Badania eksperymentalne i walidacja MES konsoli aluminiowych w elewacjach wentylowanych
(Open Access)
DOI: 10.15199/33.2025.11.06
citation/cytuj: Schabowicz K., Zawiślak Ł., Kopyłow O. Experimental research and finite element method (FEM) validation aluminum brackets in ventilated facades systems. Materiały Budowlane. 2025. Volume 639. Issue 11. Pages 51-58. DOI: 10.15199/33.2025.11.06
- Abstract / Streszczenie
- Keywords / Słowa kluczowe
- Literature
- Afiliation
- Corresponding Author
- Open Access
The article presents the results of experimental studies and numerical analyses regarding aluminum brackets used in ventilated facade systems. Laboratory tests analyzed the behavior of the brackets under vertical loads with cyclic application of force, recording force–displacement curves and deformation characteristics. The results revealed a three-phase operation of the brackets: linear-elastic, a plasticization stage, and the development of a plastic hinge in the mounting zone. Numerical analyses were performed using ANSYS Mechanical in the linear-elastic mode. The comparison between experimental and numerical results showed high agreement in the serviceability range – displacement differences did not exceed 10%. The obtained results confirmed that linear models are sufficient for operational analyses (SLS), while nonlinear models are necessary for the assessment of ultimate load-bearing capacity (ULS).
W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych oraz analiz numerycznych aluminiowych konsoli stosowanych w systemach elewacji wentylowanych. W badaniach laboratoryjnych analizowano zachowanie konsoli pod obciążeniem pionowym przy cyklicznym przyłożeniu siły, rejestrując krzywe siła–ugięcie i charakter deformacji. Wyniki wykazały trójfazowy przebieg pracy konsoli: liniowo-sprężysty, etap uplastycznienia oraz rozwój przegubu plastycznego w strefie mocowania. Analizy numeryczne wykonano w środowisku ANSYS Mechanical w wariancie liniowo-sprężystym. Porównanie wyników eksperymentalnych i numerycznych wykazało dużą zgodność w zakresie użytkowym – różnice przemieszczeń nie przekroczyły 10%. Otrzymane wyniki potwierdziły, że w analizach eksploatacyjnych (SLS) wystarczające są modele liniowe, natomiast do oceny granicznych stanów nośności (ULS) niezbędne jest zastosowanie modeli nieliniowych.
W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych oraz analiz numerycznych aluminiowych konsoli stosowanych w systemach elewacji wentylowanych. W badaniach laboratoryjnych analizowano zachowanie konsoli pod obciążeniem pionowym przy cyklicznym przyłożeniu siły, rejestrując krzywe siła–ugięcie i charakter deformacji. Wyniki wykazały trójfazowy przebieg pracy konsoli: liniowo-sprężysty, etap uplastycznienia oraz rozwój przegubu plastycznego w strefie mocowania. Analizy numeryczne wykonano w środowisku ANSYS Mechanical w wariancie liniowo-sprężystym. Porównanie wyników eksperymentalnych i numerycznych wykazało dużą zgodność w zakresie użytkowym – różnice przemieszczeń nie przekroczyły 10%. Otrzymane wyniki potwierdziły, że w analizach eksploatacyjnych (SLS) wystarczające są modele liniowe, natomiast do oceny granicznych stanów nośności (ULS) niezbędne jest zastosowanie modeli nieliniowych.
aluminum brackets; ventilated facades; finite element method (FEM); experimental validation; elastoplastic behavior.
konsole aluminiowe; elewacje wentylowane; metoda elementów skończonych (MES); walidacja eksperymentalna; sprężysto-plastyczne zachowanie.
konsole aluminiowe; elewacje wentylowane; metoda elementów skończonych (MES); walidacja eksperymentalna; sprężysto-plastyczne zachowanie.
- Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2024/1275 z 24 kwietnia 2024 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków.
- Nowak K, Byrdy A. Effect of mounting brackets on thermal performance of buildings with ventilated facades. Journal of Building Physics 43 (2), August 2018.
- Kopyłow O, Chełkowski F. Problemy stosowania konsoli pasywnych w elewacjach wentylowanych. Problems of using passive brackets in ventilated facades system. Materiały Budowlane 2024, DOI: 10.15199/33.2024.12.05
- Cwyl M, Dmowska-Michalak I, Kaczmarczyk A, Michalczyk R. Laboratory tests and numerical analysis of aluminium helping hand brackets with polyamide thermal break. Archives of Civil Engineering. 2022. DOI: 10.24425/ ace.2022.140650.
- EAD 090034-00-0404, „Kit composed by subframe and fixings for fastening cladding and external wall elements”.
- Kopyłow O, Chełkowski F. Stosowanie narzędzi obliczeniowych do określenia właściwości mechanicznych konsoli do elewacji wentylowanych. Materiały Budowlane. 2023; DOI: 10.15199/33.2023.09.14.
prof. dr hab. inż. Krzysztof Schabowicz, Politechnika Wrocławska, Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego
ORCID: 0000-0001-6320-9539
dr inż. Łukasz Zawiślak, Politechnika Wrocławska, Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego
ORCID: 0000-0003-2828-5899
dr inż. Ołeksij Kopyłow, Instytut Techniki Budowlanej
ORCID: 0000-0002-8436-2521
ORCID: 0000-0001-6320-9539
dr inż. Łukasz Zawiślak, Politechnika Wrocławska, Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego
ORCID: 0000-0003-2828-5899
dr inż. Ołeksij Kopyłow, Instytut Techniki Budowlanej
ORCID: 0000-0002-8436-2521
dr inż. Łukasz Zawiślak, Politechnika Wrocławska, Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego
ORCID: 0000-0003-2828-5899
Correspondence address: lukasz.zawislak@pwr.edu.pl
Received: 02.07.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 02.07.2025 r.
Revised: 04.08.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 04.08.2025 r.
Published: 21.11.2025 / Opublikowano: 21.11.2025 r.
