Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Fatigue durability of recycled mixtures with added cement dusty by-products (UCPP) in base layers

Skotnicki Łukasz, Kuźniewski Jarosław

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2025

|

Vol. 24, no. 2

145--166

EN

This paper describes the analyses of an innovative road binder based on cement dusty by-products (UCPP) used in mineral-cement-emulsion (MCE) mixtures and mineral-cement mixtures with foamed asphalt (MCAS). Innovative UCPP binders have been used as a replacement for traditional cement. Novel hydraulic binders reduce the rigidity of MCE and MCAS mixtures, which limits thermal and fatigue cracking of the base layers. In laboratory testing, seven different binders were tested – based on UCPP, lime, and traditional cement. The effect of these binders on mechanical properties of recycled MCE and MCAS mixes was analysed. Significant changes in the stiffness modulus and fatigue durability of the conglomerates have been demonstrated. The testing found that these innovative binders can be applied in the mixtures used for base layers. Optimum binders for application in both MCE and MCAS have been identified. The identified correlations will allow to speed-up the design process and selection of road pavement constructions used in the cold deep recycling process.

PL

W artykule przedstawiono analizy zastosowania innowacyjnego spoiwa drogowego opartego na ubocznych cementowych produktach pylastych (UCPP) w mieszankach mineralno-cementowo-emulsyjnych (MCE) i mieszankach mineralno-cementowych z asfaltem spienionym (MCAS). Podczas przeprowadzania badań mieszanek stosowanych w nawierzchniach asfaltowych w zamian klasycznego cementu zostały użyte spoiwa UCPP. Nowe spoiwa hydrauliczne wpływają na redukcję sztywności mieszanek MCE i MCAS, co ogranicza spękania termiczne oraz zmęczeniowe w warstwach podbudowy. W badaniach laboratoryjnych zastosowano siedem różnych spoiw opartych na UCPP, wapnie oraz klasycznym cemencie. Analizowano wpływ tych spoiw na właściwości mechaniczne recyklowanych mieszanek MCE i MCAS. Wykazano znaczące zmiany dotyczące modułu sztywności i trwałości zmęczeniowej wytworzonych konglomeratów. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że nowatorskie spoiwa mogą być stosowane w mieszankach przeznaczonych do warstw podbudowy. Wytypowano spoiwa optymalne do zastosowania zarówno w MCE jak i MCAS. Wykazane korelacje pozwolą na przyspieszenie procesu projektowania i doboru konstrukcji nawierzchni drogowych opartych na procesie recyklingu głębokiego na zimno.

2

Nośność i trwałość zmęczeniowa rozciąganych połączeń kołnierzowych

Ślęczka Lucjan, Gryniewicz Marcin

Inżynieria i Budownictwo

|

2025

|

R. 81, nr 3

248--253

PL

W niniejszej publikacji przedstawiono zasady oceny nośności śrubowych połączeń kołnierzowych oraz ich trwałości zmęczeniowej, wynikające z wprowadzania do stosowania drugiej generacji eurokodów. Zaproponowane tam procedury porównano z metodami stosowanymi w dotychczasowej praktyce inżynierskiej w Polsce.

EN

This publication outlines the principles for evaluating the load-bearing capacity and fatigue performance of bolted flange connections in accordance with the provisions introduced by the second generation of Eurocodes. The proposed assessment procedures are compared against the methodologies traditionally applied in Polish engineering practice.

3

Strain-controlled uniaxial fatigue of an AA2519 aluminium alloy sheet

Pejkowski Łukasz, Kotyk Maciej

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2025

|

Vol. 73, nr 4

art. no. e154271

EN

This study provides a comprehensive investigation of the uniaxial, strain-controlled fatigue behaviour of an AA2519 aluminium-copper alloy. The alloy was characterized in the as-fabricated state. Three orientations relative to the rolling direction were used to determine the mechanical properties. The quasi-static strength and cyclic stress-strain response of the AA2519 aluminium alloy for the examined cases were similar regardless of the rolling direction, although slight differences between them were noticeable. Similarly, the fatigue life was not strongly affected by the specimen orientation. The investigation also included fractographic analysis of the fracture surfaces, revealing differences between strain amplitude levels and specimen orientations. The experimental results obtained provide a good basis for engineering applications of the analyzed AA2519 alloy and offer a solid foundation for further research into the effect of heat treatment on the fatigue strength of the investigated alloy.

4

Trwałość zmęczeniowa nawierzchni półsztywnej wstępnie zdegradowanej od wpływów górniczych wzmocnionej siatką z włókna szklanego

Kałuża Mateusz, Kotasiński Mirosław, Bzówka Joanna

Drogownictwo

|

2024

|

nr 1-2

42--47

PL

Przedmiotem artykułu jest określenie wpływu wzmocnienia siatką z włókna szklanego na trwałość zmęczeniową nawierzchni półsztywnej wstępnie zdegradowanej. Analizę przeprowadzono z wykorzystaniem metody mechanistyczno-empirycznej. Identyfikacja parametrów modelu została wykonana na podstawie badań nieniszczących ugięciomierzem FWD oraz na podstawie laboratoryjnego badania składu mieszanki mineralno-asfaltowej. Badano wpływ siatki z włókna szklanego, zabudowanej w spodzie warstw z betonu asfaltowego. Wyniki uzyskanych wartości trwałości zmęczeniowych zestawiono z ruchem projektowanym na badanym odcinku. Analizy wskazały na korzystny wpływ zbrojenia, jednak dopiero po ustaniu wpływów od eksploatacji górniczej.

