[2] Bert Voigtländer, Scanning Probe Microscopy: Atomic Force Microscopy and Scanning Tunneling Microscopy (NanoScience and Technology) Springer, 2015
[3] Fischer-Cripps, Anthony C., Nanoindentation, Mechanical Engineering Series, Springer, 2nd ed. 2004, XXII, 264 p.
[4] M L. Oyen, Handbook of Nanoindentation: With Biological Applications, Pan Stanford Publishing, 2010
[5] W.C. Oliver and G.M. Pharr, An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments, Journal of Materials Research, Volume 7 / Issue 06 / 1992, pp 1564-1583
[6] J. Němeček, Nanoindentation of Heterogeneous Structural Materials. 1. ed. Praha: ČVUT v Praze, 2010. 99 p. ISBN 978-80-01-04501-5.
Předmět je určen studentům, kteří neměli možnost se seznámit s numerickými metodami a zejména s metodou konečných prvků během předchozího studia. Je členěn do dvou hlavních částí: - přehled základních rovnic teorie pružnosti, metoda vážených reziduí, silné a slabé řešení, volba aproximačních a testovacích funkcí, - aplikace metody konečných prvků na řešení vybraných problémů inženýrské praxe (1D elasticita, ohýbaný nosník, rošt, úloha jednorozměrného a dvourozměrného vedení tepla) V rámci seminářů budou studenti využívat prototypové implementace v prostředí matlab/octave ilustrující problematiku na vybraných příkladech a diskutovat výsledky. V rámci předmětu budou studenti řešit samostatné nebo týmové úlohy.
[1] Povinná literatura:
[2] Bittnar, Šejnoha: Numerické metody mechaniky I, Vydavatelství ČVUT, 1992
[3] Bittnar, Šejnoha: Numerické metody mechaniky II, Vydavatelství ČVUT, 1992
[5] Doporučená literatura:
The objective of the course is to deliver an introduction to numerical methods for solving partial differential equations, with particular focus on finite element method. It is suitable for students without previous knowledge in the field. It consists of the two main parts: - overview and derivation of fundamental equations for theory of elasticity and heat transfer, introduction to method of weighted residuals, strong and weak solution, choice of approximation and weight functions. - application of finite element and finite difference method to solution of selected problems from engineering practice (1D elasticity, beams, grids on elastic foundation, plates on elastic foundation, 1D and 2D stationary and transient heat transfer). The students will not only understand theoretical aspects of the methods, but will use and further develop prototype implementations in Matlab to understand the algorithmic aspects of the methods. During the seminars, the students will individually or in a small teams solve selected problems, interpret and discuss results.
[1] Fish, Belytschko, A First Course in Finite Elements, Wiley, 2007
[2] Z. Bittnar, J. Šejnoha: Numerical Methods in Structural Mechanics, ASCE Publications, 1996
Cílem předmětu je prohloubit základní poznatky z aplikace metody konečných prvků pro řešení pokročilých problémů (desky, skořepiny, interakce s podložím). Dále budou probírány metody řešení úloh lineární stability a dynamiky (lineární stabilita, vlastní a vynucené kmitání) a úvod do řešení geometricky a materiálově nelineárních úloh (teoretický základ, míry deformace, limitní a bifurkační body na zatěžovací dráze, metody řešení nelineárních úloh, přímá a nepřímá kontrola zatěžovámí). Budou diskutovány algoritmické a implementační aspekty metody konečných prvků. V rámci seminářů budou studenti využívat prototypové implementace v prostředí matlab/octave ilustrující problematiku na vybraných příkladech a diskutovat výsledky. V rámci předmětu budou studenti řešit samostatné nebo týmové úlohy
[1] Povinná literatura:
[2] Bittnar, Šejnoha: Numerické metody mechaniky I, Vydavatelství ČVUT, 1992
[3] Bittnar, Šejnoha: Numerické metody mechaniky II, Vydavatelství ČVUT, 1992
[5] Doporučená literatura:
Cílem je ozřejmit přístupy a metody optimalizace stavebních konstrukcí a s nimi spojené výpočetní modely. Typy optimalizace stavebních konstrukcí, variační formulace, vybrané optimalizační metody, užití moderních numerických metod - MKP, MHP, SPH, semianalytické metody, modely prutových a deskostěnových konstrukcí. Nelineární optimalizace, pružněplastická analýza, vzpěr. Vlastní pnutí, analýza transformačního pole. Aplikace, modelování ocelových mostů, kontaktní problémy (potrubní tahy, zemní svahy, tunelové obezdívky).
[1] Povinná literatura:
[2] Procházka, PP, Válek, MJ: Optimization of composite structures CTU in Prague 2012
[3] Benzoe, MP, Sigmund, O: Topology optimization, Sprinter 2003
The aim is to clarify the approaches and methods of optimization of building structures and their associated computational models. Types of optimization of building structures, variation formulations, selected optimization methods, using modern numerical methods - FEM, BEM, SPH, semianalytical methods, models of rod and plate structures. Nonlinear optimization, plastic analysis, buckling. Eigenparameters, transformation field analysis. Application, modeling of steel bridges, contact problems (piping, slopes, tunnel lining).
[1] Povinná literatura:
[2] Procházka, PP, Válek, MJ: Optimization of composite structures CTU in Prague 2012
[3] Doporučená literatura:
[4] Benzoe, MP, Sigmund, O: Topology optimization, Sprinter 2003
Cílem předmětu je získání znalostí a dovedností potřebných pro řešení sdružených multifyzikálních problémů, jako např. termoelasticita, sdruženeé vedení tepla a vlhkosti, termo-hydro-mechanický problém, elektrodifuze, apod. Nejprve udou shrnuty bilanční rovnice a konstitutivní vztahy vybraných sdružených multifyzikálních úloh. Následuje diskretizace v prostoru a v čase (Galerkinova-Bubnovova metoda, Galerkinova-Petrovova metoda, zobecněné lichoběžníkové pravidlo, atd.). Řešení soustav lineárních algebraických rovnic z MKP (využití symetrie a řídkosti, přímé metody, iterační metody). Řešení soustav nelineárních algebraických rovnic (Newtonova-Raphsonova metoda, metoda délky oblouku). Využití paralelních počítačů pro řešení rozsáhlých úloh pomocí metody rozložení oblasti na podoblasti.
[1] Povinná literatura:
[2] R. Černý, P. Rovnaníková: Transport Processes in Concrete. Spon Press, New York, 2002.
[3] Z. Bittnar, J. Šejnoha: Numerické metody mechaniky I. Vydavatelství ČVUT Praha 1992.
[4] Z. Bittnar, J. Šejnoha: Numerické metody mechaniky II. Vydavatelství ČVUT Praha 1992.
[5] Doporučená literatura:
[6] O.C. Zienkiewicz, R.L. Taylor: The Finite Element Method. Volume 1. Butterworth-Heinemann, Oxford, 2000.
[7] O.C. Zienkiewicz, R.L. Taylor: The Finite Element Method. Volume 2. Butterworth-Heinemann, Oxford, 2000.
The aim of the course is to solve coupled multiphysics problems, e.g. thermoelasticity, coupled heat and moisture transfer, thermo-hydro-mechanical problem, electordiffusion, etc. First, the balance equations together with constitutive laws will be summarized for selected coupled multiphysics problems. Discretization in space and time (Galerkin-Bubnov method, Galerkin-Petrov method, generalized trapezoidal rule, etc.) will follow. Solution of systems of linear algebraic equations obtained after discretization (the use of symmetry and sparsity, direct methods, iterative methods). Solution of systems of nonlinear algebraic equations (Newton-Raphson method, the arc-length method). Utilization of parallel computers for solution of large problems based on domain decomposition methods.
[1] Lewis, R.W. and Schrefler, B.A.: The Finite Element Method in the Static and Dynamic Deformation and Consolidation of Porous Media. John Wiley & Sons, Chichester, England, 2000.
[2] Qun Zhang Song Cen, Multiphysics Modeling: Numerical Methods and Engineering Applications, 1st Edition ISBN: 9780124077096, Academic Press, 2015.
[3] Idelsohn S.R. ed. Numerical Simulations of Coupled Problems in Engineering, Springer, 2019.
Předmět je zaměřen na systematický popis nelineárního mechanického chování homogenních i heterogenních materiálů: Formulace konstitutivních rovnic základních materiálových modelů (pružnoplastického, vazkopružného, progresivně se porušujícího materiálu). Matematické modely heterogenních materiálů (základy mezomechaniky). Základy lineární lomové mechaniky (faktor intenzity napětí, energetické kritérium stability lokální trhliny, další kritéria). Základy nelineární lomové mechaniky (trhlina s lokalizovanou zónou plasticity, model kohezivní trhliny, rozměrový efekt). Základy teorie únavových procesů.
The course focuses at systematic description of nonlinear mechanical behavior of homogeneous and heterogeneous materials: Formulation of constitutive equations of fundamental material models (elastoplastic, viscoelastic, progressive damage). Mathematical models of heterogeneous materials (fundamentals of mesomechanics). Fundamentals of linear fracture mechanics (stress intensity factor, energetic criterion of local crack stability, other criteria). Fundamentals of nonlinear fracture mechanics (crack with localized plastic zone, cohesive crack model, size effect). Fundamentals of the theory of fatigue processes.
Látka je rozdělena do tří tematických celků: (i) Důležité vztahy a věty z teorie pravděpodobnosti a matematické statistiky, (ii) Metody analýzy spolehlivosti konstrukcí (analytické a simulační), (iii) Pokročilé metody spolehlivostní analýzy využívající bayesovské inference ve spojení s metodami MCMC. Rozpis po týdenních blocích: 1:Základní vztahy, pojmy a definice, 2. Vybraná rozdělení pravděpodobnosti a důležité nerovnosti, 3. Transformace hustoty pravděpodobnosti (jedna a více proměnných), 4. Spolehlivost jednoduchých konstrukcí, 5. Vývoj spolehlivosti v čase, 6. Spolehlivostní modely a metody řešení, 7. Obnovované systémy, 8. Uplatnění teorie v normách EC, 9. Analytické metody řešení spolehlivosti, 10. Simulační metody, 11. Simulace typu Monte Carlo, 12. Vzorkování MCMC (Markov chain-Monte Carlo, Bayesova statistická metoda).
[1] S. S. Rao: Reliability-Based Design, McGraw Hill, Inc. New York, 1992
[2] V. V. Bolotin: Použití metod teorie pravděpodobnosti a teorie spolehlivosti při navrhování konstrukcí, SNTL Praha, 1978
[3] I. Elishakoff: Probability Theory of Structures, Dover Publication , New. York, 1999
[4] O. Ditlevsen, H. O. Madsen: Structural Reliability Methods, John Wiley & Sons, Chichester, 1996
In this course, which is taught exclusively in English, attention is paid to the structure of a scientific or technical paper, to grammatical and stylistic aspects and to the creative scientific writing process from manuscript preparation up to its publication (including the selection of an appropriate journal and the manuscript submission and review process). Other topics covered in the course include effective search for and processing of information sources in a network environment, exploitation of library, open-access and other resources and tools, citation rules and publication ethics. Students get acquainted with citation managers, manuals of style, typesetting rules and tools for the preparation of a technical manuscript in LaTeX. Basic information on bibliometric tools and evaluation of scientific output is also provided.
[1] • Lecture notes and support materials prepared by the instructors
[2] • Strunk, W. and E. B. White. The Elements of Style. London: Macmillian, 1999.
[3] • Turabian, K. and W. A. Booth. Manual for Writers of Research Papers, Theses, and Dissertations: Chicago Style for Students and Researchers. 8th ed. Chicago: University of Chicago Press, 2013.
[4] • Alley, M. The Craft of Scientific Presentations: Critical Steps to Succeed and Critical Errors to Avoid. New York, NY: Springer, 2007.
Materiálová nelinearita, mezní únosnost, křehký a plastický materiál. Mezní stav únosnosti, přírůstková metoda, tuhoplastická analýza, příklady. Přírůstková metoda a metoda počátečních napětí, limitní bod. Aplikace na ocelové prutové a deskostěnové konstrukce. Geometrická nelinearita: Základy teorie konečných deformací. Malé deformace a konečné rotace. Metody řešení soustav nelineárních rovnic metody konečných prvků.
[1] Povinná literatura:
[2] Bittnar, Z. , Šejnoha, J. Numerical methods in structural mechanics, ASCE Press-Thomas Telford, 1996
[3] Plešek, J. Nelineární mechanika kontinua s příklady, Ústav termomechniky ČSAV a Strojní fakulta ČVUT, 2015
[5] Doporučená literatura:
Analýza staticky určitých a staticky/deformačně neurčitých konstrukcí, zahrnující výpočet účinků pohyblivého zatížení, napjatost tenkostěnných otevřených průřezů, napjatost stěn a desek, maticovou formu deformační metody, principy metody konečných prvků, výpočet pružného podloží a stability konstrukcí.
Povinná literatura:
[1] Konvalinka, P. a kol.: Analýza stavebních konstrukcí - elektronické skriptum ČVUT, Praha 2018
[2] Kytýr, J. a Kadlčák, J.: Statika stavebních konstrukcí I, Nakladatelství VUTIA Brno, 1998, ISBN 90-214-1204-6
[3] Kytýr, J. a Kadlčák, J.: Statika stavebních konstrukcí II, Nakladatelství VUTIA Brno, 2011, ISBN 978-80-214-3428-8
Doporučená literatura:
[4] Šejnoha J., Bittnarová J.: Pružnost a pevnost 10, ČVUT, Praha 1996
[1] @@Studijní materiály zadává vedoucí bakalářské práce popř. konzultant
in accordance with a thesis proposal
[1] in accordance with the specification
dle zadání
[1] dle zadání
dle zadání
[1] dle zadání
in accordance with the thesis proposal
[1] in accordance with the specification
Introduction to modern conservation criteria. General concepts. Structural conservation and restoration. Construction techniques and structural components: masonry and earth. Construction techniques and structural components: timber and mixed systems. Construction techniques and structural components: metals. The use of metals in historical construction. Introduction to 20th century heritage structures. Structural concrete across 20th century. Overall structural arrangements in history. Ancient rules and classical approaches. Limit analysis: the static and the kinematic approach. Damage and collapsing mechanisms in historical structures: gravity and soil settlements; construction defects. Damage and collapsing mechanisms in historical structures: environmental and anthropogenic actions. History of conservation. The Athens Charter and the Venice Charter. Modern structural restoration practice. The application of conservation criteria in practice. Diagnosis, safety evaluation and design of intervention. Examples. Discussion of analysis and restoration of real heritage structures.
[1] Online materials provided by lecturers.
[2] ICOMOS: Recommendations for the analysis, conservation and structural restoration of architectural heritage. International Scientific Committee for Analysis and Restoration of Structures of Architectural Heritage, 2001.
[3] Croci, G.:The conservation and structural restoration of architectural heritage. Southampton, Computational Mechanics Publications, 1998.
[4] Giuffre, A.: Safety and conservation of historical centers (in Italian). Bari, Editori Laterza, 1993
General methodology for inspection and diagnosis. Documentation of historic structures, typical damage and visual inspections. Soils and rocks in situ investigation and monitoring. In situ investigation of timber, steel and concrete structures. In situ NDT and MDT for masonry structures. Complementarily of NDT and MDT and case studies presentation. Laboratory load tests and in situ load tests. Monitoring of historic structures. Monitoring analysis and cyclic effects. Modal testing of historic structures. Structural assessment.
[1] Inspection and Diagnosis of Historic Structures - Technical Notes, ITAM 2007.
[2] Feilden B.M.: Conservation of Historic Buildings - Third Edition, Architectural Press 2003.
[3] Drdácký M., ed.: European Research on Cultural Heritage: State-of-the-Art Studies, Vol.3 (Historic Materials and their Diagnostics, Historic Structures and their Monitoring, ITAM 2004.
[4] Camuffo D.: Microclimate for Cultural Heritage, Elsevier, 1998.
This unit is composed of three main parts, as follows: Field trips with presentations on case studies. Seminars on conservation subjects not addressed in the course. Analysis of case studies in groups of 3 to 5 students. Within this unit, students have to develop the inspection, diagnosis, stability analysis, design project, monitoring and maintenance plans of a case study.
[1] Technical books and journals depending on a specific topic.
Fundamentals of transmission and reflexion optical microscopy. Polarization of light and its application in the phase study of materials. The sample preparation for microscopical research. Fundamentals of scannig electron microscopy and microanalysis. X-ray phase diffraction and structural analysis. The fundamentals of XRD analysis and its application in the structural and phase exploration of building materials.
