Utilizarea coeficientului de intensitate al tensiunilor în monitorizarea și întreținerea structurilor din oțel

Abstract

CIT reprezintă un parametru fundamental în mecanica ruperii, utilizat pentru a evalua comportamentul materialelor sub tensiuni, în special în zonele fisurate. Necesitatea utilizării CIT devine tot mai evidentă în contextul infrastructurilor critice, cum ar fi podurile sau clădirile industriale, unde siguranța și durabilitatea sunt esențiale. Studiul subliniază influența tipurilor de fisuri și a modurilor de solicitare (Mod I, II, III) asupra valorilor CIT, oferind soluții pentru proiectarea și monitorizarea preventivă a structurilor din oțel. Pentru obținerea rezultatelor numerice și grafice, s-au utilizat metode experimentale și numerice, precum Metoda Elementelor Finite (FEM). În partea aplicativă, integritatea îmbinărilor sudate a fost analizată prin calculul CIT, identificând fisurile critice din cordoanele de sudură. De asemenea, a fost implementat un Sistem Integrat de Monitorizare a Sănătății Structurale (SIMSS), care utilizează senzori și algoritmi de Inteligență Artificială pentru detectarea și prognoza evoluției fisurilor. Acest sistem permite evaluarea continuă a tensiunilor în zonele critice și previne cedările catastrofale. Lucrarea include și analiza factorilor care influențează CIT, oferind o abordare detaliată pentru gestionarea fisurilor în structuri complexe. Conform rezultatelor, monitorizarea bazată pe CIT contribuie semnificativ la prelungirea duratei de viață a structurilor și reducerea costurilor de întreținere. Teza este compusă din introducere, 3 capitole, concluzii, bibliografie și o anexă. Lucrarea conține 60 pagini (fără anexă), 29 figuri și 25 tabele. Bibliografia constă din 40 surse de referință. Anexa tezei de master cuprinde 13 pagini, 3 figuri și 4 tabel. În cadrul anexei sunt reprezentate rezultatele calculelor fermei metalice, care se referă la studiile de caz.

The paper examines the applications of the Stress Intensity Factor (SIF) in ensuring the integrity of steel structures and preventing failures caused by cracks. The SIF is a fundamental parameter in fracture mechanics, used to evaluate the behavior of materials under stress, particularly in cracked areas. The need to use the SIF is increasingly evident in the context of critical infrastructures, such as bridges or industrial buildings, where safety and durability are paramount. The study emphasizes the influence of various types of cracks and loading modes (Mode I, II, III) on the SIF values, providing solutions for the design and preventive monitoring of steel structures. To obtain numerical and graphical results, both experimental and numerical methods were employed, including the Finite Element Method (FEM). In the applied section, the integrity of welded joints was analyzed through SIF calculations, identifying critical cracks in the weld beads. Additionally, an Integrated Structural Health Monitoring System (SIMSS) was implemented, utilizing sensors and Artificial Intelligence algorithms for detecting and predicting the progression of cracks. This system allows for continuous stress assessment in critical areas and prevents catastrophic failures. The paper also includes an analysis of the factors influencing the SIF, offering a detailed approach to managing cracks in complex structures. According to the results, SIF-based monitoring significantly contributes to extending the service life of structures and reducing maintenance costs. The thesis is composed of an introduction, 3 chapters, conclusions, references, and an appendix. The paper contains 60 pages (excluding the appendix), 29 figures, and 25 tables. The references list comprises 40 sources. The master’s thesis appendix includes 13 pages, 3 figures, and 4 tables. The appendix presents the results of calculations for a steel truss, corresponding to the case studies.