EN

The main subject of this paper is to analyse the influence of glass fibre mesh reinforcement on pre-damaged flexible pavement located in the area of mining subsidence. Mechanistic-empirical approach was employed to evaluate the phenomenon. The FWD measures were used to back calculate the layers moduli. In addition, the asphalt concrete sample was tested to determine the mixture. The pavement fatigue life was calculated and compared with the predicted traffic load on each section of the road. The analyses indicated the positive influence of applied reinforcement on pavement fatigue, but only after mining influence stopped.

5

Asphalt pavement structure optimization with alternative materials

Ostrowski Przemysław, Zofka Adam, Błażejowski Krzysztof, Pszczoła Marek

Archives of Civil Engineering

|

2024

|

Vol. 70, nr 3

191--203

EN

The paper briefly describes modern method assessment of the pavement structure based on the simplified viscoelastic continuum damage (S-VECD) model. The method was used to compare two types of pavement structures. There were analysed classical cstructures with asphalt concretes with neat bitumen and innovative one- or two layered structures with SMA 16 with highly polymer modified bitumen (HiMA). Pavement structures using SMA 16 are especially recommended for local roads, thus two traffic categories were analysed – light and medium. Furthermore, due to specific properties of layers with HiMA, for each variant two different types of improved sub-base were checked. The examples presented, despite reduced thickness of asphalt layers, structures with SMA 16 HiMA are much more resistant to fatigue than classic structures with asphalt concretes with neat bitumen. The results of the research confirm that it is possible to develop innovative structures with materials with above standard properties. New materials both with new arrangement of layers can bring a lot of advantages especially in the areas of sustainable development, costs reducing and improving properties of asphalt pavements.

PL

W artykule krótko opisano nowoczesną metodę oceny konstrukcji nawierzchni opartą na uproszczonym modelu niszczenia w ośrodku lepkosprężystym (S-VECD). Metoda ta została wykorzystana do porównania dwóch typów konstrukcji nawierzchni. Analizowano klasyczne konstrukcje z betonami asfaltowymi z asfaltami drogowymi oraz innowacyjne konstrukcje jedno- lub dwuwarstwowe z SMA 16 z asfaltem wysokomodyfikowanym polimerami (HiMA). Konstrukcje nawierzchni z zastosowaniem SMA 16 są szczególnie polecane na drogi lokalne, dlatego też przeanalizowano dwie kategorie obciążenia ruchem – lekką KR2 i średnią KR4. Ponadto, ze względu na specyficzne właściwości warstw z HiMA, dla każdego wariantu sprawdzono dwa różne rodzaje ulepszonego podłoża. Na przedstawionych przykładach, pomimo zmniejszonej grubości warstw bitumicznych, konstrukcje z SMA 16 HiMA są znacznie bardziej odporne na zmęczenie niż klasyczne konstrukcje z betonami asfaltowymi z asfaltami drogowymi. Wyniki badań potwierdzają, że możliwe jest opracowanie innowacyjnych konstrukcji z materiałów o ponadstandardowych właściwościach. Nowe materiały zarówno zastosowane z nowym układem warstw mogą przynieść wiele korzyści zwłaszcza w zakresie zrównoważonego rozwoju, obniżenia kosztów oraz poprawy właściwości nawierzchni asfaltowych.

6

Experimental evaluation of hot mix asphalt using coal bottom ash as partial filler replacement

Kamran Muhammad, Khan Muhammad Tariq, Khan Diyar, Mohd Hasan Mohd Rosli, Khan Noman, Ullah Mati

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2023

|

Vol. 22, no. 2

167--179

EN

The purpose of this study is to evaluate the performance of hot mix asphalt (HMA) prepared with coal bottom ash (CBA) as an alternative mineral filler. In this study, the effect of CBA on rutting, stiffness and fatigue resistance was experimentally evaluated. Combinations of conventional filler (stone dust) with different percentages of CBA (at 1.5%, 3%, and 4.5% by volume) were adopted. The HMA samples were prepared and tested using the Marshall mix design method. Following the Asphalt Institute MS-2 and the Pakistani National Highway Authority (NHA) General Specifications, sixty samples of HMA were compacted; stability tests at varying bitumen contents (3.5%, 4.0%, 4.5%, 5.0%, and 5.5%) were used to determine the optimum bitumen content (OBC) in the mixture for each percentage of CBA in the filler. For 0%, 1.5%, 3%, and 4.5% CBA, the optimum bitumen contents of 4.27%, 4.47%, 4.53%, and 5.0% were obtained, respectively. They were used throughout the study. Three samples with the optimum binder content were made for each of the four analysed CBA proportions. The wheel tracker test was run on 12 OBC samples, and the dynamic modulus test was run on 12 OBC samples. The Marshall stability and flow test results showed that the samples prepared with 3% CBA as filler and an OBC of 4.53% satisfied the NHA requirements for flexible pavement. It was noted that CBA greatly improves the rutting resistance and stiffness of asphalt mixtures. It also improved the fatigue life. Therefore, adding up to 3% CBA by volume to stone dust used as filler in asphalt concrete can minimize the need for stone dust and provide a suitable method of CBA disposal.