[1] 1.Ekertová, L.- Frank, L.: Metody analýzy povrchů. - Elektronová mikroskopie a difrakce. - ACADEMIA, 2003., 2.Kraus, Ivo: Struktura a vlastnosti krystalů. ACADEMIA, 2003., 3.Král, J., Frank, L.: Metody analýzy povrchů - Iontové a speciální metody. -ACADEMIA, 2003., ., EMIA.ACADEMIAACADEMIA., Král, J - Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů - Iontové a speciální metody. - ACADEMIA.,
The course is aimed at an overview of numerical optimization methods applicable not only in the Civil Engineering area. The emphasis is put more on the introduction of driving principles, however, practical applications in MATLAB environment are also conducted during exercises.
Povinná literatura:
[1] Search Methodologies: Introductory Tutorials in Optimization and Decision Support Techniques, E. K. Burke, G. Kendall (Editors), Springer, 2014, ISBN 978-1-4614-6940-7.
[2] A. E. Eiben, J. E. Smith. Introduction to Evolutionary Computing. Springer, 2003, ISBN 978-3-662-05094-1.
[3] J. Dréo, A. Pétrowski, P. Siarry, E. Taillard, A. Chatterjee. Metaheuristics for Hard Optimization: Methods and Case Studies. Springer, 2005, ISBN 978-3-540-30966-6.
[4] Weise, Thomas, et al. "Why is optimization difficult?" Nature-Inspired Algorithms for Optimisation. Springer Berlin Heidelberg, 1-50, 2009, ISBN 978-3-642-00267-0.
V předmětu se studuje vedení tepla a rozložení teploty po konstrukci. Zdrojem tepla je požár. Změny teploty se projeví v mechanické odezvě konstrukce. V předmětu jsou podrobně studovány deformace a vnitřní síly způsobené změnami teploty. Na závěr je věnována pozornost výbuchům. Jejich účinky jsou aplikovány na soustavy s jedním stupněm volnosti.
Povinná literatura:
[1] Z. Bittnar, J. Šejnoha: Numerické metody mechaniky I. Vydavatelství ČVUT, 1992.
[2] Z. Bittnar, J.Šejnoha: Numerické metody mechaniky II. Vydavatelství ČVUT, 1992.
[3] M. Baťa, V. Plachý, F. Trávníček: Dynamika stavebních konstrukí. SNTL/ALFA, Praha 1987.
Doporučená literatura:
[4] Z. Bittnar, J. Šejnoha: Numerical methods in structural mechnaics. ASCE Press & Thomas Telford, 1996.
[5] R. Lewis, P. Nithiarasu, K. Seetharamu: Fundamentals of the Finite Element Method for Heat and Fluid Flow, John Wiley \& Sons, Ltd. 2004.
Overview of direct stiffness method of structural mechanics. Weak solution of one-dimensional elasticity equations. Galerkin method, principle of the Finite Element method. Steady state heat conduction in one dimension. Two-dimensional heat conduction problem, triangular finite elements. Two-dimensional elasticity problems. Thin beams. Convergence of FEM, error estimates.
[1] [1] J. Fish and T. Belytschko: A First Course in Finite Elements, John Wiley & Sons, 2007
[2] [2] P. Krysl: A Pragmatic Introduction to the Finite Element Method for Thermal and Stress Analysis, World Scientific Press, 2006
[3] [3] Course webpage at http://mech.fsv.cvut.cz/~zemanj/index.php?id=teaching#nas
Předmět se zabývá základní elastoplastickou analýzou průřezů a konstrukcí. Jednoosá napjatost - vliv teploty, staticky neurčité případy, přetvoření prutu, rozdělení napětí. Ohyb prutu - prostý a šikmý ohyb, kombinace s osovou silou, napětí, jádro průřezu. Ideálně elastoplastický model materiálu pro jednoosou napjatost, mezní plastický stav průřezů a konstrukcí. Stabilita prutů, perfektní a imperfektní prut. Rovinná napjatost - transformace napětí, hlavní napětí, Mohrova kružnice, hlavní napětí. Smykové napětí - smyk za ohybu, kroucení nedeplanujících průřezů.
Doporučená literatura:
[1] M. Jirásek, V. Šmilauer, J. Zeman: Pružnost, pevnost, plasticita. Elektronická verze skript, 2017
[2] Bittnarová J. a kol.: Pružnost a pevnost. Příklady, Ediční středisko ČVUT, Praha 2008
[3] Šejnoha J., Bittnarová J.: Pružnost a pevnost, Ediční středisko ČVUT, Praha 2006
[4] Šmiřák S.: Pružnost a plasticita I, PC‐DIR, Brno 1999
1. Předpoklady teorie pružnosti. Trojrozměrné těleso: Přemístění, deformace, napětí. Geometrické, statické a materiálové rovnice. 2. Základní typy namáhání prutů. Prut namáhaný tahem a tlakem. 3. Jednoduchý ohyb. Hypotéza o zachování rovinnosti průřezu. Rozdělení deformace a napětí na průřezu. Ohybový moment jako výslednice normálového napětí. Vztah mezi ohybovým momentem a křivostí. Pružný průřezový modul. Vliv teploty na ohyb. 4. Normálové napětí v průřezu při šikmém ohybu a kombinaci normálové síly a ohybových momentů. Jádro průřezu. 5. Diferenciální rovnice ohybové čáry a okrajové podmínky. Výpočet průhybů řešením této rovnice. Vliv teplotních změn a posunů/pootočení podpor. 6. Test I. 7. Smykové napětí při ohybu. 8. Volné kroucení masivních prutů a tenkostěnných prutů s průřezem otevřeným a uzavřeným. 9. Pružnoplastický a plastický stav průřezu ohýbaných prutů. 10. Stabilita tlačeného prutu. 11. Test II. Ohyb desek - základní předpoklady, veličiny a vztahy. 12. Stěny a rovinná napjatost - základní předpoklady, veličiny a vztahy. 13. Opakování, rezerva.
Povinná literatura:
[1] Šejnoha J., Bittnarová J.: Pružnost a pevnost 10. Vyd. ČVUT Praha 2003. ISBN: 80-01-02742-2.
Doporučená literatura:
[2] Šejnoha J., Bittnarová J.: Pružnost a pevnost 20. Vydavatelství ČVUT Praha 2003. ISBN: 80-01-02709-0.
[3] Bittnarová a kol.: Pružnost a pevnost. Příklady. Vydavatelství ČVUT Praha 2003. ISBN: 80-01-02743-0.
[4] Bittnarová a kol.: Pružnost a pevnost 20. Příklady. Vydavatelství ČVUT Praha 2004. ISBN: 80-01-03082-2.
[5] Megson T. H. G.: Structural and Stress Analysis. Jordan Hill, UNITED KINGDOM: Elsevier Science & Technology 2005. ISBN: 978-0-08-045534-1.
Studijní pomůcky:
[6] Studijní opory připravené vyučujícími dostupné online. https://mech.fsv.cvut.cz/homeworks/student/
[7] http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/index.php/Department_of_Mechanics:_Student%27s_corner
Viskoelasticita, modely pro dotvarování a smršťování betonu. Teorie plasticity, principy mezní analýzy konstrukcí. Lomová mechanika. Mechanika poškození.
Povinná literatura:
[1] Jirásek, M., Zeman, J.: Přetváření a porušování materiálů, ČVUT, Praha 2006, ISBN 80-01-03555-7.
Doporučená literatura:
[2] Bittnar, Z., Šejnoha, J.: Numerické metody mechaniky 1 a 2, Vydavatelství ČVUT, Praha 1992, ISBN 80-01-00855-X a 80-01-00901-7.
[3] Jirásek, M., Bažant, Z.: Inelastic Analysis of Structures, Chichester: Wiley, 2001, ISBN 9780471987161.
[4] Bažant, Z.P.; Jirásek, M.: Creep and Hygrothermal Effects in Concrete Structures, Dordrecht: Springer, 2018, ISBN 978-94-024-1136-2.
V kurzu se studenti seznámí se základními principy mechaniky a jejich užitím při výpočtu napětí v prutech a stability prutů. Dále bude zmíněna typologie stěn a desek včetně zatížení a základních předpokladů pro řešení konstrukcí na počítači.
Povinná literatura:
[1] Bittnarová, Šejnoha: Pružnost pevnost přednášky, 2006, ISBN:80-01-02742-2
[2] Bittnarová, Fajman, Kalousková, Šejnoha: Pružnost Pevnost 10 cvičení, 2000, ISBN:80-01-01635-8
[3] Bittnarová, Fajman, Kalousková, Šejnoha: Pružnost Pevnost 20 cvičení, 2000, ISBN:80-01-01835-0
[4] Fajman, Kruis: Zatížení a spolehlivost,2008, ISBN:978-80-01-04112-3
Introduction to conservation and restoration of materials. Historical materials: identification, types and classification. Binders and mortars. Degradation of historic materials: physical, chemical and biological actions. Degradation of historic materials: disasters and anthropogenic actions. Salts in stone and masonry. Cleaning of façades. Repair materials and techniques. Consolidation of degraded brick and masonries. Consolidation of degraded mortar and plaster and interaction with fixed artistic heritage. Protective and coating layers. Restoration and conservation of wood. Deterioration and conservation of metals. Deterioration and conservation of 20th century heritage concrete and modern materials. Technical excursion. Laboratory works and in-situ investigations.
[1] Restoration and Conservation of Materials - Technical Notes, ITAM 2007.
[2] Andrew C.: Stonecleaning, Historic Scotland, 1994.
[3] Henry A., ed.: Stone Conservation, Donhead, 2006.
[4] Hughes J., Válek J.: Mortars in Historic Building, Historic Scotland, 2003.
Introduction to repair and strengthening. Strengthening of foundations. Discussion of load transfer and long term effects. Strengthening of concrete structures. Strengthening of metal structures. Design of timber structures. Strengthening of timber structures. Design of masonry structures. Strengthening of masonry structures. Strengthening solutions.
[1] Ross P.: Appraisal and Repair of Timber Structures, Thomas Telford, 2002.
[2] Agocs Z., Ziolko J., Vičan J., Brodňanský J.: Assesment and Refurbishment of Steel Structures, Spon Press, 2005.
[3] Vašek M., Sanace ocelových konstrukcí, DOST-T ČKAIT, 2005,1999.
Aims, chalenges and difficulties in the modeling and analysis of historical structures. Governing equations of the mechanics of continuum. The finite element method. Elasto-plastic constitutive models. Geometrical nonlinearity. Solution procedures for non-linear incremental FE analysis. Damage mechanics, smeared crack models. Applicability of continuum mechanics. Blocky limit analysis of masonry. Demonstration of modelling of real structures and examples.
[1] Shames I.H., Dym C.L.: Energy and Finite Element Methods in Structural Engineering, Taylor & Francis 1991.
[2] Jirásek M., Bažant Z.: Inelastic Analysis of Structures, John Willey & Sons, Ltd 2002.
[3] Bathe K.J.: Finite Element Procedures, Prentice Hall, 1996.
Introduction to earthquake engineering. Elements of seismology and seismicity. Elements of seismic hazard analysis. Dynamic analysis of single-degree-of-freedom systems. Dynamic analysis of multi-degree-of-freedom systems. Dynamic analysis of structures using the finite element method. Response spectrum analysis of linear multi-degree-of-freedom systems. Response history analysis of linear multi-degree-of-freedom systems. Non-linear dynamic and static analysis of structures. Earthquake-resistant design of buildings. Structural dynamics in building codes. Elements of soil dynamics. Damage and collapsing mechanisms in existing (particularly historical) structures. Introduction to innovative earthquake-resistant systems.
[1] Chopra A.K.: Dynamics of Structures: Theory and Applications to Earthquake Engineering, 2nd Edition. Prentice Hall 2001.
[2] Ansal A.: Recent Advances in Earthquake Geotechnical Engineering and Microzoanation, Kluwer Academic Publishers, 2004.
Focus on complex approach to practic design, analysis and optimalization of multi-storey or long-span building structures, or their reconstruction. Analysis of load, functional and technologic requirements, design of load-bearing system alternatives including foundations, preliminary bearing elements dimensions calculation, choice of most suitable version. Detailed statical design of chosen version, calculation, technical report and drawings. Check of bearing and non-bearing structures interaction and assembly techniques. Public presentation.
[1] [1] Foster Jack Strond: Structure and Fabric, Parts I - III, Longman 1994
[2] [2] Barritt C.M.H.: Advanced Building Construction, Vol 1 - 4, Longman
[3] 1991
1. Úvod, statika hmotného bodu. 2. Výpočet reakcí tuhé desky a prostorové konzoly. 3. Reakce složených soustav, spojité zatížení 4. Příhradové konstrukce. 5. Vnitřních sil na přímých nosnících. 6. Analýza průběhu vnitřních sil na přímých nosnících, Schwedlerovy věty. 7. Analýza průběhu vnitřních sil na prostorové konzole. 8. Zápočtový test. 9. Analýza průběhu vnitřních sil na šikmých a lomených nosnících. 10. Analýza průběhu vnitřních sil na složených soustavách. 11. Těžistě a momenty setrvačnosti pro složené průřezy. 12. Hlavní centrální osy setrvačnosti a elipsa setrvačnosti složených průřezů. 13. Opakování problematických úloh.
Povinná literatura:
[1] V. Kufner a P. Kuklík. Stavební mechanika 10. Vyd. 2. Praha: ČVUT, 2000. 166 s. ISBN 80-01-02215-3.
[2] V. Kufner a P. Kuklík. Stavební mechanika 20. Vyd. 2. Praha: ČVUT, 2001. 137 s. ISBN 80-01-02346-X.
[3] Jíra, D. Jandeková, A. Hlobilová, E. Janouchová a L. Zrůbek: Sbírka příkladů stavební mechaniky, Praha: ČVUT, 2017. 116 s. ISBN 978-80-01-06301-9, URL: http://mech.fsv.cvut. cz/wiki/index.php/File:Sbirka_prikladu_SUK.pdf
Doporučená literatura:
[4] V. Kufner a P. Kuklík. Stavební mechanika 30. 1. vyd. Praha: ČVUT, 1998. 159 s. ISBN 80‐01‐01893‐8.
[5] P. Kabele, M. Polák, D. Rypl a J. Němeček: Stavební mechanika 1. Příklady, ČVUT, 2009. 81 s. SBN: 978-80-0104-282-3
Studijní pomůcky:
[6] http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/index.php/Department_of_Mechanics:_Student's_corner
Předmět se zabývá základní elastickou analýzou staticky neurčitých konstrukcí. V první části se zavádí energie deformace, princip virtuálních sil, přetvoření na staticky určitých konstrukcích. Maxwellova a Bettiho věta. Silová metoda a její aplikace na staticky neurčité příhradové konstrukce, spojité nosníky, rámy, uzavřené rámy. Symetrické konstrukce se symetrickým a antimetrickým zatížením. Vliv účinků teploty a předepsaných přemístění podpor. Matice poddajnosti konstrukce. Druhá část předmětu probírá princip virtuálních posunů a deformační metodu. Matice tuhosti prutu, nesilové účinky, statická kondenzace, matice tuhosti konstrukce a lokalizace. Počítačové řešení základních typů konstrukcí. Třetí část předmětu se zabývá analýzou desek a zjednodušenými metodami řešení křížem pnutých desek.
Doporučená literatura:
[1] P. Konvalinka et al.: Analýza stavebních konstrukcí - příklady, ČVUT, 2009
[2] Kufner, P. Kuklík: Stavební mechanika 30, ČVUT, 1998
[3] P. Kuklík, V. Blažek, V. Kufner: Stavební mechanika 40, ČVUT, 2002
[4] J. Kadlčák, J. Kytýr: Statika stavebních konstrukcí II., VUTIUM, 2009
[5] T.H.G. Megson: Structural and Stress Analysis, Elsevier, 2005
1. Úvod, základní pojmy, Newtonovy zákony, síla. 2. Statika hmotného bodu, svazek sil. 3. Soustava sil, výpočet reakcí tuhé desky. 4. Spojitá zatížení, reakce složených soustav. 5. Příhradové konstrukce, základní způsoby výpočtu vnitřních sil (metoda styčných bodů, průsečná metoda). 6. Vnitřní síly, vnitřní síly na přímém prutu. 7. Reakce a vnitřní síly prostorové konzoly. 8. Vnitřní síly na lomeném a šikmém nosníku 9. Vnitřní síly na složených soustavách I. 10. Výpočet vnitřních sil na složených soustavách - prohloubení znalostí výpočtu. 11. Rovinné geometrické útvary I (výpočet polohy těžiště, statického momentu průřezu). 12. Rovinné geometrické útvary II (výpočet momentů setrvačnosti, stanovení elipsy setrvačnosti). 13. Analýza napětí na prutu namáhaném normálovou silou a momentem.
Povinná literatura:
[1] Kabele P., Polák M., Rypl D., Němeček J., Stavební mechanika 1 - Příklady, Vydavatelství ČVUT, Praha 2009
[2] Kufner V., Kuklík P.: Stavební mechanika 10, Vydavatelství ČVUT, Praha 2002
[3] Kabele, Polák, Rypl, Němeček, Stavební mechanika 1, Příklady, ČVUT, 2009.