PL

Przedstawione badania miały na celu ocenę mieszanek mineralno-asfaltowych (MMA) wykonanych na gorąco i przygotowanych z zastosowaniem popiołów dennych pochodzących ze spalania węgla w roli alternatywnego dodatku do wypełniacza. Zbadano doświadczalnie, jaki wpływ na koleinowanie, sztywność i trwałość zmęczeniową mieszanek ma zawartość popiołów dennych w typowym wypełniaczu. Zastosowano kombinacje konwencjonalnego wypełniacza (mączki kamiennej) z różnymi udziałami w nim popiołu dennego: 1,5%, 3% oraz 4,5% (v/v). Mieszanki zaprojektowano i zbadano wg metody Marshalla. Zgodnie z instrukcją MS-2 Instytutu Asfaltowego oraz specyfikacjami ogólnymi pakistańskiego Zarządu Dróg Krajowych (NHA) zagęszczono sześćdziesiąt próbek mieszanek. Na podstawie oznaczeń stabilności wykonanych przy różnych zawartościach lepiszcza (3,5%, 4,0%, 4,5%, 5,0% i 5,5%) określono optymalny jego udział w przypadku każdej z rozpatrywanych zawartości popiołów dennych w wypełniaczu. Dla zawartości popiołów dennych w wypełniaczu 0%, 1,5%, 3% i 4,5% uzyskano odpowiednio optymalne udziały objętościowe lepiszcza w mieszance: 4,27%, 4,47%, 4,53% oraz 5,0%. Uzyskane w wyniku tej analizy wartości zastosowano następnie we wszystkich dalszych badaniach mieszanek. Dla każdego z czterech rozpatrywanych udziałów popiołu dennego w wypełniaczu przygotowano po trzy próbki mieszanki o optymalnej zawartości lepiszcza. Badanie odkształceń trwałych w koleinomierzu wykonano na 12 próbkach. Również badanie modułu dynamicznego przeprowadzono na 12 próbkach. W oparciu o uzyskane w badaniu metodą Marshalla parametry stabilności i osiadania wykazano, że próbki mieszanek zawierające 3% popiołów dennych w wypełniaczu przy optymalnej zawartości lepiszcza 4,53% spełniały wymogi NHA przeznaczone dla nawierzchni podatnych. Stwierdzono, że dodatek popiołów dennych w wypełniaczu znacznie poprawił odporność mieszanek na koleinowanie oraz ich sztywność. Wpłynął również na wzrost trwałości zmęczeniowej. Dodatek popiołów dennych w ilości do 3% (v/v) w stosunku do mączki kamiennej może zatem zminimalizować jej zużycie jako wypełniacza do mieszanek i jednocześnie zapewnić odpowiednią metodę wykorzystania popiołów pochodzących ze spalania węgla kamiennego.

7

Cracking resistance of recycled mineral-cement-emulsion mixtures

Skotnicki Łukasz, Kuźniewski Jarosław

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2023

|

Vol. 22, no. 1

19--39

EN

Recycling enables reduction in usage of natural resources in road construction, positively affecting its environmental aspects. Construction materials obtained through recycling include mineral-cement-emulsion (MCE) mixtures, which are used in road pavements as base courses. MCE mixture consists of aggregate, added aggregate that improves gradation, bituminous emulsion and cement. Aggregate may be substituted with reclaimed asphalt material obtained from deteriorated pavements. Use of cement in pavement structure generates cracks that propagate upwards through the upper layers. When innovative binders are used instead of pure cement, the number of cracks may be reduced, improving the life of the entire pavement structure. The article presents selected problems pertaining to MCE mixtures produced using an innovative cement-based binder incorporating cement by-pass dust (CBPD). The performed laboratory tests encompassed fatigue life and fracture toughness. The innovative cement-based binders displayed significant influence on the obtained results. Used in combination with reclaimed asphalt pavement material, they reduced cracking in MCE mixtures, improving their fatigue life.

PL

Recykling pozwala na ograniczenie użycia w budownictwie drogowym surowców naturalnych, pozytywnie wpływając na aspekty ochrony środowiska. Do materiałów budowlanych powstających dzięki recyklingowi zalicza się mieszanka mineralno-cemen- towo-emulsyjna (MCE), która jest stosowana do warstw podbudowy konstrukcji nawierzchni drogowych. MCE składa się z kruszywa, kruszywa doziarniającego oraz emulsji asfaltowej i cementu jako spoiw. Kruszywo można zastąpić destruktem asfaltowym ze zdegradowanych nawierzchni drogowych. Zastosowanie cementu w warstwach podbudowy generuje pojawienie się spękań propagujących w kierunku górnych warstw nawierzchni drogowej. Poprzez zastosowanie innowacyjnych spoiw zamiast cementu można zredukować liczbę spękań, a tym samym pozytywnie wpłynąć na trwałość całej konstrukcji nawierzchni. W artykule przedstawiono wybrane zagadnienia dotyczące zastosowania w mieszankach MCE innowacyjnego spoiwa cementowego, wykorzystującego uboczne produkty pylaste pochodzące z cementowni (UCPP). Badania laboratoryjne prowadzone były w zakresie analiz trwałości zmęczeniowej i odporności na pękanie. Innowacyjne spoiwa cementowe wykazały istotny wpływ na rezultaty badań. W połączeniu z destruktem asfaltowym zapewniły redukcję zjawiska pękania w mieszankach typu MCE, co poprawiło ich trwałość zmęczeniową.

8

Nowe podejście do oceny trwałości eksploatacyjnej lin stalowych

Olszyna Grzegorz, Rokita Tomasz, Tytko Andrzej

Mining – Informatics, Automation and Electrical Engineering

|

2023

|

R. 61, nr 3

60--70

PL

Problematyka przyszłego przewidywania stanu technicznego lin w czasie ich eksploatacji jest bardzo istotnym zagadnieniem związanym z bezpieczeństwem użytkowania i obsługi urządzeń. Liny stalowe jako elementy nośne podlegają procesom degradacji przez róż nego rodzaju formy zużycia w procesie eksploatacji. Zmienne obciążenia powodują zło żony stan naprężeń w drutach, co przekłada się na różne naprężenia rozciągające, skrę cające czy naciski powierzchniowe pomiędzy drutami. Liny również narażone są na trudne warunki pracy, np. środowisko korozyjne, zużycie zmęczeniowe, co prowadzi w konsekwencji do osłabienia ich własności użytkowych. Liny jako elementy odpowie dzialne wymagają dokładnego, a zarazem prostego sposobu prognozowania ich beza waryjnej pracy w prosty i jednoznaczny sposób. Niniejszy artykuł dotyczy zagadnień nowego podejścia do wyznaczania trwałości zmę czeniowej lin stalowych. Tematyka bezpieczeństwa na temat lin stalowych od wielu lat jest zagadnieniem trudnym i niejednoznacznym do wyznaczenia, nie znając trwałości zmęczeniowej obiektu. W artykule omówiono metody doświadczalne i praktyczne do wyznaczania trwałości zmęczeniowej lin stalowych.

EN

The issue of the future prediction of the technical condition of ropes during their opera tion is a very important issue related to the safety of use and operation of the devices. Steel wire ropes, as load bearing elements, are subject to degradation through various forms of wear during operation. Variable loads cause a complex state of stress in the wires, which translates into different tensile, twisting and surface pressures between the wires. Ropes are also exposed to difficult working conditions, e.g. corrosive environ ment, fatigue wear, which consequently leads to a weakening of their functional proper ties. Ropes, as responsible elements, require an accurate and at the same time simple way of predicting their failure-free operation in a simple and unambiguous manner. This article concerns a new approach to determining the fatigue life of steel ropes. The issue of safety related to steel ropes has been a difficult and ambiguous issue for many years to determine without knowing the fatigue life of the object. The paper discusses experimental and practical methods for determining the fatigue life of steel ropes.

9

A new approach to the assessment of the fatigue life of typical steel ropes

Olszyna Grzegorz, Rokita Tomasz, Tytko Andrzej

Mining – Informatics, Automation and Electrical Engineering

|

2023

|

R. 61, nr 3

49--59

EN

The issue of the future prediction of the technical condition of ropes during their opera tion is a very important issue related to the safety of use and operation of the devices. Steel wire ropes, as load bearing elements, are subject to degradation through various forms of wear during operation. Variable loads cause a complex state of stress in the wires, which translates into different tensile, twisting and surface pressures between the wires. Ropes are also exposed to difficult working conditions, e.g. corrosive environ ment, fatigue wear, which consequently leads to a weakening of their functional proper ties. Ropes, as responsible elements, require an accurate and at the same time simple way of predicting their failure-free operation in a simple and unambiguous manner. This article concerns a new approach to determining the fatigue life of steel ropes. The issue of safety related to steel ropes has been a difficult and ambiguous issue for many years to determine without knowing the fatigue life of the object. The paper discusses experimental and practical methods for determining the fatigue life of steel ropes.

PL

Problematyka przyszłego przewidywania stanu technicznego lin w czasie ich eksploatacji jest bardzo istotnym zagadnieniem związanym z bezpieczeństwem użytkowania i obsługi urządzeń. Liny stalowe jako elementy nośne podlegają procesom degradacji przez róż nego rodzaju formy zużycia w procesie eksploatacji. Zmienne obciążenia powodują zło żony stan naprężeń w drutach, co przekłada się na różne naprężenia rozciągające, skrę cające czy naciski powierzchniowe pomiędzy drutami. Liny również narażone są na trudne warunki pracy, np. środowisko korozyjne, zużycie zmęczeniowe, co prowadzi w konsekwencji do osłabienia ich własności użytkowych. Liny jako elementy odpowie dzialne wymagają dokładnego, a zarazem prostego sposobu prognozowania ich beza waryjnej pracy w prosty i jednoznaczny sposób. Niniejszy artykuł dotyczy zagadnień nowego podejścia do wyznaczania trwałości zmę czeniowej lin stalowych. Tematyka bezpieczeństwa na temat lin stalowych od wielu lat jest zagadnieniem trudnym i niejednoznacznym do wyznaczenia, nie znając trwałości zmęczeniowej obiektu. W artykule omówiono metody doświadczalne i praktyczne do wyznaczania trwałości zmęczeniowej lin stalowych.