Studijní pomůcky:
[4] Stránky předmětu SMR1 v systému Student https://mech.fsv.cvut.cz/student
1. Princip virtuálních prací. 2. Výpočet přetvoření konstrukcí s využitím principu virtuálních prací. 3. Bettiho a Maxwellova věta. 4. Základní principy silové metody, využití principu PVP. 5. Výpočet vnitřních sil na přímém nosníku pomocí silové metody. 6. Silová metoda a její použití na staticky neurčité konstrukci. 7. Redukční věta. 8. Rovinný rám, výpočet vnitřních sil pomocí silové metody. 9. Silová metoda, příhradové konstrukce, využití symetrie. 10. Odvození matice tuhosti prutu, princip virtuálních posunů. 11. Deformační metoda, zjednodušená deformační metoda na staticky neurčitých konstrukcích. 12. Zjednodušená deformační metoda (ZDM) výpočet vnitřních sil na spojitých nosnících. 13. ZDM, výpočet vnitřních sil na rovinných rámových konstrukcích.
Povinná literatura:
[1] Kufner, Kuklík, Stavební mechanika 30, ČVUT, 2003.
[2] Kuklík, Blažek, Kufner, Stavební mechanika 40, 2002.
[3] Šejnoha, Bittnarová, Pružnost a pevnost, ČVUT, 2004.
Studijní pomůcky:
[4] Studijní podklady předmětu SMR 2 na stránce, https://mech.fsv.cvut.cz/student
Síly v bodě, síly působící na těleso a desku, moment síly k bodu, k ose. Soustavy sil. Podepření tělesa a desky, reakce. Složené soustavy v rovině. Příhradové konstrukce. Výpočet reakcí principem virtuálních prací.
Povinná literatura:
[1] Jíra, A. a kolektiv: Sbírka příkladů stavební mechaniky. ČVUT, Praha, 2019, ISBN:978-80-01-06301-9 (v současnosti dostupná online na:http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/images/6/67/Sbirka_prikladu_SUK.pdf).
[2] Kabele P., Polák M., Rypl D., Němeček J.: Stavební mechanika 1 - Příklady, Česká technika - nakladatelství ČVUT, Praha, 2014, ISBN 978-80-01-05604-2.
[3] Kufner V., Kuklík P.: Stavební mechanika 10, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01398-7.
[4] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 30, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01893-8.
Doporučená literatura:
[5] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 20, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01523-8.
[6] Beer F. P., Johnston Jr. E. R., Mazurek D.: Vector Mechanics for Engineers: Statics 11th Edition, McGraw-Hill Education, 2016, ISBN 978-0077687304.
Studijní pomůcky:
[7] Studijní materiály na stránkách katedry: https://mech.fsv.cvut.cz/student/
Vnitřní síly a jejich průběhy na rovinných prutových konstrukcích a složených soustavách. Vnitřní síly a jejich průběhy na prostorové prutové konstrukci. Definice normálového napětí a předpoklady o jeho rozložení v průřezu. Geometrie hmot a rovinných obrazců, těžiště a momenty setrvačnosti.
Povinná literatura:
[1] Jíra, A. a kolektiv: Sbírka příkladů stavební mechaniky. ČVUT, Praha, 2019, ISBN:978-80-01-06301-9 (v současnosti dostupná online na:http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/images/6/67/Sbirka_prikladu_SUK.pdf).
[2] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 20, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01523-8.
[3] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 30, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01893-8.
[4] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 10, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01398-7.
Doporučená literatura:
[5] Beer F. P., Johnston Jr. E. R., Mazurek D.: Vector Mechanics for Engineers: Statics 11th Edition, McGraw-Hill Education, 2016, ISBN 978-0077687304.
Studijní pomůcky:
[6] Studijní materiály na stránkách katedry: https://mech.fsv.cvut.cz/student/
Deformační a silová metoda pro řešení reakcí a vnitřních sil na staticky neurčitých prutových a příhradových konstrukcích. Výpočet přemístění prutových a příhradových konstrukcí pomocí principu virtuálních prací. 1. Opakování. Základní myšlenka deformační metody (DM). 2. Zjednodušená deformační metoda (ZDM) - Řešení rovinných rámů s neposuvnými styčníky. Formalizace. Výpočet průhybů. 3. ZDM - Snížení počtu neznámých při kloubovém připojení prutu ke styčníku (statická kondenzace). Řešení rovinných rámů s posuvnými patry/sloupy. 4. DM - Staticky neurčitý tah-tlak. Řešení staticky neurčitých příhradových konstrukcí. 5. Obecná deformační metoda (ODM) - řešení rovinných rámů. 6. Test I. 7. ODM - Rovinné rámy, vliv předepsaných přemístění podpor a teplotních změn. 8. ZDM a ODM - Shrnutí. Využití symetrie. Statická analýza rovinných prutových konstrukcí pomocí výpočetních programů. 9. Princip virtuálních prací - úvod. 10. Silová metoda (SM) - Princip silové metody, volba základní soustavy, řešení rovinných rámů a příhradových soustav, kontrola výsledků. 11. Test II. 12. SM - Řešení příhradových konstrukcí. 13. Opakování, rezerva.
Povinná literatura:
[1] Kufner V., Kuklík P.: Stavební mechanika 30. Vydavatelství ČVUT Praha 1998. ISBN: 80-01-01893-8.
Doporučená literatura:
[2] Kuklík P., Blažek V., Kufner, V.: Stavební mechanika 40. Vydavatelství ČVUT Praha 2002. ISBN: 80-01-02450-4.
[3] Jirásek M., Konvalinka P.: Statika stavebních konstrukcí I. Vydavatelství ČVUT Praha, 1989.
[4] Bittnar Z., Jirásek M., Konvalinka, P.: Statika stavebních konstrukcí II: Příklady. Vydavatelství ČVUT Praha, 1992. ISBN:80-01-00772-3.
[5] Megson T. H. G.: Structural and Stress Analysis. Jordan Hill, UNITED KINGDOM: Elsevier Science & Technology 2005. ISBN: 978-0-08-045534-1.
Studijní pomůcky:
[6] Studijní opory připravené vyučujícími dostupné online. https://mech.fsv.cvut.cz/homeworks/student/
[7] http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/index.php/Department_of_Mechanics:_Student%27s_corner7
Displacement method for planar frames and gridworks. Extreme effects of live load, influence lines. Stress and strain tensors, traction vector, principal stresses an directions, material strength. Finite element principles and techniques, error of the finite element solutions. Prerequisities: The force and slope deflection methods for statically indeterminate planar frames and trusses, elementary elasticity, stresses and strains in beams, Hooke's law. 13 credits in structural mechanics and elasticity is a reasonable minimum to enter the course.
Povinná literatura:
[1] Řeřicha Petr: Structural mechanics 40, statically indeterminate structures, CTU Prague, 2003, p.77, ISBN 80-01-02780-5,
Doporučená literatura:
[2] Ugural Ansel C. and Fenster Saul K.: Advanced strength and applied elasticity. (4/E) Prentice-Hall, 2000,560pp, ISBN 0-13-047392-8
The principal objective of the course is to familiarize students with basic principles of mechanics such as equilibrium and equivalency applied to statically determined structures 1. Concurrent forces - definition of force, basic theorems and axioms, equilibrium, equivalency 2. Concurrent forces - resultants by rectangular components 3. Statics of particles - free-body diagrams, equilibrium of rigid particles 4. General system of forces - resultant forces and resultant moments, cross product, scalar product 5. General system of forces - resolution of forces to a force and a couple 6. Parallel system of forces in two and three dimensions 7. Statics of rigid bodies - idealization of two and three-dimensional supports and connections 8. Statics of rigid bodies - equilibrium in two and three dimensions 9. Statics of rigid bodies - reaction forces of simple and compound statically determined structures 10. Statics of rigid bodies - reaction forces applying principle of virtual displacements and rotations 11. Analysis of trusses - definition, classification, zero force members 12. Analysis of trusses - application of the method of joints 13. Analysis of trusses - application of the method of sections
Povinná literatura:
[1] [1] W.F. Riley, L.D. Sturges, Engineering Mechanics - Statics, JOHN WILEY & SONS, INC., New York, 1993, ISBN 0-471-51241-9
[2] [2] K.H. Gerstle, Basic Structural Analysis, PRENTICE-HALL, INC., Englewood Cliffs, New Jersey, 1974, ISBN 0-13-069393-6
Basic assumptions and basic equations of theory of elasticity. Assumptions on deformation and stress distribution in beams. Tension and compression, pure bending, bending moments in two planes, combination of axial and bending stresses. Core of a cross section. Differential equation of elasticity curve. Shear stresses in flexural beams. Free torsion. Elastic-plastic and plastic state of cross-section. Stability of beams. 2D problems, walls and plates.
Povinná literatura:
[1] [1] Šejnoha, M., Bittnarová, J., Šejnoha, J.: The Theory of Elasticity 10, ČVUT Publ. House, 1998, ISBN 8001018709
[2] [2] Procházka, P.: The Theory of Elasticity 20, ČVUT Publ. House, 1999, ISBN 8001019497
Studijní pomůcky:
[3] Additional information for students, e.g., homework assignments, lecture notes : https://mech.fsv.cvut.cz/student
Doplňkové cvičení pro Pružnost a pevnost, kde bude látka znovu probrána s důrazem na pochopení základních principů a orientací na typické příklady vyskytující se v domácích úkolech, zápočtových testech a zkouškách. Cílem je pomoci studentům zvládnout povinnou výuku PRPE, PRA a PRR.
Úvod do programování v jazyce C++ a seznámení se s neobjektovými základy jazyka a základními algoritmy, které se používají při řešení inženýrských úloh.
[1] Miroslav Virius - Programování v C++
[2] Bruce Eckel - Thinking in C++, 2nd ed. Volume 1
Pokročilý kurz programovacího jazyka C++ s ohledem na tvorbu programů pro řešení inženýrských úloh.
[1] Miroslav Virius - Programování v C++
[2] Bruce Eckel - Thinking in C++, 2nd ed. Volume 1
Doplňkové cvičení pro Stavební mechaniku 1, kde bude látka znovu probrána s důrazem na pochopení základních principů a orientací na typické příklady vyskytující se v domácích úkolech, zápočtových testech a zkouškách. Cílem je pomoci studentům zvládnout povinnou výuku SM01.
Seznámení s problematikou diagnostiky stavebních konstrukcí. Monitorování stavebních konstrukcí, využití statické a dynamické experimentální analýzy při diagnostice stavebních konstrukcí - uspořádání experimentu, sledované veličiny, měřicí linka, zpracování a vyhodnocení výsledků experimentu, detekce a lokalizace poškození stavební konstrukce, praktické příklady. Analýza trhlin na stavební konstrukci, zkoušky materiálových vlastností na stávajících konstrukcích, identifikace modelu stavební konstrukce.
[1] [1] Frýba, L.: Dynamika železničních mostů. Academia, Praha, 1992.
[2] [2] Polák, M.: Experimentální ověřování konstrukcí 10. Vydavatelství ČVUT, Praha 1999.
[3] [3] Frýba, L.: Kmitání těles a konstrukcí způsobené pohybujícím se zatížením. Academia, Praha, 1989.
Projekt K zapisuje student na jedné z níže uvedených kateder podle vlastního výběru, výuka je profesně zaměřena. Katedra mechaniky - studenti řeší individuální projekty , aktuální nabídka témat projektů je zveřejněna na stránce katedry. Studenti mohou navrhnout i vlastní téma projektu - vhodnost tématu a proveditelnost projektu pak bude posouzena příslušným vedoucím projektu. Katedra betonových a zděných konstrukcí Náplní předmětu je základní ideový návrh řešené konstrukce (most, inženýrská konstrukce, netypická konstrukce pozemních staveb). Vypracovány jsou základní výkresy dokumentující návrh konstrukce (výkresy tvaru, základní schémata vyztužení, případně předpětí, technická zpráva) a základní statický výpočet potvrzující správnost návrhu. Snahou je soustředit práci studenta na správný prvotní návrh konstrukce, návrh několika možných řešení a následný výběr ideální varianty. Výstupem řešení je i stručná rešeršní studie zabývající se zadanou studovanou problematikou. Katedra ocelových a dřevěných konstrukcí Návrh ocelové nebo dřevěné konstrukce týmem tří studentů. V první fázi návrh alternativy každým členem týmu a následné vyhodnocení optimálního řešení celým týmem. V druhé fázi tým společně řeší: dispozici, statický výpočet, výkresovou dokumentaci vybraných detailů a technickou zprávu. V závěru tým vypracuje powerpointovou prezentaci celého postupu práce.
Povinná literatura:
[1] @Povinnou literaturu určuje cvičící podle konkrétního zadání
Doporučená literatura:
[2] @Vybrané české technické normy
Studijní pomůcky:
[3] @Národní a mezinárodní časopisy doporučené cvičícím
Předmět je zaměřen na přehled numerických optimalizačních metod aplikovatelných nejen v oblasti stavebnictví. Důraz je kladen především na představení základních principů metod, nicméně během cvičení budeme řešit vybrané příklady pomocí nástrojů dostupných v systému MATLAB.
Povinná literatura:
[1] Search Methodologies: Introductory Tutorials in Optimization and Decision Support Techniques, E. K. Burke, G. Kendall (Editors), Springer, 2014, ISBN 978-1-4614-6940-7.
[2] A. E. Eiben, J. E. Smith. Introduction to Evolutionary Computing. Springer, 2003, ISBN 978-3-662-05094-1.
[3] J. Dréo, A. Pétrowski, P. Siarry, E. Taillard, A. Chatterjee. Metaheuristics for Hard Optimization: Methods and Case Studies. Springer, 2005,ISBN 978-3-540-30966-6.
[4] Weise, Thomas, et al. "Why is optimization difficult?" Nature-Inspired Algorithms for Optimisation. Springer Berlin Heidelberg, 1-50, 2009, ISBN 978-3-642-00267-0.
Soustavy lineárních algebraických rovnic: řešitelnost, přímé metody řešení, iterační metody, řídké matice a jejich ukládání v paměti počítače, metoda rozložení oblasti na podoblasti. Soustavy nelineárních algebraických rovnic: Newtonova-Raphsonova metoda. Řešení diferenciálních rovnic metodou konečných diferencí: rovnice 1. a 2. řádu, Eulerovy metody, metoda centrálních diferencí, Newmarkova metoda, konzistence a stabilita, odhad chyby, rychlost konvergence. Příklady parciálních diferenciálních rovnic (vlnová rovnice a difúzní rovnice), metody jejich řešení. Metoda konečných prvků: základní myšlenka MKP, základní typy konečných prvků, izoparametrická interpolace, jakobián, sestavení matice tuhosti a vektoru vnějších sil, Gaussova integrace, příčiny singularity matice tuhosti, variační a slabé řešení a jejich aproximace, podmínky konvergence, rychlost konvergence pro různé typy prvků.
Doporučená literatura:
[1] J. B. Tebbens, I. Hnětynková, M. Plešinger, Z. Strakoš, P. Tichý: Analýza metod pro maticové výpočty. Základní metody. MatfyzPress, 2011, ISBN 978-80-7378-201-6.
[2] G. H. Golub, C. F. Van Loan: Matrix Computations. The Johns Hopkins University Press, 3. vydání, 1996 ISBN 9780801854149.
[3] I. Shames and C. Dym, Energy and finite element methods in structural mechanics. Taylor & Francis, 1991, ISBN 9781351451437.
[4] D. Braess: Finite Elements: Theory, Fast Solvers, and Applications in Solid Mechanics, Cambridge University Press; 3rd edition, 2007, ISBN 978-0415061391.
[5] A. Ern and J.-L. Guermond: Theory and Practice of Finite Elements, Springer; 2004, ISBN 978-1-4757-4355-5.
Tvorba statických modelu konstrukce, příprava vstupních dat, výpočet, vyhodnocení a kontrola výsledků. Řešení prutových konstrukcí, obloukových konstrukcí, stěn, desek, kleneb, krovů. Používané programy RFEM-Dlubal, SCIA Engineer.
Doporučená literatura:
[1] Uživatelská příručka systému RFEM Dlubal
[2] Uživatelská příručka systému SCIA engineer
[3] Odborný posudek - statický výpočet NKP Zámek Bojnice: Fajman - ČVUT, 2018, HČ 8301804A006
[4] Statické posouzení - únosnosti zdi zděné na maltových pásových ložích v objektu Bytové domy Nad školou Trutnov dům č.4: Fajman - ČVUT, 2017, HČ 8301704A183
Úvod do programování v jazyce C++ a seznámení se s neobjektovými základy jazyka a základními algoritmy, které se používají při řešení inženýrských úloh.