10

Optimization of parts cutting process parameters working in conditions of cyclic loads

Barandych Kateryna, Vysloukh Sergii, Tymchyk Grygoriy, Murashchenko Oleksandr, Smailova Saule, Kumargazhanova Saule

Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2023

|

T. 13, nr 3

90--93

EN

The paper is devoted to questions of technological fatigue life assurance of parts working in conditions of cyclic loads by optimization their cutting conditions for finish turning process. In order to solve the task of optimizing the parts cutting conditions, the corresponding software, based on the previously created mathematical model of the finishing turning process, was developed in the C# programming language. With the purpose of technological providing the necessary fatigue life of the part, taking into account the real conditions of its operation for the maximum productivity of the finishing turning process, the methodical recommendations for determining the optimal parts cutting conditions at the phase of production technological preparation are given. An example application of the proposed solution is presented.

PL

Artykuł poświęcony jest zagadnieniom zapewnienia technologicznej trwałości zmęczeniowej części pracujących w warunkach obciążeń cyklicznych, poprzez optymalizację ich warunków skrawania w procesie toczenia wykańczającego. W celu rozwiązania zadania optymalizacji warunków skrawania części, zostało opracowane odpowiednie oprogramowanie w języku C#, oparte na wcześniej stworzonym modelu matematycznym procesu toczenia wykańczającego. W celu technologicznego zapewnienia niezbędnej trwałości zmęczeniowej części, biorąc pod uwagę rzeczywiste warunki jej działania dla maksymalnej wydajności procesu toczenia wykańczającego, podano metodyczne zalecenia dotyczące określania optymalnych warunków skrawania części na etapie technologicznego przygotowania produkcji. Zaprezentowano przykładowe zastosowanie proponowanego rozwiązania.

11

Wpływ zastosowania imidazoliny w mieszankach mineralno-asfaltowych z granulatem asfaltowym

Majer Stanisław, Mieczkowski Paweł

Drogownictwo

|

2023

|

nr 2-3

21--28

PL

Obecnie z uwagi na wymagania ochrony środowiska dąży się do jak największego ponownego wykorzystania materiałów w budownictwie. Sektorem, w którym wykorzystuje się najwięcej materiałów, jest budowa dróg. W Polsce rocznie produkuje się ponad 20 mln ton mieszanki mineralno-asfaltowej. Ponowne wykorzystanie materiału pochodzącego z rozbiórki nawierzchni – destruktu lub po jego przetworzeniu – granulatu jest działaniem możliwym i coraz częściej stosowanym. Asfalt w mieszance mineralno-asfaltowej, w zależności od rodzaju warstwy i typu mieszanki, stanowi od 4 do 6% całości. Jednak to jego właściwości decydują w największym stopniu o parametrach całej mieszanki. Możliwości użycia większych ilości granulatu asfaltowego do produkcji nowych mieszanek wymaga zastosowania dodatków regenerujących lepiszcze, redukujących efekty starzenia się lepiszcza. Preparatami, które mogą pełnić tego rodzaju funkcję są imidazoliny. Przeprowadzone badania granulatu asfaltowego z udziałem imidazoliny smalcowej świadczą, że substancja ta wpływa na zmiany właściwości zestarzonych lepiszczy asfaltowych, co pozwala z powodzeniem stosować ją w technologii drogowej.

EN

Asphalt Mixtures containing larger amounts of RAP should be improved by adding rejuvenator additives. The tests performed on the RAP mixtures containing lard imidazoline confirm the suitability of this agent for paving applications. Lard imidazoline was found to improve the resilient modulus, fatigue performance and resistance to the action of water and freezing temperatures. The parameters obtained at the optimum content of additive complied with the criteria defined for virgin asphalt concrete and other mixtures of that kind.

12

Impact of the interface on the fatigue life of steel-based explosively welded heterostructured plates

Derda Szymon, Korolczuk Aleksander, Robak Grzegorz, Prażmowski Mariusz, Paul Henryk, Łagoda Tadeusz, Gupta Munish Kumar

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2023

|

Vol. 23, no. 3

art. no. e191, 2023

EN

Melted zones, microcracks, shear bands, and elastic incompatibility of explosively welded materials are features that may initialize cracks at the interface and reduce fatigue strength. This study aims to determine the effect of interfacial defect-like structures on the fatigue strength of explosively welded corrosion-resistant plates. Cyclic axial loading was applied to seven distinct layer-by-layer compositions of Ti Gr 1, Zr 700 alloys, and carbon steels. The interfacial wave height as a metric of potential fatigue life influencing factors along with measured strain amplitude was applied as the input quantities for the Machine Learning based model, i.e. the Gaussian process for regression (GPR). This is a novel and successful application of GPR to estimate the effect of interfacial wave height on the fatigue life of explosively welded plates. For the first time, the effect of the interface feature on fatigue life was estimated quantitatively. The Digital Image Correlation technique was applied to measure the field of cyclic strain for the purpose of verifying if a single strain amplitude is representative of a heterostructured plate. It was found that interfacial wave height is an important feature and its increase by 100 µm reduces the fatigue life of analysed plates by 36%. Additionally, to validate the applicability of explosively welded plates to engineering structures under cyclic loading, the experimental fatigue lives were compared with the design curve of the American Society of Mechanical Engineers (ASME) code.