[1] Miroslav Virius - Programování v C++
[2] Bruce Eckel - Thinking in C++, 2nd ed. Volume 1
Předmět se zabývá spolehlivostí prvků a systémů. Spolehlivost prvků se uvažuje časově závislá, spolehlivost systémů se uvažuje typu zatížení-únosnost. Složitější případy jsou řešeny metodou FORM. Dvě simulační metody jsou popsány: Monte Carlo a LHS.
[1] M. Holický: Zásady ověřování spolehlivosti a životnosti staveb. Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998.
[3] M. Holický, J. Marková: Základy teorie spolehlivosti a hodnocení rizik. Vydavatelství ČVUT, Praha, 2005.
This course will pick up where basic finite element courses stop. We will discuss some classes of failures of finite elements (shear and volumetric locking), and potential remedies (various types of reduced integration, nodal-integration discretizations, and multi-field approaches). Both solid and structural elements will be covered. We will consider static and dynamic response, in the small- and large-strain regime. The theory will be illustrated with concrete examples computed with in-house (open-source) finite element software, and the commercial program Abaqus (and its open-source look-alike Calculix).
The aim of the course is to solve coupled multiphysics problems, e.g. thermoelasticity, coupled heat and moisture transfer, thermo-hydro-mechanical problem, electordiffusion, etc. First, the balance equations together with constitutive laws will be summarized for selected coupled multiphysics problems. Discretization in space and time (Galerkin-Bubnov method, Galerkin-Petrov method, generalized trapezoidal rule, etc.) will follow. Solution of systems of linear algebraic equations obtained after discretization (the use of symmetry and sparsity, direct methods, iterative methods). Solution of systems of nonlinear algebraic equations (Newton-Raphson method, the arc-length method). Utilization of parallel computers for solution of large problems based on domain decomposition methods.
[1] The aim of the course is to solve coupled multiphysics problems, e.g. thermoelasticity, coupled heat and moisture transfer, thermo-hydro-mechanical problem, electordiffusion, etc. First, the balance equations together with constitutive laws will be summarized for selected coupled multiphysics problems. Discretization in space and time (Galerkin-Bubnov method, Galerkin-Petrov method, generalized trapezoidal rule, etc.) will follow. Solution of systems of linear algebraic equations obtained after discretization (the use of symmetry and sparsity, direct methods, iterative methods). Solution of systems of nonlinear algebraic equations (Newton-Raphson method, the arc-length method). Utilization of parallel computers for solution of large problems based on domain decomposition methods.
Předmět je zaměřen na seznámení se způsobem odběru a získáváním stavebních materiálů pro účely zjišťování jejich vlastností. Studenti jsou seznámeni s diagnostickými metodami určování vlastností materiálů podstatných pro posouzení konstrukcí z pohledu projektanta (statické, dynamické podklady, fyzikální podklady). Navazujícím tématem je použití výpočtových nástrojů s podklady získanými z provedené diagnostiky. Část obsahu předmětu je věnována přístupům a hloubce diagnostických metod. Výsledkem diagnostiky konstrukcí je určení zbytkové životnosti nebo použitelnosti konstrukcí. 1. Diagnostické metody ve stavebnictví 2. Podklady pro realizaci diagnostických metod. 3. Diagnostika stavebních materiálů v laboratorních podmínkách I 4. Diagnostika stavebních materiálů v laboratorních podmínkách II 5. Analýza stavebních materiálů přístupem zjišťování dynamických vlastností materiálů. 6. Dynamické vlastnosti stavebních konstrukcí zjistitelné in situ. Způsoby volby výběru měřících míst, příprava experimentů, očekávané výsledky, jejich zhodnocení. 7. Výpočtové metody pro zpracování podkladů z diagnostiky konstrukcí (statické a dynamické), materiálové vlastnosti jako vstupy pro posouzení konstrukcí. 8. Víceúrovňová analýza stavebních konstrukcí, syntéza výsledků průzkumů. 9. Diagnostika na úrovni potřeby pro návrh rekonstrukcí, modernizací a oprav stavebních konstrukcí. 10. Diagnostika pro potřeby zrychlených rozhodování opatření zásahů do stavebních konstrukcí (potřeby HZS, stavební úřady atd.). 11. Životnost konstrukcí vyplývající z výsledků diagnostiky konstrukcí. Předmět bude vyučován pouze v českém jazyce.
[1] Polák. M., Experimentální ověřování konstrukcí 10, Praha, ČVUT, 1999.
[2] Sylaby přednášek
[3]
[4] 1. Nuno M. M. Maia, Julio M. M. Silva a kol.: Theoretical and Experimental Modal Analysis, Research Studio Press, Baldock, United Kingdom, 1997, p. 488, ISBN 0863802087.
[5] 2. J.G.M.vanMier, Fracture procesess of Concrete, 1997.
[6] 3. ČSN EN Normy týkající se destruktivního zkoušení stavebních materiálů např. ČSN EN 384.
Studenti budou seznámeni s metodou korelace digitálního obrazu, jejím využití v experimentální mechanice, měřicí linkou, výpočetními algoritmy a interpretací výsledků. Bude podporováno aktivní zapojení studentů při provádění a vyhodnocování experimentů. V případě zájmu budou studenti zapojeni do vývoje nových algoritmů a open-source softwaru. Kromě DIC se studenti seznámí s numerickým modelováním, aby pochopili význam naměřených dat a osvojili si schopnost na výsledky kriticky nahlížet. Součástí bude i představení vysokorychlostních kamer a práce s nimi, včetně pořízení záznamu při experimentu a následné zpracování záznamu.
[1] Doporučená literatura:
[2] M. A. Sutton, J. J. Orteu, H. W. Schreier, Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements: Basic Concepts, Theory and Applications, Springer Verlag, 2009.
[3] B. Pan, K. Qian, H. Xie, A. Asundi, Two-dimensional digital image correlation for in-plane displacement and strain measurement: a review, Measurement Science and Technology 20 (2009), 062001.
The students will be introduced to the method of digital image correlation (DIC) and its use in experimental mechanics. Hardware requirements will be discussed along with the introduction of essential algorithms and post-processing of results. The students will be actively engaged in experimental measurements and processing of results. Those interested in programming will be involved in development of open-source DIC codes. Besides DIC, the students will be introduced to numerical modeling in order to comprehend the meaning of the experimentally obtained data and become able to analyze them critically. The introduction of high-speed cameras and their use in experimental mechanics is also within the scope of the subject.
[1] Doporučená literatura:
[2] M. A. Sutton, J. J. Orteu, H. W. Schreier, Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements: Basic Concepts, Theory and Applications, Springer Verlag, 2009.
[3] B. Pan, K. Qian, H. Xie, A. Asundi, Two-dimensional digital image correlation for in-plane displacement and strain measurement: a review, Measurement Science and Technology 20 (2009), 062001.
Cílem předmětu je získání znalostí a dovedností potřebných pro pokročilé navrhování konstrukcí zatížených dynamickými účinky. Metody řešení vlastního a vynuceného kmitání konstrukcí pomocí metody konečných prvků. Vlastnosti materiálů při dynamickém namáhání. Dynamická analýza kontinua, šíření vln. Interakce konstrukce a podloží. Přírodní a technická seismicita. Aeroelasticita stavebních konstrukcí, zatížení větrem. Kmitání stavebních konstrukcí - výškové budovy, komíny, stožáry, věže, dopravní konstrukce, základy strojů. Zmenšování dynamických účinků. Základy řešení nelineárních úloh.
[1] Povinná literatura:
[2] Bittnar, Z.-Šejnoha. J.: Numerické metody mechaniky. Vydavatelství ČVUT Praha 1992.
[3] Humar, J.L.: Dynamics of Structures. A.A.Balkema Publishers 2002.
[4] Doporučená literatura:
[5] Sucuoglu,H.-Akkar, S.: Basic Earthquake Engineering, Springer International Publishing 2014.
[6] Elsa,C.: Footbridge Vibration Design. Francis and Taylor 2009.
The objective of this course is to gain knowledge and skills necessary for advanced design of structures subjected to dynamic loading. Eigenvalue analysis and forced vibration analysis using finite element method. Properties of materials subjected to dynamic loading. Dynamic analysis of continuum, wave propagation. Soil-structure interaction. Earthquake and technical seismicity. Aeroelasticity of structures, wind loading. Vibration of structures – high-rise buildings, chimneys, masts, towers, transportation structures, machine foundations. Reduction of dynamic effects. Basic principles of nonlinear analysis.
[1] Povinná literatura:
[2] Bittnar, Z.-Šejnoha. J.: Numerical Methods in Structural Mechanics. Thomas Telford Ltd, 1996, ISBN 978-0727725554
[3] Humar, J.L.: Dynamics of Structures. CRC Press, 2012, ISBN 978-0750647991
[4] Doporučená literatura:
[5] Sucuoglu,H.-Akkar, S.: Basic Earthquake Engineering, Springer International Publishing 2014, ISBN 978-3-31901025-0
Předmět je určen studentům, kteří neměli možnost se seznámit s cíli, úlohami a základními prostředky experimentální analýzy v průběhu bakalářského nebo magisterského studia. Studenti se v rámci předmětu seznámí se základními postupy a principy experimentální analýzy stavebních konstrukcí. Výklad bude obsahovat přehled experimentů zaměřených na zkoušení vlastností základních stavebních materiálů, popis experimentů určených pro sledování klimatických zatížení stavebních konstrukcí, příklady verifikace a identifikace teoretických modelů na základě experimentálních výsledků, experimenty prováděné na fyzikálních modelech ve větrných tunelech pro stanovení účinků větru, experimenty prováděné na fyzikálních modelech na vibračních stolech pro určení účinků zemětřesení, dlouhodobé monitorování stavebních konstrukcí. Výklad bude dále obsahovat principy přípravy, realizace a vyhodnocení statických zatěžovacích zkoušek stavebních konstrukcí a konstrukčních prvků, základní metody zpracování naměřených signálů pro potřeby dynamických zkoušek, principy přípravy, realizace a vyhodnocení dynamických zkoušek včetně experimentální modální analýzy, základy měření a hodnocení účinků vibrací na stavební konstrukce z hlediska prvního mezního stavu únosnosti a na jejich uživatele z hlediska mezního stavu použitelnosti, ukázky praktických úloh.
The course is intended for students who did not have the opportunity to study basic goals, tasks and elementary means of an experimental analysis during the course of the bachelor’s and master’s degree study. Within the course, students will familiarize with basic procedures and principles of the experimental analysis of building and civil engineering structures. The interpretation of the problems will include the overview of testing methods used to determine basic material properties, the description of experiments focused on observation of climate loads, the examples of verification and identification of theoretical models based on experimental results, the experiments realized on physical models for estimation of wind effects in wind tunnels and for investigation of earthquake effect on shake tables, the long term monitoring of building and civil engineering structures. The interpretation will further include the principles of preparation, realization and evaluation of static load tests realized on structural elements or whole structures, the basic methods used for an analysis of measured data obtained during dynamic tests, the principles of preparation, realization and evaluation of dynamic tests including an experimental modal analysis and a dynamic load test, the principles of experiments focused on evaluation and assessment of vibration effects on building structures from the view of the load capacity limit state and on users of building structures from the view of the serviceability limit state, the demonstration of several practical tasks.
[1] Compulsory literature: It is not prescribed.
[2] Recommended literature:
[3] - Maia at al.: Theoretical and Experimental Modal Analysis; Research Studies Press Ltd., John Wiley & Sons Inc., Exeter, 1997.
[4] - Relevant publications in professional journals indexed in Web of Science or Scopus.
Cílem předmětu je prohloubit základní poznatky z experimentální analýzy stavebních konstrukcí získané při předchozím studiu. Výklad bude složen z těchto částí - základní uspořádání měřicí linky používané při experimentech na stavebních konstrukcích, relativní snímače, absolutní snímače, tenzometry, zásady tenzometrických měření, základy stanovení nejistot výsledků měření, experimenty realizované na fyzikálních modelech, základy teorie podobnosti, modelové zákony, experimentální metody pro určení osových sil v táhlech, kabelech a závěsech, praktické příklady realizace (důvod provedení, uspořádání, způsob zpracování výsledků experimentu a základní závěry) statických zatěžovacích zkoušek, dynamických zkoušek a dlouhodobého monitorování stavebních konstrukcí.
[1] Povinná literatura: Není předepsána.
[2] Doporučená literatura:
[3] Pirner, M. a Fischer, O.: Zatížení staveb větrem, 1. vydání; Informační centrum ČKAIT, Praha, 2003.
[4] Pirner, M. a Fischer, O.: Dynamika ve stavební praxi, 1. vydání; Informační centrum ČKAIT, Praha, 2010.
[5] Relevantní články v odborných časopisech indexovaných v databázi Web of Science nebo Scopus.
The major goal of the course is to expand knowledge about experimental analysis of building and civil engineering structures obtained during master’s or doctoral degree study. Within the course, students will familiarize with the basic design of the static and dynamic experiments applied on building and civil engineering structures, relative sensors, absolute sensors, strain gauges, principles of strain measurement by means of strain gauges, basics of estimating measurement uncertainty, experiments realized on physical models, basics of the similarity theory, model laws, experimental methods for axial tensile force determination in rods, cables and stays, static and dynamic load tests and long term monitoring realized on building and civil engineering structures illustrated on practical examples (real reasons for realization, arrangement of experiments, ways of processing data, basic conclusions), the demonstration of practical tasks.
[1] Povinná literatura: Není předepsána.
[2] Doporučená literatura:
[3] Maia at al.: Theoretical and Experimental Modal Analysis; Research Studies Press Ltd., John Wiley & Sons Inc.,
[4] Exeter, 1997.
[5] Dyrbye, C. – Hansen, S. O.; Wind Loads on Structures; John Wiley & Sons Inc., Chichester, 1997.
[6] Relevantní články v odborných časopisech indexovaných v databázi Web of Science nebo Scopus.
Cílem je ozřejmit základní vlastnosti anizotropních a heterogenních materiálů, filozofii jejich řešení a způsoby homogenizace. Mikro-, mezo-, makro-, pohled na složené materiály. Hillova teorie kompozitů. Variační formulace, Hashin-Shtrikmanův variační princip, důsledky pro metody homogenizace kompozitů. Vlastní pnutí, Eshelbyho síly, metoda Mori-Tanaka, self-consistent, penalizační metoda. Aplikace, válcové skořepiny, deskostěnové konstrukce, vybrané stavební konstrukce (tunely, zemní konstrukce atd.).
[1] Povinná literatura:
[2] Procházka, P, Základy mechaniky složených materiálů, Academia 2001
[3] Válek, MJ, Procházka PP: Overall material properties of debonding composites, CTU in Prague 2009
[4]
[5] Doporučená literatura:
[6] Procházka, PP, Válek, MJ: Optimization of composite structures CTU in Prague 2012
The aim is to explain basic properties of anisotropic and heterogeneous materials, philosophy of their solution and ways of homogenization. Micro-, meso-, macro-, view of composite materials. Hill's theory of composites. Variation formulation, Hashin-Shtrikman's variation principle, consequences for the methods of homogenization of composites. Tension, Eshelby tractions, Mori-Tanaka method, self-consistent, penalty method. Applications, cylindrical shells, deskframe structures, selected building structures (tunnels, underground constructions, etc.).
[1] Povinná literatura:
[2] V. K. Srivastava, Ulrich Gabbert, Harald Berger: Representative Volume Element Analysis for the Evaluation of Effective
[3] Material Properties of Fiber and Particle Loaded Composites with Different Shaped Inclusions, chapter in: Mechanics of
[4] Time-Dependent Materials and Processes in Conventional and Multifunctional Materials, Volume 3, May 2011
[5] Válek, MJ, Procházka PP: Overall material properties of debonding composites, CTU in Prague 2009
[7] Doporučená literatura:
Principy transmisní a reflexní optické mikroskopie. Polarizace světla a její využití při fázové analýze pevných látek. Technika polarizační optické mikroskopie a její aplikace ve výzkumu stavebních materiálů. Příprava vzorků. Principy elektronové mikroskopie a mikroanalýzy. Generování elektronů a jejich interakce se zkoumanými objekty, detekce a interpretace dílčích sekundárních emisí. Scanovací (SEM) a transmisní elektronová mikroskopie (TEM), prvková mikroanalýza (EDX/WDX) a elektronová difrakce (EBSD-O.I.M.). Přehled nejužívanějších dostupných technik ESEM, EDX, WDX, O.I.M). Aplikace SEM a EDAX ve výzkumu stavebních materiálů. Příprava vzorků. RTG (X-ray) fázová a strukturní analýza. Principy RTG analýzy a její aplikace ve strukturním a fázovém výzkumu stavebních materiálů. Fázová identifikace, přednostní strukturní uspořádání a RTG strukturní analýza deformací materiálů. Příprava vzorků.