13

Testing of asphalt mixtures containing an addition of reclaimed asphalt shingles

Zieliński Piotr

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2022

|

Vol. 21, no. 4

277--292

EN

The article presents test results of chosen properties of asphalt concrete mixtures with addition of asphalt shingle offcuts (reclaimed asphalt shingles, RAS). The presented research supplements previous works on the subject. Asphalt concrete AC 16 W 50/70 was adopted as the reference mixture. Results obtained for laboratory-produced mixture containing 4% RAS and plant-produced mixture containing 1% RAS were compared with the results of the reference mixture. Statistical analysis of void content in asphalt mixtures did not indicate significant differences; therefore, performance properties of mixtures may be compared without concern about the influence of physical properties. The research confirmed a significant increase in mixture stiffness with an increase in RAS content, especially at medium (15°C) and high (30°C) service temperatures. Compared to the reference mixture, mixtures incorporating RAS displayed an increase in indirect tensile strength as well. Lower temperature sensitivity of mixtures with RAS was also observed, both in terms of stiffness modulus and indirect tensile strength. Fatigue tests confirmed the positive effect of RAS on the obtained value of strain corresponding to fatigue life of 1 million load cycles.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wybranych właściwości betonu asfaltowego z dodatkiem ścinków bitumicznych gontów papowych (RAS), będące uzupełnieniem wcześniejszych prac. Jako mieszankę referencyjną przyjęto AC 16 W 50/70, do której odniesiono wyniki uzyskane dla mieszanki laboratoryjnej z dodatkiem 4% RAS oraz mieszanki z dodatkiem 1% RAS (wyprodukowanej w wytwórni). Analiza statystyczna w zakresie zawartości wolnych przestrzeni w mieszankach mineralno-asfaltowych nie wykazała istotnych różnic, co pozwala porównać cechy eksploatacyjne mieszanek bez obciążenia wpływem cech fizycznych. Badania potwierdziły istotny wzrost sztywności mieszanek wraz ze zwiększeniem dodatku RAS, zwłaszcza w średnich (15°C) wyższych (30°C) temperaturach użytkowych. Mieszanki z dodatkiem RAS wykazały wzrost w stosunku do mieszanki referencyjnej także w zakresie wytrzymałości na rozciąganie pośrednie. Jednocześnie stwierdzono mniejszą wrażliwość termiczną mieszanek z RAS, zarówno w aspekcie modułu sztywności jak i wytrzymałości na rozciąganie pośrednie. Badania zmęczeniowe potwierdziły pozytywny efekt dodatku gontów papowych do mieszanki na uzyskaną wartość odkształcenia odpowiadającego trwałości 1 miliona cykli obciążeń.

14

Fatigue load effects on highway bridges of Pakistan using Weigh-In-Motion data

Arshad Muhammad Adeel, Fahad Muhammad, Khan Akhtar Naeem, Adil Mohammad, Khan Arsalaan

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2022

|

Vol. 21, no. 1

19--37

EN

Bridges are considered to be the essential structures and represent a vital part of a transportation network. Their safe operation with minimal maintenance closures is paramount for their efficient operation. The continuous increase in volume and weight of truck traffic directly translates into a higher number of accumulated fatigue load cycles. This study utilizes truck traffic data from a Weigh-in-Motion (WIM) station located on Pakistan’s busiest and longest National Highway. An algorithm was developed to simulate vehicle passages over simple analytical bridge models of various span lengths to compute fatigue cycles at critical locations. This was followed by a case study on a reinforced concrete T-beam bridge located under the influence of the selected WIM station to obtain a fatigue stress spectrum for its critical details. This information provides an identification tool for bridges within a stock that are more susceptible to fatigue problems and could form part of a full-bridge management framework.

PL

Drogowe obiekty inżynierskie to elementy infrastruktury o zasadniczym znaczeniu dla bezpieczeństwa transportu, bez których nie sposób wyobrazić sobie funkcjonowania sieci komunikacyjnej. Pierwszorzędne znaczenie ma zapewnienie bezpieczeństwa eksploatacji przy ograniczonych do minimum wyłączeniach z ruchu w celu wykonania prac utrzymaniowych i naprawczych. Nieustannie rosnące natężenie ruchu i obciążenie osi pojazdów ciężarowych przekładają się bezpośrednio na większą sumaryczną liczbę cykli obciążenia zmęczeniowego. W badaniach wykorzystano dane dotyczące ruchu pojazdów ciężarowych, pochodzące ze stacji ważenia pojazdów w ruchu (ang. Weigh-In-Motion), zlokalizowanej na najdłuższej i najbardziej ruchliwej drodze szybkiego ruchu w Pakistanie. W celu obliczenia liczby cykli obciążeniowych w najbardziej wytężonych miejscach opracowano algorytm symulujący przejazdy pojazdów przez obiekty o różnych długościach przęsła, reprezentowane prostymi modelami analitycznymi. Przeanalizowano przypadek obiektu z pomostem z belek żelbetowych typu T, zlokalizowanego w strefie oddziaływania wybranej stacji ważenia pojazdów, w celu uzyskania widma naprężeń w najbardziej wytężonych elementach konstrukcji. Opisana metoda postępowania stanowi narzędzie do identyfikacji obiektów mostowych najbardziej narażonych na uszkodzenia zmęczeniowe w administrowanym obszarze i może być wykorzystana jako element kompleksowego systemu zarządzania obiektami infrastruktury drogowej.