[1] Ekertová, L.- Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů. - Elektronová mikroskopie a difrakce. - ACADEMIA.
[2] Kraus, Ivo (2003): Struktura a vlastnosti krystalů. ACADEMIA.
[4] Král, J - Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů - Iontové a speciální metody. - ACADEMIA.
Fundamentals of transmission a reflexion optical microscopy. Polarization of light and its application in the phase study of the materials. The sample preparation for microscopical research. Fundamentals of scannig electron microscopy and microanalysis. Electron sources and eletron interaction with matter, detection of secondary signals and interpretation of secondary emissions. Scannig (SEM) a transmission electron microscopy (TEM), elementary microanalysis (EDS/WDS) a electron diffraction (BESD-O.I.M.). The outline of the most applications SEM, ESEM, EDS, WDS, O.I.M). Implementation of SEM and EDS in material research. The sample preparation. X-ray phase diffraction and structural analysis. The fundamentals of XRD analysis and its application in the structural and phase exploration of construction materials. Phase identiffication, preffered orientational textural arangement and XRD textural analysis of stress and deformation. The sample preparation.
[1] Ekertová, L.- Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů. - Elektronová mikroskopie a difrakce. - ACADEMIA.
[2] Kraus, Ivo (2003): Struktura a vlastnosti krystalů. ACADEMIA.
[4] Král, J - Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů - Iontové a speciální metody. - ACADEMIA.
Předmět pokrývá analytické metody pro víceúrovňové modelování heterogenních materiálů, s důrazem na následující témata: 1. Úvod, shrnutí řídicích rovnicí pružnosti, tenzorový zápis, průměrování 2. Variační principy mechaniky, materiálové symetrie 3. Základní teorie efektivních vlastností, koncentrační faktory, Voigtovy-Reussovy meze 4. Přesné řešení pro dvojfázové kompozity, vyplepšené meze 5. Eshelbyho úloha 6. Odhady efektivních vlastností: řídká aproximace, selfkonzitentní metoda, metoda Mori-Tanaka 7. Vylepšené odhady efektivních vlastností, Hashin-Shtrikmanovy meze 8. Rozšíření na termoelasticitu, vliv počátečních napětí a deformací 9. Rozšíření na stacionární transportní procesy Jednotlivé přednášky budou vedeny v angličtině.
V rámci předmětu budou probrány numerické přístupy k modelování heterogenních materiálů, s důrazem na následující témata: 1. Shrnutí metody konečných prvků pro úlohy pružnosti a stacionárního vedení tepla 2. Metoda asymptotického rozvoje pro vedení tepla a pružnosti 3. Numerická homogenizace prvního řádů pro úlohy pružnosti 4. Numerická homogenizace prvního řádů pro úlohy vedení tepla a termoelasticitu 5. Homogenizace nelineárních úloh s aplikacemi na nelineární vedení tepla a pružnost 6. Dvojúrovňové simulace – základní principy a jejich implementace, řešení úloh pružnosti a vedení tepla 7. Redukované modely, kombinace výpočetní homogenizace a mikromechaniky Jednotlivé přednášky budou vedeny v angličtině.
[1] Povinná literatura:
[2] J.C. Michel, H. Moulinec, P. Suquet: Effective properties of composite materials with periodic microstructure: a computational approach, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 172 (1–4), 109–143, 1999
[3] J. Fish: Practical multiscaling, John Wiley & Sons, 2014
[5] Doporučená literatura:
[6] M. Šejnoha and J. Zeman: Micromechanics in practice, WIT Press, 2013
Předmět je věnován měření a modelování základních laboratorních zkoušek metodou konečných prvků. Pozornost je zaměřena na popis nelineárního chování zemin s využitím tradičních materiálových modelů. Poznatky získané z jednoduchých modelů laboratorních zkoušek budou využity při modelování vybraných typů geotechnických konstrukcí. Numerické modelování bude provedeno v programu GEO5 MKP. Předmět bude vyučován v českém a anglickém jazyce. Rozpis po týdenních blocích: 1. týden: Chování materiálů v bodě, závislost napětí-deformace, modul pružnosti, Poissonovo číslo, edometrický modul, objemový modul pružnosti, invarianty tenzoru deformace a napětí, nevratné deformace. 2. týden: Úvod do plasticity, metody návratu na plochu plasticity, Mohrův-Coulombův model. 3. týden: Laboratoř: příprava edometrické zkoušky. 4. týden: Obecná deformační metoda na prutech, úvod do MKP na prutech. 5. týden: Laboratoř: příprava smykové zkoušky. 6. týden: Drucker-Pragerův model plasticity, model Cam-Clay. 7. týden: Trojúhelníkový stěnový prvek, lineární úlohy MKP. 8. týden: Formulace nelineárních úloh MKP, Newtonova-Raphsonova metoda. 9. týden: Sestavení numerického modelu edometrické a triaxiální zkoušky z laboratoře. 10. týden: Modely jednoduchých geotechnických konstrukcí (hloubení jámy, pažicí a opěrné zdi, stabilita svahu). 11. týden: Laboratoř: dokončení odečtu měřených veličin, vyjmutí vzorku z přístrojů, vyhodnocení naměřených dat. 12. týden: Nastavení parametrů modelu z naměřených dat a z literatury. 13. týden: Zápočet, informace ke zkoušce.
Předmět je zaměřen na modelování časově závislých úloh v geomechanice. Pokročilá laboratorní měření ve štole Josef budou doplněna numerickým modelováním metodou konečných prvků. Předmět je rozdělen do 4 tematických okruhů: (i) Transport tepla, (ii) Ustálené proudění podzemní vody, (iii) Neustálené proudění podzemní vody, (iv) Sdružený problém transportu vody v plně nasyceném deformujícím se tělese – konsolidace. Numerické modelování bude provedeno v programech GEO5 MKP a SIFEL. Předmět bude vyučován v českém a anglickém jazyce. Rozpis po týdenních blocích: 1-4: Jednodenní kurz měření transportních parametrů – štola Josef. Laboratorní zkouška v propustoměru, změření součinitele tepelné vodivosti a tepelné kapacity na výbrusu horniny. Příprava in situ experimentu a zahájení měření. Data budou sbírána a vyhodnocována postupně po celou dobu semestru. 5-7: Modelování transportu tepla – teoretická formulace stacionárního a nestacionárního vedení tepla, okrajové podmínky, formulace konečných prvků, metody řešení nestacionární úlohy (integrace v čase), modelování vybrané úlohy MKP (program SIFEL). 8-10: Modelování transportu vody – teoretická formulace stacionárního a nestacionárního proudění vody, Darcyho zákon, rovnice kontinuity, okrajové podmínky, přechodová oblast, formulace konečných prvků, modelování vybrané úlohy programem GEO5 MKP. 11-13: Modelování konsolidace – teoretická formulace plně sdruženého problému transportu vody a deformace zemního tělesa za předpokladu plně nasyceného prostředí, formulace konečných prvků, modelování vybrané úlohy programem GEO5 MKP.
[1] M. Šejnoha, T. Janda, J. Pruška, M. Brouček: Metoda konečných prvků v geotechnice. Nakladatelství ČVUT, 2015.
Anotace: Parciální diferenciální rovnice eliptického, parabolického a hyperbolického typu. Princip metody konečných prvků (MKP). Prostorové, časové a časoprostorové prvky. Algoritmy MKP. Řešení systémů nelineárních algebraických rovnic. Počítačová implementace algoritmů MKP. Odhady chyb.
1. Mikrostruktura heterogenních materiálů a jejich popis 2. Obrazová a mikrostrukturní analýza 3. Metody skenovací elektronové mikroskopie SEM a analytické techniky 4. Praktická ukázka SEM a měření (lab.) 5. Nanoindentace a měření vlastností v malém objemu 6. Vyhodnocení elastických a viskoelatických parametrů 7. Praktická ukázka nanoindentoru a měření (lab.) 8. Sférická indentace, plastické parametry materiálu 9. Principy nanomechanické analýzy heterogenních materiálů 10. Dekonvoluce a homogenizace na heterogenních systémech 11. AFM mikroskopie pro 3d mapování povrchu 12. Praktická ukázka AFM a měření (lab.) 13. Propojení měřítek materiálu, víceškálové modelování
[1] .Joseph I. Goldstein, Dale E. Newbury, Joseph R. Michael, Nicholas W.M. Ritchie, John Henry J. Scott, David C. Joy, Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis, Springer 2003.
[2] Bert Voigtländer, Scanning Probe Microscopy: Atomic Force Microscopy and Scanning Tunneling Microscopy (NanoScience and Technology) Springer, 2015
[3] Fischer-Cripps, Anthony C., Nanoindentation, Mechanical Engineering Series, Springer, 2nd ed. 2004, XXII, 264 p.
[4] M L. Oyen, Handbook of Nanoindentation: With Biological Applications, Pan Stanford Publishing, 2010
[5] W.C. Oliver and G.M. Pharr, An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments, Journal of Materials Research, Volume 7 / Issue 06 / 1992, pp 1564-1583
[6] J. Němeček, Nanoindentation of Heterogeneous Structural Materials. 1. ed. Praha: ČVUT v Praze, 2010. 99 p. ISBN 978-80-01-04501-5.
1. Microstructure of heterogeneous materials and their description 2. Image and microstructure analysis 3. SEM scanning electron microscopy methods and analytical techniques 4. Practical demonstration of SEM and measurement (lab.) 5. Nanoindentation and small volume properties 6. Evaluation of elastic and viscoelastic parameters 7. Practical demonstration of nanoindentor and measurement (lab.) 8. Spherical indentation, plastic material parameters 9. Principles of nanomechanical analysis of heterogeneous materials 10. Deconvolution and homogenization on heterogeneous systems 11. AFM microscopy for 3D surface mapping 12. Practical demonstration of AFM and measurement (lab.) 13. Material scales links, multi-scale modeling
[1] Joseph I. Goldstein, Dale E. Newbury, Joseph R. Michael, Nicholas W.M. Ritchie, John Henry J. Scott, David C. Joy, Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis, Springer 2003.
[2] Bert Voigtländer, Scanning Probe Microscopy: Atomic Force Microscopy and Scanning Tunneling Microscopy (NanoScience and Technology) Springer, 2015
[3] Fischer-Cripps, Anthony C., Nanoindentation, Mechanical Engineering Series, Springer, 2nd ed. 2004, XXII, 264 p.
[4] M L. Oyen, Handbook of Nanoindentation: With Biological Applications, Pan Stanford Publishing, 2010
[5] W.C. Oliver and G.M. Pharr, An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments, Journal of Materials Research, Volume 7 / Issue 06 / 1992, pp 1564-1583
[6] J. Němeček, Nanoindentation of Heterogeneous Structural Materials. 1. ed. Praha: ČVUT v Praze, 2010. 99 p. ISBN 978-80-01-04501-5.
Předmět je určen studentům, kteří neměli možnost se seznámit s numerickými metodami a zejména s metodou konečných prvků během předchozího studia. Je členěn do dvou hlavních částí: - přehled základních rovnic teorie pružnosti, metoda vážených reziduí, silné a slabé řešení, volba aproximačních a testovacích funkcí, - aplikace metody konečných prvků na řešení vybraných problémů inženýrské praxe (1D elasticita, ohýbaný nosník, rošt, úloha jednorozměrného a dvourozměrného vedení tepla) V rámci seminářů budou studenti využívat prototypové implementace v prostředí matlab/octave ilustrující problematiku na vybraných příkladech a diskutovat výsledky. V rámci předmětu budou studenti řešit samostatné nebo týmové úlohy.
[1] Povinná literatura:
[2] Bittnar, Šejnoha: Numerické metody mechaniky I, Vydavatelství ČVUT, 1992
[3] Bittnar, Šejnoha: Numerické metody mechaniky II, Vydavatelství ČVUT, 1992
[5] Doporučená literatura:
The objective of the course is to deliver an introduction to numerical methods for solving partial differential equations, with particular focus on finite element method. It is suitable for students without previous knowledge in the field. It consists of the two main parts: - overview and derivation of fundamental equations for theory of elasticity and heat transfer, introduction to method of weighted residuals, strong and weak solution, choice of approximation and weight functions. - application of finite element and finite difference method to solution of selected problems from engineering practice (1D elasticity, beams, grids on elastic foundation, plates on elastic foundation, 1D and 2D stationary and transient heat transfer). The students will not only understand theoretical aspects of the methods, but will use and further develop prototype implementations in Matlab to understand the algorithmic aspects of the methods. During the seminars, the students will individually or in a small teams solve selected problems, interpret and discuss results.
[1] Fish, Belytschko, A First Course in Finite Elements, Wiley, 2007
[2] Z. Bittnar, J. Šejnoha: Numerical Methods in Structural Mechanics, ASCE Publications, 1996
Cílem předmětu je prohloubit základní poznatky z aplikace metody konečných prvků pro řešení pokročilých problémů (desky, skořepiny, interakce s podložím). Dále budou probírány metody řešení úloh lineární stability a dynamiky (lineární stabilita, vlastní a vynucené kmitání) a úvod do řešení geometricky a materiálově nelineárních úloh (teoretický základ, míry deformace, limitní a bifurkační body na zatěžovací dráze, metody řešení nelineárních úloh, přímá a nepřímá kontrola zatěžovámí). Budou diskutovány algoritmické a implementační aspekty metody konečných prvků. V rámci seminářů budou studenti využívat prototypové implementace v prostředí matlab/octave ilustrující problematiku na vybraných příkladech a diskutovat výsledky. V rámci předmětu budou studenti řešit samostatné nebo týmové úlohy
[1] Povinná literatura:
[2] Bittnar, Šejnoha: Numerické metody mechaniky I, Vydavatelství ČVUT, 1992
[3] Bittnar, Šejnoha: Numerické metody mechaniky II, Vydavatelství ČVUT, 1992
[5] Doporučená literatura:
The objective of the course is to extend basic knowledge of numerical methods for solving PDEs and particularly finite element method towards their advanced applications in engineering. The course will focus on problems of geometrically and materially nonlinear static (theoretical framework, linearization, algorithmic aspects, solution methods – direct and indirect control, plasticity and damage based models). Introduction to Isogeometric analysis, eXtended finite element method, mesh generation and efficient methods for solution sparse linear systems. The students will not only understand theoretical aspects of the methods, but will use and further develop prototype implementations in Matlab to understand the algorithmic aspects of the methods. During the seminars, the students will individually or in a small teams solve selected problems, interpret and discuss results.
[1] Fish, Belytschko, A First Course in Finite Elements, Wiley, 2007
[2] Z. Bittnar, J. Šejnoha: Numerical Methods in Structural Mechanics, ASCE Publications, 1996
[3] A. Ibrahimbegovic: Nonlinear Solid Mechanic, Springer Netherlands, 2009
[4] M.A.Crisfield: Non-Linear Finite Element Analysis of Solids and Structures, John Wiley & Sons, 2003.
Cílem je ozřejmit přístupy a metody optimalizace stavebních konstrukcí a s nimi spojené výpočetní modely. Typy optimalizace stavebních konstrukcí, variační formulace, vybrané optimalizační metody, užití moderních numerických metod - MKP, MHP, SPH, semianalytické metody, modely prutových a deskostěnových konstrukcí. Nelineární optimalizace, pružněplastická analýza, vzpěr. Vlastní pnutí, analýza transformačního pole. Aplikace, modelování ocelových mostů, kontaktní problémy (potrubní tahy, zemní svahy, tunelové obezdívky).
[1] Povinná literatura:
[2] Procházka, PP, Válek, MJ: Optimization of composite structures CTU in Prague 2012
[3] Benzoe, MP, Sigmund, O: Topology optimization, Sprinter 2003
The aim is to clarify the approaches and methods of optimization of building structures and their associated computational models. Types of optimization of building structures, variation formulations, selected optimization methods, using modern numerical methods - FEM, BEM, SPH, semianalytical methods, models of rod and plate structures. Nonlinear optimization, plastic analysis, buckling. Eigenparameters, transformation field analysis. Application, modeling of steel bridges, contact problems (piping, slopes, tunnel lining).
[1] Povinná literatura:
[2] Procházka, PP, Válek, MJ: Optimization of composite structures CTU in Prague 2012
[3] Doporučená literatura:
[4] Benzoe, MP, Sigmund, O: Topology optimization, Sprinter 2003
Cílem předmětu je získání znalostí a dovedností potřebných pro řešení sdružených multifyzikálních problémů, jako např. termoelasticita, sdruženeé vedení tepla a vlhkosti, termo-hydro-mechanický problém, elektrodifuze, apod. Nejprve udou shrnuty bilanční rovnice a konstitutivní vztahy vybraných sdružených multifyzikálních úloh. Následuje diskretizace v prostoru a v čase (Galerkinova-Bubnovova metoda, Galerkinova-Petrovova metoda, zobecněné lichoběžníkové pravidlo, atd.). Řešení soustav lineárních algebraických rovnic z MKP (využití symetrie a řídkosti, přímé metody, iterační metody). Řešení soustav nelineárních algebraických rovnic (Newtonova-Raphsonova metoda, metoda délky oblouku). Využití paralelních počítačů pro řešení rozsáhlých úloh pomocí metody rozložení oblasti na podoblasti.