15

Projektowanie nawierzchni betonowej na obiektach mostowych

Rajchel Mateusz, Siwowski Tomasz, Szydło Antoni

Drogownictwo

|

2022

|

nr 6

185--195

PL

Coraz więcej dróg w Polsce ma nawierzchnię betonową. Jednakże ze względu na brak krajowych technologii na mostach położonych w ciągu tych dróg jest nadal układana nawierzchnia bitumiczna. Powoduje to określone komplikacje technologiczne i eksploatacyjne. W artykule przedstawiono procedurę projektowania nawierzchni betonowej na typowym obiekcie mostowym w celu ułatwienia stosowania tej nowej technologii na polskich mostach.

EN

More and more roads in Poland have a concrete pavement. However, due to the lack of national technologies, bituminous pavement is still being laid on the bridges located along these roads. This causes certain technological and operational complications. The article presents the design procedure of concrete pavement on a typical road bridge to facilitate the application of this new technology on the Polish bridges.

16

Wpływ kulowania na trwałość zmęczeniową stali austenitycznej 1.4539 spawanej metodą TIG

Nasiłowska Barbara, Bogdanowicz Zdzisław

Dozór Techniczny

|

2022

|

z. 1

11--17

PL

W pracy przedstawiono wpływ kulowania pneumatycznego na strukturę, mikrotwardość, naprężenia własne, właściwości cykliczne stali austenitycznej 1.4539 spawanej metodą TIG oraz analizę teoretyczną trwałości zmęczeniowej połączeń spawanych metodą TIG. W połączeniach poddanych kulowaniu obserwowano deformację struktury w warstwie wierzchniej wywołaną zgniotem powierzchniowym, wzrost mikrotwardości oraz naprężeń ściskających. Badania przeprowadzone w zakresie niskocyklowym wykazały wzrost trwałości zmęczeniowej elementów kulowanych w stosunku do elementów niekulowanych. Liczba cykli całkowitych do zniszczenia próbki wykonanej z materiału rodzimego była większa średnio o około 700% niż w wypadku połączeń wykonanych metodą TIG.

17

VECD method as a tool for evaluation of pavement structure fatigue performance

Ostrowski Przemysław, Zofka Adam, Błażejowski Krzysztof

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2021

|

Vol. 20, no. 2

189--212

EN

The technical progress and introduction of advanced materials with superior properties, e.g. asphalt mixtures containing highly modified asphalt binders (HiMA), necessitates investigations of methods that would enable comprehensive consideration of characteristics of the new materials in calculations. Such methods may include the methodology based on viscoelastic continuum damage model (VECD). The article presents the VECD model and its potential for use in pavement structure design. Individual components of the method are described: the elastic-viscoelastic correspondence principle, continuum damage mechanics and the time-temperature superposition principle with growing damage. The concept of calculations using the simplified viscoelastic continuum damage model (S-VECD) is presented as well. The article also includes descriptions of the established failure criteria and the test methods that provide input data. Closing sections of the article present an example of comparative analysis using the S-VECD method for structures with HiMA mixtures in base layer only and and HiMA mixtures in all layers (full-HiMA structures).

PL

Postęp technologiczny i wprowadzenie do stosowania zaawansowanych materiałów o ponadstandardowych właściwościach, np. mieszanek mineralno-asfaltowych z lepiszczami wysokomodyfikowanymi polimerami HiMA (ang. highly modified asphalt), wymaga poszukiwania metody umożliwiającej kompleksowe uwzględnienie cech tych materiałów w obliczeniach. Jedną z takich metod może być metoda wykorzystująca model rozproszonego niszczenia w ośrodku lepkosprężystym (ang. viscoelastic continuum damage model, VECD). W artykule zaprezentowano metodologię opartą na modelu VECD oraz możliwości, jakie daje przy wymiarowaniu nawierzchni drogowych. Opisano poszczególne komponenty metody: analogię sprężysto-lepkosprężystą, mechanikę rozproszonego niszczenia i zasadę równoważności temperaturowo-czasowej z przyrostowym niszczeniem. Przedstawiono również koncepcję uproszczonych obliczeń w metodzie S-VECD (ang. simplified viscoelastic continuum damage model). Artykuł zawiera opisy opracowanych kryteriów zniszczenia. Przybliżono również metody badań, które dostarczają danych wejściowych. W końcowej części artykułu przedstawiono przykładową analizę porównawczą z wykorzystaniem metody S-VECD dla konstrukcji z mieszankami mineralno-asfaltowymi z HiMA w warstwie podbudowy i mieszankami mineralno-asfaltowymi z HiMA we wszystkich warstwach.