[1] Povinná literatura:
[2] R. Černý, P. Rovnaníková: Transport Processes in Concrete. Spon Press, New York, 2002.
[3] Z. Bittnar, J. Šejnoha: Numerické metody mechaniky I. Vydavatelství ČVUT Praha 1992.
[4] Z. Bittnar, J. Šejnoha: Numerické metody mechaniky II. Vydavatelství ČVUT Praha 1992.
[5] Doporučená literatura:
[6] O.C. Zienkiewicz, R.L. Taylor: The Finite Element Method. Volume 1. Butterworth-Heinemann, Oxford, 2000.
[7] O.C. Zienkiewicz, R.L. Taylor: The Finite Element Method. Volume 2. Butterworth-Heinemann, Oxford, 2000.
Předmět je zaměřen na systematický popis nelineárního mechanického chování homogenních i heterogenních materiálů: Formulace konstitutivních rovnic základních materiálových modelů (pružnoplastického, vazkopružného, progresivně se porušujícího materiálu). Matematické modely heterogenních materiálů (základy mezomechaniky). Základy lineární lomové mechaniky (faktor intenzity napětí, energetické kritérium stability lokální trhliny, další kritéria). Základy nelineární lomové mechaniky (trhlina s lokalizovanou zónou plasticity, model kohezivní trhliny, rozměrový efekt). Základy teorie únavových procesů.
In this course, which is taught exclusively in English, attention is paid to the structure of a scientific or technical paper, to grammatical and stylistic aspects and to the creative scientific writing process from manuscript preparation up to its publication (including the selection of an appropriate journal and the manuscript submission and review process). Other topics covered in the course include effective search for and processing of information sources in a network environment, exploitation of library, open-access and other resources and tools, citation rules and publication ethics. Students get acquainted with citation managers, manuals of style, typesetting rules and tools for the preparation of a technical manuscript in LaTeX. Basic information on bibliometric tools and evaluation of scientific output is also provided.
Předmět studenty seznámí se základy tenzorového počtu a jeho využitím při zápisu a řešení inženýrských úloh. Konkrétní příklady se budou týkat jak mechaniky poddajných těles a tekutin, tak i transportních úloh (např. vedení tepla a vlhkosti). První část semestru bude věnována zavedení tenzorů jakožto lineárních zobrazení, algebraickým operacím s tenzory, tenzorovým polím a jejich diferenciaci a přechodům mezi objemovými a povrchovými integrály založenými na Greenově nebo Gaussově větě. Ve druhé části se tyto matematické nástroje použijí k elegantnímu zápisu a analýze nejrůznějších fyzikálních problémů s ohledem na aplikace ve stavebním inženýrství. Výuka bude kombinovat formu přednášky a semináře. Velký důraz bude kladen na problémy zadávané studentům jako domácí úkoly, které budou sloužit jako podklady pro prezentace a diskusi během seminářů. Cílem předmětu je předat studentům nejen konkrétní znalosti, ale také rozvinout jejich schopnost samostatného myšlení a kritické analýzy. Zároveň jim zběhlost v práci s tenzorovými veličinami výrazně usnadní studium moderní odborné literatury v celé řadě oblastí.
[1] Povinná literatura:
[2] Studijní text vytvořený přednášejícím
[4] Doporučená literatura:
[5] M. Itskov: Tensor Algebra and Tensor Analysis for Engineers, Springer 2013
This course covers the fundamentals of tensor algebra and calculus and demonstrates the power of tensor notation applied to formulation and solution of engineering problems. Selected examples cover solid and fluid mechanics, as well as heat and mass transport problems. The first part of the course is devoted to the definition of tensors, understood as linear mappings, to algebraic operations with tensors, to tensor fields and their differentiation, and to transformations between volume and surface integrals based on the Green and Gauss theorems. In the second part, it is shown how these mathematical tools enable an elegant description and analysis of various physical problems, with focus on applications in civil and structural engineering. The classes combine lectures and seminars, with emphasis on problems assigned as homework, which form the basis of presentations and discussions in class. The objective is not only to transfer specific knowledge, but also to develop the students‘ aptitude for independent thinking and critical analysis. At the same time, mastering of tensorial notation by the students will greatly facilitate their future reading of modern scientific literature in many fields of research.
[1] • Lecture notes prepared by the instructor
[2] • M. Itskov: Tensor Algebra and Tensor Analysis for Engineers, Springer 2013
[3] • D. A. Danielson: Vectors and Tensors in Engineering and Physics, 2nd ed., Westview Press 2003
Látka je rozdělena do tří tematických celků: (i) Důležité vztahy a věty z teorie pravděpodobnosti a matematické statistiky, (ii) Metody analýzy spolehlivosti konstrukcí (analytické a simulační), (iii) Pokročilé metody spolehlivostní analýzy využívající bayesovské inference ve spojení s metodami MCMC. Rozpis po týdenních blocích: 1:Základní vztahy, pojmy a definice, 2. Vybraná rozdělení pravděpodobnosti a důležité nerovnosti, 3. Transformace hustoty pravděpodobnosti (jedna a více proměnných), 4. Spolehlivost jednoduchých konstrukcí, 5. Vývoj spolehlivosti v čase, 6. Spolehlivostní modely a metody řešení, 7. Obnovované systémy, 8. Uplatnění teorie v normách EC, 9. Analytické metody řešení spolehlivosti, 10. Simulační metody, 11. Simulace typu Monte Carlo, 12. Vzorkování MCMC (Markov chain-Monte Carlo, Bayesova statistická metoda).
[1] S. S. Rao: Reliability-Based Design, McGraw Hill, Inc. New York, 1992
[2] V. V. Bolotin: Použití metod teorie pravděpodobnosti a teorie spolehlivosti při navrhování konstrukcí, SNTL Praha, 1978
[3] I. Elishakoff: Probability Theory of Structures, Dover Publication , New. York, 1999
[4] O. Ditlevsen, H. O. Madsen: Structural Reliability Methods, John Wiley & Sons, Chichester, 1996
The covered material splits into three blocks: (i) Important relations and theorems necessary in the area of the theory of reliability and mathematical statistics, (ii) Analytical and simulation methods to analyze reliability of structures, (iii) Advanced methods or reliability analysis exploiting the Bayesian inference in conjunction with MCMC simulation. List of lectures: 1. Basic relations, definitions and notation, 2. Selected probability distributions and important inequalities, 3. Transformation of probability density function (one and more variables), 4. Reliability of simple structures, 5. Evolution of reliability in time, 6. Reliability and solution methods, 7. Renewable systems, 8. Reflection of the theory in EC standards, 9. Analytical methods to address reliability, 10. Simulation methods, 11. Monte Carlo type simulation, 12. MCMC sampling (Markov chain-Monte Carlo, Bayesian statistical method).
[1] Povinná literatura:
[2] S. S. Rao: Reliability-Based Design, McGraw Hill, Inc. New York, 1992
[3] I. Elishakoff: Probability Theory of Structures, Dover Publication , New. York, 1999
[4] Doporučená literatura:
[5] O. Ditlevsen, H. O. Madsen: Structural Reliability Methods, John Wiley & Sons, Chichester, 1996
[6] D. Blockley: The nature of structural design and safety, Ellis Horwood Limited, Chichester, John Willey&Sons, New York, 1980
Materiálová nelinearita, mezní únosnost, křehký a plastický materiál. Mezní stav únosnosti, přírůstková metoda, tuhoplastická analýza, příklady. Přírůstková metoda a metoda počátečních napětí, limitní bod. Aplikace na ocelové prutové a deskostěnové konstrukce. Geometrická nelinearita: Základy teorie konečných deformací. Malé deformace a konečné rotace. Metody řešení soustav nelineárních rovnic metody konečných prvků.
[1] Povinná literatura:
[2] Bittnar, Z. , Šejnoha, J. Numerical methods in structural mechanics, ASCE Press-Thomas Telford, 1996
[3] Plešek, J. Nelineární mechanika kontinua s příklady, Ústav termomechniky ČSAV a Strojní fakulta ČVUT, 2015
[5] Doporučená literatura:
Analýza staticky určitých a staticky/deformačně neurčitých konstrukcí, zahrnující výpočet účinků pohyblivého zatížení, napjatost tenkostěnných otevřených průřezů, napjatost stěn a desek, maticovou formu deformační metody, principy metody konečných prvků, výpočet pružného podloží a stability konstrukcí.
[1] @@Studijní materiály zadává vedoucí bakalářské práce popř. konzultant
in accordance with a thesis proposal
[1] in accordance with the specification
dle zadání
[1] dle zadání
in accordance with the thesis proposal
[1] in accordance with the specification
Introduction to modern conservation criteria. General concepts. Structural conservation and restoration. Construction techniques and structural components: masonry and earth. Construction techniques and structural components: timber and mixed systems. Construction techniques and structural components: metals. The use of metals in historical construction. Introduction to 20th century heritage structures. Structural concrete across 20th century. Overall structural arrangements in history. Ancient rules and classical approaches. Limit analysis: the static and the kinematic approach. Damage and collapsing mechanisms in historical structures: gravity and soil settlements; construction defects. Damage and collapsing mechanisms in historical structures: environmental and anthropogenic actions. History of conservation. The Athens Charter and the Venice Charter. Modern structural restoration practice. The application of conservation criteria in practice. Diagnosis, safety evaluation and design of intervention. Examples. Discussion of analysis and restoration of real heritage structures.
General methodology for inspection and diagnosis. Documentation of historic structures, typical damage and visual inspections. Soils and rocks in situ investigation and monitoring. In situ investigation of timber, steel and concrete structures. In situ NDT and MDT for masonry structures. Complementarily of NDT and MDT and case studies presentation. Laboratory load tests and in situ load tests. Monitoring of historic structures. Monitoring analysis and cyclic effects. Modal testing of historic structures. Structural assessment.
This unit is composed of three main parts, as follows: Field trips with presentations on case studies. Seminars on conservation subjects not addressed in the course. Analysis of case studies in groups of 3 to 5 students. Within this unit, students have to develop the inspection, diagnosis, stability analysis, design project, monitoring and maintenance plans of a case study.
Fundamentals of transmission and reflexion optical microscopy. Polarization of light and its application in the phase study of materials. The sample preparation for microscopical research. Fundamentals of scannig electron microscopy and microanalysis. X-ray phase diffraction and structural analysis. The fundamentals of XRD analysis and its application in the structural and phase exploration of building materials.
[1] 1.Ekertová, L.- Frank, L.: Metody analýzy povrchů. - Elektronová mikroskopie a difrakce. - ACADEMIA, 2003., 2.Kraus, Ivo: Struktura a vlastnosti krystalů. ACADEMIA, 2003., 3.Král, J., Frank, L.: Metody analýzy povrchů - Iontové a speciální metody. -ACADEMIA, 2003., ., EMIA.ACADEMIAACADEMIA., Král, J - Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů - Iontové a speciální metody. - ACADEMIA.,
The course is aimed at an overview of numerical optimization methods applicable not only in the Civil Engineering area. The emphasis is put more on the introduction of driving principles, however, practical applications in MATLAB environment are also conducted during exercises.
V předmětu se studuje vedení tepla a rozložení teploty po konstrukci. Zdrojem tepla je požár. Změny teploty se projeví v mechanické odezvě konstrukce. V předmětu jsou podrobně studovány deformace a vnitřní síly způsobené změnami teploty. Na závěr je věnována pozornost výbuchům. Jejich účinky jsou aplikovány na soustavy s jedním stupněm volnosti.
Overview of direct stiffness method of structural mechanics. Weak solution of one-dimensional elasticity equations. Galerkin method, principle of the Finite Element method. Steady state heat conduction in one dimension. Two-dimensional heat conduction problem, triangular finite elements. Two-dimensional elasticity problems. Thin beams. Convergence of FEM, error estimates.
Předmět se zabývá základní elastoplastickou analýzou průřezů a konstrukcí. Jednoosá napjatost - vliv teploty, staticky neurčité případy, přetvoření prutu, rozdělení napětí. Ohyb prutu - prostý a šikmý ohyb, kombinace s osovou silou, napětí, jádro průřezu. Ideálně elastoplastický model materiálu pro jednoosou napjatost, mezní plastický stav průřezů a konstrukcí. Stabilita prutů, perfektní a imperfektní prut. Rovinná napjatost - transformace napětí, hlavní napětí, Mohrova kružnice, hlavní napětí. Smykové napětí - smyk za ohybu, kroucení nedeplanujících průřezů.
Doporučená literatura:
[1] M. Jirásek, V. Šmilauer, J. Zeman: Pružnost, pevnost, plasticita. Elektronická verze skript, 2017
[2] Bittnarová J. a kol.: Pružnost a pevnost. Příklady, Ediční středisko ČVUT, Praha 2008
[3] Šejnoha J., Bittnarová J.: Pružnost a pevnost, Ediční středisko ČVUT, Praha 2006
[4] Šmiřák S.: Pružnost a plasticita I, PC‐DIR, Brno 1999
1. Předpoklady teorie pružnosti. Trojrozměrné těleso: Přemístění, deformace, napětí. Geometrické, statické a materiálové rovnice. 2. Základní typy namáhání prutů. Prut namáhaný tahem a tlakem. 3. Jednoduchý ohyb. Hypotéza o zachování rovinnosti průřezu. Rozdělení deformace a napětí na průřezu. Ohybový moment jako výslednice normálového napětí. Vztah mezi ohybovým momentem a křivostí. Pružný průřezový modul. Vliv teploty na ohyb. 4. Normálové napětí v průřezu při šikmém ohybu a kombinaci normálové síly a ohybových momentů. Jádro průřezu. 5. Diferenciální rovnice ohybové čáry a okrajové podmínky. Výpočet průhybů řešením této rovnice. Vliv teplotních změn a posunů/pootočení podpor. 6. Test I. 7. Smykové napětí při ohybu. 8. Volné kroucení masivních prutů a tenkostěnných prutů s průřezem otevřeným a uzavřeným. 9. Pružnoplastický a plastický stav průřezu ohýbaných prutů. 10. Stabilita tlačeného prutu. 11. Test II. Ohyb desek - základní předpoklady, veličiny a vztahy. 12. Stěny a rovinná napjatost - základní předpoklady, veličiny a vztahy. 13. Opakování, rezerva.
Povinná literatura:
[1] Šejnoha J., Bittnarová J.: Pružnost a pevnost 10. Vyd. ČVUT Praha 2003. ISBN: 80-01-02742-2.
Doporučená literatura:
[2] Šejnoha J., Bittnarová J.: Pružnost a pevnost 20. Vydavatelství ČVUT Praha 2003. ISBN: 80-01-02709-0.
[3] Bittnarová a kol.: Pružnost a pevnost. Příklady. Vydavatelství ČVUT Praha 2003. ISBN: 80-01-02743-0.
[4] Bittnarová a kol.: Pružnost a pevnost 20. Příklady. Vydavatelství ČVUT Praha 2004. ISBN: 80-01-03082-2.
[5] Megson T. H. G.: Structural and Stress Analysis. Jordan Hill, UNITED KINGDOM: Elsevier Science & Technology 2005. ISBN: 978-0-08-045534-1.
Studijní pomůcky:
[6] Studijní opory připravené vyučujícími dostupné online. https://mech.fsv.cvut.cz/homeworks/student/
[7] http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/index.php/Department_of_Mechanics:_Student%27s_corner
Viskoelasticita, modely pro dotvarování a smršťování betonu. Teorie plasticity, principy mezní analýzy konstrukcí. Lomová mechanika. Mechanika poškození.
Introduction to conservation and restoration of materials. Historical materials: identification, types and classification. Binders and mortars. Degradation of historic materials: physical, chemical and biological actions. Degradation of historic materials: disasters and anthropogenic actions. Salts in stone and masonry. Cleaning of façades. Repair materials and techniques. Consolidation of degraded brick and masonries. Consolidation of degraded mortar and plaster and interaction with fixed artistic heritage. Protective and coating layers. Restoration and conservation of wood. Deterioration and conservation of metals. Deterioration and conservation of 20th century heritage concrete and modern materials. Technical excursion. Laboratory works and in-situ investigations.
Introduction to repair and strengthening. Strengthening of foundations. Discussion of load transfer and long term effects. Strengthening of concrete structures. Strengthening of metal structures. Design of timber structures. Strengthening of timber structures. Design of masonry structures. Strengthening of masonry structures. Strengthening solutions.
Aims, chalenges and difficulties in the modeling and analysis of historical structures. Governing equations of the mechanics of continuum. The finite element method. Elasto-plastic constitutive models. Geometrical nonlinearity. Solution procedures for non-linear incremental FE analysis. Damage mechanics, smeared crack models. Applicability of continuum mechanics. Blocky limit analysis of masonry. Demonstration of modelling of real structures and examples.
Introduction to earthquake engineering. Elements of seismology and seismicity. Elements of seismic hazard analysis. Dynamic analysis of single-degree-of-freedom systems. Dynamic analysis of multi-degree-of-freedom systems. Dynamic analysis of structures using the finite element method. Response spectrum analysis of linear multi-degree-of-freedom systems. Response history analysis of linear multi-degree-of-freedom systems. Non-linear dynamic and static analysis of structures. Earthquake-resistant design of buildings. Structural dynamics in building codes. Elements of soil dynamics. Damage and collapsing mechanisms in existing (particularly historical) structures. Introduction to innovative earthquake-resistant systems.
Focus on complex approach to practic design, analysis and optimalization of multi-storey or long-span building structures, or their reconstruction. Analysis of load, functional and technologic requirements, design of load-bearing system alternatives including foundations, preliminary bearing elements dimensions calculation, choice of most suitable version. Detailed statical design of chosen version, calculation, technical report and drawings. Check of bearing and non-bearing structures interaction and assembly techniques. Public presentation.
1. Úvod, statika hmotného bodu. 2. Výpočet reakcí tuhé desky a prostorové konzoly. 3. Reakce složených soustav, spojité zatížení 4. Příhradové konstrukce. 5. Vnitřních sil na přímých nosnících. 6. Analýza průběhu vnitřních sil na přímých nosnících, Schwedlerovy věty. 7. Analýza průběhu vnitřních sil na prostorové konzole. 8. Zápočtový test. 9. Analýza průběhu vnitřních sil na šikmých a lomených nosnících. 10. Analýza průběhu vnitřních sil na složených soustavách. 11. Těžistě a momenty setrvačnosti pro složené průřezy. 12. Hlavní centrální osy setrvačnosti a elipsa setrvačnosti složených průřezů. 13. Opakování problematických úloh.
Povinná literatura:
[1] V. Kufner a P. Kuklík. Stavební mechanika 10. Vyd. 2. Praha: ČVUT, 2000. 166 s. ISBN 80-01-02215-3.
[2] V. Kufner a P. Kuklík. Stavební mechanika 20. Vyd. 2. Praha: ČVUT, 2001. 137 s. ISBN 80-01-02346-X.
[3] Jíra, D. Jandeková, A. Hlobilová, E. Janouchová a L. Zrůbek: Sbírka příkladů stavební mechaniky, Praha: ČVUT, 2017. 116 s. ISBN 978-80-01-06301-9, URL: http://mech.fsv.cvut. cz/wiki/index.php/File:Sbirka_prikladu_SUK.pdf
Doporučená literatura:
[4] V. Kufner a P. Kuklík. Stavební mechanika 30. 1. vyd. Praha: ČVUT, 1998. 159 s. ISBN 80‐01‐01893‐8.
[5] P. Kabele, M. Polák, D. Rypl a J. Němeček: Stavební mechanika 1. Příklady, ČVUT, 2009. 81 s. SBN: 978-80-0104-282-3
Studijní pomůcky:
[6] http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/index.php/Department_of_Mechanics:_Student's_corner
Předmět se zabývá základní elastickou analýzou staticky neurčitých konstrukcí. V první části se zavádí energie deformace, princip virtuálních sil, přetvoření na staticky určitých konstrukcích. Maxwellova a Bettiho věta. Silová metoda a její aplikace na staticky neurčité příhradové konstrukce, spojité nosníky, rámy, uzavřené rámy. Symetrické konstrukce se symetrickým a antimetrickým zatížením. Vliv účinků teploty a předepsaných přemístění podpor. Matice poddajnosti konstrukce. Druhá část předmětu probírá princip virtuálních posunů a deformační metodu. Matice tuhosti prutu, nesilové účinky, statická kondenzace, matice tuhosti konstrukce a lokalizace. Počítačové řešení základních typů konstrukcí. Třetí část předmětu se zabývá analýzou desek a zjednodušenými metodami řešení křížem pnutých desek.
Doporučená literatura:
[1] P. Konvalinka et al.: Analýza stavebních konstrukcí - příklady, ČVUT, 2009
[2] Kufner, P. Kuklík: Stavební mechanika 30, ČVUT, 1998
[3] P. Kuklík, V. Blažek, V. Kufner: Stavební mechanika 40, ČVUT, 2002
[4] J. Kadlčák, J. Kytýr: Statika stavebních konstrukcí II., VUTIUM, 2009
[5] T.H.G. Megson: Structural and Stress Analysis, Elsevier, 2005
1. Úvod, základní pojmy, Newtonovy zákony, síla. 2. Statika hmotného bodu, svazek sil. 3. Soustava sil, výpočet reakcí tuhé desky. 4. Spojitá zatížení, reakce složených soustav. 5. Příhradové konstrukce, základní způsoby výpočtu vnitřních sil (metoda styčných bodů, průsečná metoda). 6. Vnitřní síly, vnitřní síly na přímém prutu. 7. Reakce a vnitřní síly prostorové konzoly. 8. Vnitřní síly na lomeném a šikmém nosníku 9. Vnitřní síly na složených soustavách I. 10. Výpočet vnitřních sil na složených soustavách - prohloubení znalostí výpočtu. 11. Rovinné geometrické útvary I (výpočet polohy těžiště, statického momentu průřezu). 12. Rovinné geometrické útvary II (výpočet momentů setrvačnosti, stanovení elipsy setrvačnosti). 13. Analýza napětí na prutu namáhaném normálovou silou a momentem.
Povinná literatura:
[1] Kabele P., Polák M., Rypl D., Němeček J., Stavební mechanika 1 - Příklady, Vydavatelství ČVUT, Praha 2009
[2] Kufner V., Kuklík P.: Stavební mechanika 10, Vydavatelství ČVUT, Praha 2002
[3] Kabele, Polák, Rypl, Němeček, Stavební mechanika 1, Příklady, ČVUT, 2009.
Studijní pomůcky:
[4] Stránky předmětu SMR1 v systému Student https://mech.fsv.cvut.cz/student
1. Princip virtuálních prací. 2. Výpočet přetvoření konstrukcí s využitím principu virtuálních prací. 3. Bettiho a Maxwellova věta. 4. Základní principy silové metody, využití principu PVP. 5. Výpočet vnitřních sil na přímém nosníku pomocí silové metody. 6. Silová metoda a její použití na staticky neurčité konstrukci. 7. Redukční věta. 8. Rovinný rám, výpočet vnitřních sil pomocí silové metody. 9. Silová metoda, příhradové konstrukce, využití symetrie. 10. Odvození matice tuhosti prutu, princip virtuálních posunů. 11. Deformační metoda, zjednodušená deformační metoda na staticky neurčitých konstrukcích. 12. Zjednodušená deformační metoda (ZDM) výpočet vnitřních sil na spojitých nosnících. 13. ZDM, výpočet vnitřních sil na rovinných rámových konstrukcích.
Povinná literatura:
[1] Kufner, Kuklík, Stavební mechanika 30, ČVUT, 2003.
[2] Kuklík, Blažek, Kufner, Stavební mechanika 40, 2002.
[3] Šejnoha, Bittnarová, Pružnost a pevnost, ČVUT, 2004.
Studijní pomůcky:
[4] Studijní podklady předmětu SMR 2 na stránce, https://mech.fsv.cvut.cz/student
Síly v bodě, síly působící na těleso a desku, moment síly k bodu, k ose. Soustavy sil. Podepření tělesa a desky, reakce. Složené soustavy v rovině. Příhradové konstrukce. Výpočet reakcí principem virtuálních prací.
Povinná literatura:
[1] Jíra, A. a kolektiv: Sbírka příkladů stavební mechaniky. ČVUT, Praha, 2019, ISBN:978-80-01-06301-9 (v současnosti dostupná online na:http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/images/6/67/Sbirka_prikladu_SUK.pdf).
[2] Kabele P., Polák M., Rypl D., Němeček J.: Stavební mechanika 1 - Příklady, Česká technika - nakladatelství ČVUT, Praha, 2014, ISBN 978-80-01-05604-2.
[3] Kufner V., Kuklík P.: Stavební mechanika 10, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01398-7.
[4] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 30, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01893-8.
Doporučená literatura:
[5] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 20, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01523-8.
[6] Beer F. P., Johnston Jr. E. R., Mazurek D.: Vector Mechanics for Engineers: Statics 11th Edition, McGraw-Hill Education, 2016, ISBN 978-0077687304.
Studijní pomůcky:
[7] Studijní materiály na stránkách katedry: https://mech.fsv.cvut.cz/student/
Vnitřní síly a jejich průběhy na rovinných prutových konstrukcích a složených soustavách. Vnitřní síly a jejich průběhy na prostorové prutové konstrukci. Definice normálového napětí a předpoklady o jeho rozložení v průřezu. Geometrie hmot a rovinných obrazců, těžiště a momenty setrvačnosti.
Povinná literatura:
[1] Jíra, A. a kolektiv: Sbírka příkladů stavební mechaniky. ČVUT, Praha, 2019, ISBN:978-80-01-06301-9 (v současnosti dostupná online na:http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/images/6/67/Sbirka_prikladu_SUK.pdf).
[2] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 20, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01523-8.
[3] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 30, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01893-8.
[4] Kufner, V., Kuklík, P.: Stavební mechanika 10, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998, ISBN 80-01-01398-7.
Doporučená literatura:
[5] Beer F. P., Johnston Jr. E. R., Mazurek D.: Vector Mechanics for Engineers: Statics 11th Edition, McGraw-Hill Education, 2016, ISBN 978-0077687304.
Studijní pomůcky:
[6] Studijní materiály na stránkách katedry: https://mech.fsv.cvut.cz/student/
Deformační a silová metoda pro řešení reakcí a vnitřních sil na staticky neurčitých prutových a příhradových konstrukcích. Výpočet přemístění prutových a příhradových konstrukcí pomocí principu virtuálních prací. 1. Opakování. Základní myšlenka deformační metody (DM). 2. Zjednodušená deformační metoda (ZDM) - Řešení rovinných rámů s neposuvnými styčníky. Formalizace. Výpočet průhybů. 3. ZDM - Snížení počtu neznámých při kloubovém připojení prutu ke styčníku (statická kondenzace). Řešení rovinných rámů s posuvnými patry/sloupy. 4. DM - Staticky neurčitý tah-tlak. Řešení staticky neurčitých příhradových konstrukcí. 5. Obecná deformační metoda (ODM) - řešení rovinných rámů. 6. Test I. 7. ODM - Rovinné rámy, vliv předepsaných přemístění podpor a teplotních změn. 8. ZDM a ODM - Shrnutí. Využití symetrie. Statická analýza rovinných prutových konstrukcí pomocí výpočetních programů. 9. Princip virtuálních prací - úvod. 10. Silová metoda (SM) - Princip silové metody, volba základní soustavy, řešení rovinných rámů a příhradových soustav, kontrola výsledků. 11. Test II. 12. SM - Řešení příhradových konstrukcí. 13. Opakování, rezerva.
Povinná literatura:
[1] Kufner V., Kuklík P.: Stavební mechanika 30. Vydavatelství ČVUT Praha 1998. ISBN: 80-01-01893-8.
Doporučená literatura:
[2] Kuklík P., Blažek V., Kufner, V.: Stavební mechanika 40. Vydavatelství ČVUT Praha 2002. ISBN: 80-01-02450-4.
[3] Jirásek M., Konvalinka P.: Statika stavebních konstrukcí I. Vydavatelství ČVUT Praha, 1989.
[4] Bittnar Z., Jirásek M., Konvalinka, P.: Statika stavebních konstrukcí II: Příklady. Vydavatelství ČVUT Praha, 1992. ISBN:80-01-00772-3.
[5] Megson T. H. G.: Structural and Stress Analysis. Jordan Hill, UNITED KINGDOM: Elsevier Science & Technology 2005. ISBN: 978-0-08-045534-1.
Studijní pomůcky:
[6] Studijní opory připravené vyučujícími dostupné online. https://mech.fsv.cvut.cz/homeworks/student/
[7] http://mech.fsv.cvut.cz/wiki/index.php/Department_of_Mechanics:_Student%27s_corner7
Displacement method for planar frames and gridworks. Extreme effects of live load, influence lines. Stress and strain tensors, traction vector, principal stresses an directions, material strength. Finite element principles and techniques, error of the finite element solutions. Prerequisities: The force and slope deflection methods for statically indeterminate planar frames and trusses, elementary elasticity, stresses and strains in beams, Hooke's law. 13 credits in structural mechanics and elasticity is a reasonable minimum to enter the course.
The principal objective of the course is to familiarize students with basic principles of mechanics such as equilibrium and equivalency applied to statically determined structures 1. Concurrent forces - definition of force, basic theorems and axioms, equilibrium, equivalency 2. Concurrent forces - resultants by rectangular components 3. Statics of particles - free-body diagrams, equilibrium of rigid particles 4. General system of forces - resultant forces and resultant moments, cross product, scalar product 5. General system of forces - resolution of forces to a force and a couple 6. Parallel system of forces in two and three dimensions 7. Statics of rigid bodies - idealization of two and three-dimensional supports and connections 8. Statics of rigid bodies - equilibrium in two and three dimensions 9. Statics of rigid bodies - reaction forces of simple and compound statically determined structures 10. Statics of rigid bodies - reaction forces applying principle of virtual displacements and rotations 11. Analysis of trusses - definition, classification, zero force members 12. Analysis of trusses - application of the method of joints 13. Analysis of trusses - application of the method of sections
Basic assumptions and basic equations of theory of elasticity. Assumptions on deformation and stress distribution in beams. Tension and compression, pure bending, bending moments in two planes, combination of axial and bending stresses. Core of a cross section. Differential equation of elasticity curve. Shear stresses in flexural beams. Free torsion. Elastic-plastic and plastic state of cross-section. Stability of beams. 2D problems, walls and plates.
Doplňkové cvičení pro Pružnost a pevnost, kde bude látka znovu probrána s důrazem na pochopení základních principů a orientací na typické příklady vyskytující se v domácích úkolech, zápočtových testech a zkouškách. Cílem je pomoci studentům zvládnout povinnou výuku PRPE, PRA a PRR.
Úvod do programování v jazyce C++ a seznámení se s neobjektovými základy jazyka a základními algoritmy, které se používají při řešení inženýrských úloh.
Pokročilý kurz programovacího jazyka C++ s ohledem na tvorbu programů pro řešení inženýrských úloh.
[1] Miroslav Virius - Programování v C++
[2] Bruce Eckel - Thinking in C++, 2nd ed. Volume 1
Doplňkové cvičení pro Stavební mechaniku 1, kde bude látka znovu probrána s důrazem na pochopení základních principů a orientací na typické příklady vyskytující se v domácích úkolech, zápočtových testech a zkouškách. Cílem je pomoci studentům zvládnout povinnou výuku SM01.
Seznámení s problematikou diagnostiky stavebních konstrukcí. Monitorování stavebních konstrukcí, využití statické a dynamické experimentální analýzy při diagnostice stavebních konstrukcí - uspořádání experimentu, sledované veličiny, měřicí linka, zpracování a vyhodnocení výsledků experimentu, detekce a lokalizace poškození stavební konstrukce, praktické příklady. Analýza trhlin na stavební konstrukci, zkoušky materiálových vlastností na stávajících konstrukcích, identifikace modelu stavební konstrukce.
Projekt K zapisuje student na jedné z níže uvedených kateder podle vlastního výběru, výuka je profesně zaměřena. Katedra mechaniky - studenti řeší individuální projekty , aktuální nabídka témat projektů je zveřejněna na stránce katedry. Studenti mohou navrhnout i vlastní téma projektu - vhodnost tématu a proveditelnost projektu pak bude posouzena příslušným vedoucím projektu. Katedra betonových a zděných konstrukcí Náplní předmětu je základní ideový návrh řešené konstrukce (most, inženýrská konstrukce, netypická konstrukce pozemních staveb). Vypracovány jsou základní výkresy dokumentující návrh konstrukce (výkresy tvaru, základní schémata vyztužení, případně předpětí, technická zpráva) a základní statický výpočet potvrzující správnost návrhu. Snahou je soustředit práci studenta na správný prvotní návrh konstrukce, návrh několika možných řešení a následný výběr ideální varianty. Výstupem řešení je i stručná rešeršní studie zabývající se zadanou studovanou problematikou. Katedra ocelových a dřevěných konstrukcí Návrh ocelové nebo dřevěné konstrukce týmem tří studentů. V první fázi návrh alternativy každým členem týmu a následné vyhodnocení optimálního řešení celým týmem. V druhé fázi tým společně řeší: dispozici, statický výpočet, výkresovou dokumentaci vybraných detailů a technickou zprávu. V závěru tým vypracuje powerpointovou prezentaci celého postupu práce.