18

Ocena trwałości zmęczeniowej 100-letniego mostu kolejowego o nitowanej konstrukcji kratownicowej

Siwowski Tomasz, Rajchel Mateusz

Przegląd Komunikacyjny

|

2021

|

R. 76, nr 1

16--23

PL

Zmęczenie materiału to jeden z najczęstszych powodów uszkodzeń istniejących stalowych mostów kolejowych, zwłaszcza nitowanych. Dlatego procedura oceny trwałości zmęczeniowej jest jedną z najistotniejszych w kompleksowej ocenie nośności i trwałości istniejących mostów. Niezawodna ocena trwałości zmęczeniowej jest zazwyczaj decydująca przy szacowaniu przydatności eksploatacyjnej mostu. W pracy przedstawiono przykład oceny trwałości zmęczeniowej kratownicowego mostu kolejowego, bazującej na europejskiej procedurze opartej na Eurokodach. Procedura wykorzystuje metodę bezwarunkowej żywotności zmęczeniowej w konwencji naprężeń nominalnych. Ocena trwałości zmęczeniowej wykazała, że trwałość zmęczeniowa konstrukcji stalowej mostu jest już praktycznie wyczerpana, a dalsza żywotność zmęczeniowa konstrukcji jest zerowa. Biorąc pod uwagę wyniki przeprowadzonej oceny mostu kolejowego jednoznacznie wykazano, że istniejąca konstrukcja stalowa nie nadaje się do wykorzystania w planowanej modernizacji / przebudowie mostu oraz do dalszej eksploatacji w planowanym 50-letnim okresie życia technicznego konstrukcji.

EN

Fatigue is one of the most often reasons for failure in existing steel bridges, particularly with riveted structure. Therefore fatigue assessment is always the most important part of the complex evaluation of existing steel bridges. The reliable fatigue assessment is often decisive in the estimation of the remaining service life of a bridge. The example of a comprehensive fatigue assessment of 100 years old riveted truss railway bridge, based on European procedures and codes, has been presented in the paper. The applied procedure is based on the safe life method in the convention of nominal stresses. The bridge assessment revealed, that the remaining fatigue strength was almost exhausted and the further service life of the bridge was close to zero. Taking into account the assessment results it was also revealed, that the existing riveted truss superstructure was not suitable for further use in the railway bridge after its rehabilitation, which aimed to extend the bridge service life by the next 50 years.

19

Analiza temperatury ekwiwalentnej do projektowania nawierzchni asfaltowych w Polsce z wykorzystaniem metody AASHTO 2004

Leszczyńska Wioletta, Pszczoła Marek

Przegląd Komunikacyjny

|

2021

|

R. 76, nr 4

10--17

PL

W artykule przedstawiono analizę temperatury ekwiwalentnej obliczanej w oparciu o kryterium spękań zmęczeniowych warstw asfaltowych z metody AASHTO 2004 oraz kryterium deformacji strukturalnych Instytutu Asfaltowego. Do obliczeń przyjęto konstrukcję nawierzchni KR5 oraz wykorzystano dane temperaturowe z 50 stacji meteorologicznych z okresu 30 lat od roku 1989 do roku 2019 włącznie udostępnione przez Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej. Uwzględniono wpływ zmiennego obciążenia nawierzchni ruchem pojazdów ciężkich zarówno w ciągu doby, jak i w ciągu całego roku. Przedstawiono, jak wartości temperatury ekwiwalentnej zmieniają się na terytorium Polski w zależności od lokalizacji stacji meteorologicznej. Analiza obliczeniowa wykazała zmienność temperatury ekwiwalentnej na terytorium Polski w zakresie od +14,68°C (Suwałki) do +16,99°C (Tarnów). Średnia ważona wartość temperatury ekwiwalentnej dla okresu całego roku wynosi +16,01°C i jest ona wyższa od wartości przyjętej w katalogu typowych konstrukcji podatnych i półsztywnych równej +13°C. W artykule przeprowadzono również ocenę wpływu zmiany wartości temperatury ekwiwalentnej na projektowaną grubość warstw asfaltowych konstrukcji nawierzchni.

EN

The paper presents the analysis of the equivalent temperature on the basis of the fatigue cracking criterion of asphalt layers according to the AASHTO 2004 method and the structural deformation of subgrade criterion according to the Asphalt Institute procedure. The calculations were made with application of the KR5 pavement structure and temperature data obtained from 50 meteorological stations and from the period of 30 years from 1989 to 2019, provided by the Institute of Meteorology and Water Management. The influence of variable traffic with heavy vehicle traffic was taken into consideration, both during the day and throughout the year. It was presented how the values of the equivalent temperature change in the territory of Poland depending on the location of the meteorological station. The computational analysis showed the variability of the equivalent temperature on the territory of Poland in the range from +14,68°C (Suwalki) to +16,99°C (Tarnow).The weighted mean value of the equivalent temperature for the entire year is +16,01°C and it is higher than the value adopted in the catalogue of typical flexible and semi-rigid structures that is equal to +13,00°C. The change in the equivalent temperature value on the designed thickness of asphalt layers of the pavement structure has been also assessed in the paper.

20

The use of FEM to evaluate the influence of logarithmic correction parameters of roller generators on the axle box bearing life

Chudzik Agnieszka, Warda Bogdan

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 25, nr 1

53--61

EN

In the roller-raceway contacts of the radial cylindrical roller bearing used in the axle boxes of a railway bogie, pressure accumulation may occur, reducing the fatigue life. This accumulation can be eliminated by applying logarithmic correction of generators and in particular varieties of the modified logarithmic correction. The correction parameters should be adapted to the operating conditions of the bearing. This article presents a comparison of the predicted fatigue life of an axle box bearing on correctly selected correction parameters with bearing life, in which correction of roller generators was used, typical for cylindrical roller bearings of general application. The finite element method was used to determine the subsurface stress distributions necessary to calculate the fatigue life.