Předmět je zaměřen na přehled numerických optimalizačních metod aplikovatelných nejen v oblasti stavebnictví. Důraz je kladen především na představení základních principů metod, nicméně během cvičení budeme řešit vybrané příklady pomocí nástrojů dostupných v systému MATLAB.
Soustavy lineárních algebraických rovnic: řešitelnost, přímé metody řešení, iterační metody, řídké matice a jejich ukládání v paměti počítače, metoda rozložení oblasti na podoblasti. Soustavy nelineárních algebraických rovnic: Newtonova-Raphsonova metoda. Řešení diferenciálních rovnic metodou konečných diferencí: rovnice 1. a 2. řádu, Eulerovy metody, metoda centrálních diferencí, Newmarkova metoda, konzistence a stabilita, odhad chyby, rychlost konvergence. Příklady parciálních diferenciálních rovnic (vlnová rovnice a difúzní rovnice), metody jejich řešení. Metoda konečných prvků: základní myšlenka MKP, základní typy konečných prvků, izoparametrická interpolace, jakobián, sestavení matice tuhosti a vektoru vnějších sil, Gaussova integrace, příčiny singularity matice tuhosti, variační a slabé řešení a jejich aproximace, podmínky konvergence, rychlost konvergence pro různé typy prvků.
Tvorba statických modelu konstrukce, příprava vstupních dat, výpočet, vyhodnocení a kontrola výsledků. Řešení prutových konstrukcí, obloukových konstrukcí, stěn, desek, kleneb, krovů. Používané programy RFEM-Dlubal, SCIA Engineer.
Doporučená literatura:
[1] Uživatelská příručka systému RFEM Dlubal
[2] Uživatelská příručka systému SCIA engineer
[3] Odborný posudek - statický výpočet NKP Zámek Bojnice: Fajman - ČVUT, 2018, HČ 8301804A006
[4] Statické posouzení - únosnosti zdi zděné na maltových pásových ložích v objektu Bytové domy Nad školou Trutnov dům č.4: Fajman - ČVUT, 2017, HČ 8301704A183
Úvod do programování v jazyce C++ a seznámení se s neobjektovými základy jazyka a základními algoritmy, které se používají při řešení inženýrských úloh.
Předmět se zabývá spolehlivostí prvků a systémů. Spolehlivost prvků se uvažuje časově závislá, spolehlivost systémů se uvažuje typu zatížení-únosnost. Složitější případy jsou řešeny metodou FORM. Dvě simulační metody jsou popsány: Monte Carlo a LHS.
This course will pick up where basic finite element courses stop. We will discuss some classes of failures of finite elements (shear and volumetric locking), and potential remedies (various types of reduced integration, nodal-integration discretizations, and multi-field approaches). Both solid and structural elements will be covered. We will consider static and dynamic response, in the small- and large-strain regime. The theory will be illustrated with concrete examples computed with in-house (open-source) finite element software, and the commercial program Abaqus (and its open-source look-alike Calculix).
The aim of the course is to solve coupled multiphysics problems, e.g. thermoelasticity, coupled heat and moisture transfer, thermo-hydro-mechanical problem, electordiffusion, etc. First, the balance equations together with constitutive laws will be summarized for selected coupled multiphysics problems. Discretization in space and time (Galerkin-Bubnov method, Galerkin-Petrov method, generalized trapezoidal rule, etc.) will follow. Solution of systems of linear algebraic equations obtained after discretization (the use of symmetry and sparsity, direct methods, iterative methods). Solution of systems of nonlinear algebraic equations (Newton-Raphson method, the arc-length method). Utilization of parallel computers for solution of large problems based on domain decomposition methods.
[1] The aim of the course is to solve coupled multiphysics problems, e.g. thermoelasticity, coupled heat and moisture transfer, thermo-hydro-mechanical problem, electordiffusion, etc. First, the balance equations together with constitutive laws will be summarized for selected coupled multiphysics problems. Discretization in space and time (Galerkin-Bubnov method, Galerkin-Petrov method, generalized trapezoidal rule, etc.) will follow. Solution of systems of linear algebraic equations obtained after discretization (the use of symmetry and sparsity, direct methods, iterative methods). Solution of systems of nonlinear algebraic equations (Newton-Raphson method, the arc-length method). Utilization of parallel computers for solution of large problems based on domain decomposition methods.
Předmět je zaměřen na seznámení se způsobem odběru a získáváním stavebních materiálů pro účely zjišťování jejich vlastností. Studenti jsou seznámeni s diagnostickými metodami určování vlastností materiálů podstatných pro posouzení konstrukcí z pohledu projektanta (statické, dynamické podklady, fyzikální podklady). Navazujícím tématem je použití výpočtových nástrojů s podklady získanými z provedené diagnostiky. Část obsahu předmětu je věnována přístupům a hloubce diagnostických metod. Výsledkem diagnostiky konstrukcí je určení zbytkové životnosti nebo použitelnosti konstrukcí. 1. Diagnostické metody ve stavebnictví 2. Podklady pro realizaci diagnostických metod. 3. Diagnostika stavebních materiálů v laboratorních podmínkách I 4. Diagnostika stavebních materiálů v laboratorních podmínkách II 5. Analýza stavebních materiálů přístupem zjišťování dynamických vlastností materiálů. 6. Dynamické vlastnosti stavebních konstrukcí zjistitelné in situ. Způsoby volby výběru měřících míst, příprava experimentů, očekávané výsledky, jejich zhodnocení. 7. Výpočtové metody pro zpracování podkladů z diagnostiky konstrukcí (statické a dynamické), materiálové vlastnosti jako vstupy pro posouzení konstrukcí. 8. Víceúrovňová analýza stavebních konstrukcí, syntéza výsledků průzkumů. 9. Diagnostika na úrovni potřeby pro návrh rekonstrukcí, modernizací a oprav stavebních konstrukcí. 10. Diagnostika pro potřeby zrychlených rozhodování opatření zásahů do stavebních konstrukcí (potřeby HZS, stavební úřady atd.). 11. Životnost konstrukcí vyplývající z výsledků diagnostiky konstrukcí. Předmět bude vyučován pouze v českém jazyce.
[1] Polák. M., Experimentální ověřování konstrukcí 10, Praha, ČVUT, 1999.
[2] Sylaby přednášek
[3]
[4] 1. Nuno M. M. Maia, Julio M. M. Silva a kol.: Theoretical and Experimental Modal Analysis, Research Studio Press, Baldock, United Kingdom, 1997, p. 488, ISBN 0863802087.
[5] 2. J.G.M.vanMier, Fracture procesess of Concrete, 1997.
[6] 3. ČSN EN Normy týkající se destruktivního zkoušení stavebních materiálů např. ČSN EN 384.
Studenti budou seznámeni s metodou korelace digitálního obrazu, jejím využití v experimentální mechanice, měřicí linkou, výpočetními algoritmy a interpretací výsledků. Bude podporováno aktivní zapojení studentů při provádění a vyhodnocování experimentů. V případě zájmu budou studenti zapojeni do vývoje nových algoritmů a open-source softwaru. Kromě DIC se studenti seznámí s numerickým modelováním, aby pochopili význam naměřených dat a osvojili si schopnost na výsledky kriticky nahlížet. Součástí bude i představení vysokorychlostních kamer a práce s nimi, včetně pořízení záznamu při experimentu a následné zpracování záznamu.
[1] Doporučená literatura:
[2] M. A. Sutton, J. J. Orteu, H. W. Schreier, Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements: Basic Concepts, Theory and Applications, Springer Verlag, 2009.
[3] B. Pan, K. Qian, H. Xie, A. Asundi, Two-dimensional digital image correlation for in-plane displacement and strain measurement: a review, Measurement Science and Technology 20 (2009), 062001.
Cílem předmětu je získání znalostí a dovedností potřebných pro pokročilé navrhování konstrukcí zatížených dynamickými účinky. Metody řešení vlastního a vynuceného kmitání konstrukcí pomocí metody konečných prvků. Vlastnosti materiálů při dynamickém namáhání. Dynamická analýza kontinua, šíření vln. Interakce konstrukce a podloží. Přírodní a technická seismicita. Aeroelasticita stavebních konstrukcí, zatížení větrem. Kmitání stavebních konstrukcí - výškové budovy, komíny, stožáry, věže, dopravní konstrukce, základy strojů. Zmenšování dynamických účinků. Základy řešení nelineárních úloh.
[1] Povinná literatura:
[2] Bittnar, Z.-Šejnoha. J.: Numerické metody mechaniky. Vydavatelství ČVUT Praha 1992.
[3] Humar, J.L.: Dynamics of Structures. A.A.Balkema Publishers 2002.
[4] Doporučená literatura:
[5] Sucuoglu,H.-Akkar, S.: Basic Earthquake Engineering, Springer International Publishing 2014.
[6] Elsa,C.: Footbridge Vibration Design. Francis and Taylor 2009.
Předmět je určen studentům, kteří neměli možnost se seznámit s cíli, úlohami a základními prostředky experimentální analýzy v průběhu bakalářského nebo magisterského studia. Studenti se v rámci předmětu seznámí se základními postupy a principy experimentální analýzy stavebních konstrukcí. Výklad bude obsahovat přehled experimentů zaměřených na zkoušení vlastností základních stavebních materiálů, popis experimentů určených pro sledování klimatických zatížení stavebních konstrukcí, příklady verifikace a identifikace teoretických modelů na základě experimentálních výsledků, experimenty prováděné na fyzikálních modelech ve větrných tunelech pro stanovení účinků větru, experimenty prováděné na fyzikálních modelech na vibračních stolech pro určení účinků zemětřesení, dlouhodobé monitorování stavebních konstrukcí. Výklad bude dále obsahovat principy přípravy, realizace a vyhodnocení statických zatěžovacích zkoušek stavebních konstrukcí a konstrukčních prvků, základní metody zpracování naměřených signálů pro potřeby dynamických zkoušek, principy přípravy, realizace a vyhodnocení dynamických zkoušek včetně experimentální modální analýzy, základy měření a hodnocení účinků vibrací na stavební konstrukce z hlediska prvního mezního stavu únosnosti a na jejich uživatele z hlediska mezního stavu použitelnosti, ukázky praktických úloh.
[1] Povinná literatura: Není předepsána.
[2] Doporučená literatura:
[3] Pirner, M. a Fischer, O.: Dynamika ve stavební praxi, 1. vydání; Informační centrum ČKAIT, Praha, 2010.
[4] Bilčík, J. a Dohnálek, J.: Sanace betonových konstrukcí, 1. vydání; Vydavatelství Jaga group, v.o.s., Bratislava, 2003.
[5] Relevantní články v odborných časopisech indexovaných v databázi Web of Science nebo Scopus.
Cílem předmětu je prohloubit základní poznatky z experimentální analýzy stavebních konstrukcí získané při předchozím studiu. Výklad bude složen z těchto částí - základní uspořádání měřicí linky používané při experimentech na stavebních konstrukcích, relativní snímače, absolutní snímače, tenzometry, zásady tenzometrických měření, základy stanovení nejistot výsledků měření, experimenty realizované na fyzikálních modelech, základy teorie podobnosti, modelové zákony, experimentální metody pro určení osových sil v táhlech, kabelech a závěsech, praktické příklady realizace (důvod provedení, uspořádání, způsob zpracování výsledků experimentu a základní závěry) statických zatěžovacích zkoušek, dynamických zkoušek a dlouhodobého monitorování stavebních konstrukcí.
[1] Povinná literatura: Není předepsána.
[2] Doporučená literatura:
[3] Pirner, M. a Fischer, O.: Zatížení staveb větrem, 1. vydání; Informační centrum ČKAIT, Praha, 2003.
[4] Pirner, M. a Fischer, O.: Dynamika ve stavební praxi, 1. vydání; Informační centrum ČKAIT, Praha, 2010.
[5] Relevantní články v odborných časopisech indexovaných v databázi Web of Science nebo Scopus.
Cílem je ozřejmit základní vlastnosti anizotropních a heterogenních materiálů, filozofii jejich řešení a způsoby homogenizace. Mikro-, mezo-, makro-, pohled na složené materiály. Hillova teorie kompozitů. Variační formulace, Hashin-Shtrikmanův variační princip, důsledky pro metody homogenizace kompozitů. Vlastní pnutí, Eshelbyho síly, metoda Mori-Tanaka, self-consistent, penalizační metoda. Aplikace, válcové skořepiny, deskostěnové konstrukce, vybrané stavební konstrukce (tunely, zemní konstrukce atd.).
[1] Povinná literatura:
[2] Procházka, P, Základy mechaniky složených materiálů, Academia 2001
[3] Válek, MJ, Procházka PP: Overall material properties of debonding composites, CTU in Prague 2009
[4]
[5] Doporučená literatura:
[6] Procházka, PP, Válek, MJ: Optimization of composite structures CTU in Prague 2012
Principy transmisní a reflexní optické mikroskopie. Polarizace světla a její využití při fázové analýze pevných látek. Technika polarizační optické mikroskopie a její aplikace ve výzkumu stavebních materiálů. Příprava vzorků. Principy elektronové mikroskopie a mikroanalýzy. Generování elektronů a jejich interakce se zkoumanými objekty, detekce a interpretace dílčích sekundárních emisí. Scanovací (SEM) a transmisní elektronová mikroskopie (TEM), prvková mikroanalýza (EDX/WDX) a elektronová difrakce (EBSD-O.I.M.). Přehled nejužívanějších dostupných technik ESEM, EDX, WDX, O.I.M). Aplikace SEM a EDAX ve výzkumu stavebních materiálů. Příprava vzorků. RTG (X-ray) fázová a strukturní analýza. Principy RTG analýzy a její aplikace ve strukturním a fázovém výzkumu stavebních materiálů. Fázová identifikace, přednostní strukturní uspořádání a RTG strukturní analýza deformací materiálů. Příprava vzorků.
[1] Ekertová, L.- Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů. - Elektronová mikroskopie a difrakce. - ACADEMIA.
[2] Kraus, Ivo (2003): Struktura a vlastnosti krystalů. ACADEMIA.
[4] Král, J - Frank, L. (2003): Metody analýzy povrchů - Iontové a speciální metody. - ACADEMIA.
The course will cover analytical methods for multiscale modeling of heterogenous materials, with emphasis on: 1. Introduction, overview of governing equations of elasticity, tensor notation, and averaging 2. Minimum energy principles, material symmetries 3. Elementary theory of overall moduli, concentration factors, Voigt-Reuss bounds 4. Exact solution for two-phase composites, idea of improved bounds 5. Eshelby problem 6. Approximate evaluation of overall moduli: dilute approximation, self-consistent method, Mori-Tanaka method 7. Improved bounds on overall moduli: Hashin-Shtrikman bounds 8. Thermo-elasticity 9. Extension to stationary transport processes
[1] Povinná literatura:
[2] G. J. Dvorak: Micromechanics of composite materials, Springer, 2013
[3] M. Šejnoha and J. Zeman: Micromechanics in practice, WIT Press, 2013
[5] Doporučená literatura:
[6] T. Mura: Micromechanics of defects in solids. Martinus Nijhoff, Dordrecht, 1987
[7] G. W. Milton: Theory of composites, Cambridge University Press, 2002
The course will cover numerical methods for multiscale modeling of heterogenous materials, with emphasis on: 1. Overview of the finite element method for elasticity and heat conduction 2. Introduction to the method of asymptotic expansion for heat conduction and elasticity 3. First-order computational homogenization for elasticity 4. First-order computational homogenization for heat conduction and thermo-elasticity 5. Homogenization nonlinear problems -- application to non-linear conduction and elasticity 6. Two-scale simulations -- basic principles and implementation strategy, applications Reduced-order models, combining computational homogenization with micromechanics
[1] Povinná literatura:
[2] J.C. Michel, H. Moulinec, P. Suquet: Effective properties of composite materials with periodic microstructure: a computational approach, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 172 (1?4), 109?143, 1999
[3] J. Fish: Practical multiscaling, John Wiley & Sons, 2014
[5] Doporučená literatura:
[6] M. Šejnoha and J. Zeman: Micromechanics in practice, WIT Press, 2013
Předmět pokrývá analytické metody pro víceúrovňové modelování heterogenních materiálů, s důrazem na následující témata: 1. Úvod, shrnutí řídicích rovnicí pružnosti, tenzorový zápis, průměrování 2. Variační principy mechaniky, materiálové symetrie 3. Základní teorie efektivní