Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ nanomodyfikatora TiO₂ na skurcz wczesny betonu

Derda Aleksandra, Jackiewicz-Rek Wioletta

Przegląd Budowlany

|

2026

|

R. 97, nr 2

83--85

PL

Właściwości fotokatalityczne kompozytów cementowych, uzyskuje się m.in. poprzez modyfikację składu dwutlenkiem tytanu (TiO₂). Aby ocenić wpływ tego nanomodyfikatora na właściwości betonu fotokatalitycznego, przeprowadzono badania konsystencji mieszanki betonowej, wytrzymałości na ściskanie oraz skurczu wczesnego. Oznaczenie odkształceń skurczowych wykonano przy użyciu rynny skurczowej, w trakcie pierwszych 72 h po zaformowaniu. Biorąc pod uwagę, że przeważnie badania skurczu rozpoczyna się dopiero 24 h po zaformowaniu, analiza zjawisk występujących w początkowych fazach dojrzewania mieszanki stanowić będzie podstawy do kolejnych badań w tym zakresie.

EN

Photocatalytic properties of cement composites are achieved, among other things, by modifying the composition with titanium dioxide (TiO₂). To assess the effect of this nanomodifier on the properties of photocatalytic concrete, tests were conducted on the concrete mix’s consistency, compressive strength, and early shrinkage. Shrinkage strains were determined using a shrinkage drain during the first 72 hours after molding. Given that shrinkage testing, typically begins 24 hours after molding, analysis of phenomena occurring in the initial stages of mix maturation will provide the basis for further research in this area.

2

Operational challenges and development of eco-friendly cardboard products for transport applications

Pieniak Daniel, Przystupa Krzysztof, Słomka Robert, Dmowski Artur

Journal of Sustainable Technologies - Problemy Eksploatacji

|

2026

|

Vol. 116, no. 1

39--49

EN

This study explored the use of eco-friendly cardboard materials in packaging with an enhanced resistance to mechanical damage during transportation. The aim was to develop, manufacture, and evaluate the mechanical performance of load-bearing packaging structures produced without plastics. The focus was on obtaining materials with sufficient strength and the ability to absorb energy from dynamic loads. The study involved a review of relevant literature and a series of comparative experimental investigations. Two types of newly developed board materials with a hexagonal (honeycomb) core structure were examined. The samples varied in terms of facing material (liners), core cell size, and paper grammage. Mechanical testing assessed flat and edgewise compression strength, as well as energy absorption parameters to evaluate the materials’ capacity to dissipate mechanical energy. Preliminary experiments confirmed the suitability of the developed honeycomb-core cardboard panels for packaging applications, including those requiring high strength and protection of contents. The results provide a basis for the development of predictive models of mechanical behaviour for this class of materials. The test methods developed in this study enabled the determination of the materials’ functional properties and the comparison with results from other laboratories. It was found that both paper grammage and core cell size have a significant impact on mechanical strength and energy absorption capacity, indicating a strong potential for practical application in transport packaging systems requiring enhanced protection.

PL

W pracy przedstawiono problematykę zastosowania ekologicznych materiałów tekturowych w konstrukcji opakowań o podwyższonej odporności na uszkodzenia mechaniczne występujące w procesie transportu. Celem badań było opracowanie, wytworzenie i ocena właściwości mechanicznych struktur nośnych opakowań wykonanych bez użycia tworzyw sztucznych. Zakładano uzyskanie materiałów charakteryzujących się odpowiednią wytrzymałością oraz zdolnością pochłaniania energii obciążeń dynamicznych. Praca obejmuje studium literatury specjalistycznej oraz wyniki badań własnych o charakterze porównawczym. W testach wykorzystano dwa rodzaje nowo opracowanych materiałów płytowych z rdzeniem o strukturze heksagonalnej (plaster miodu). Badane próbki różniły się rodzajem okładzin (linerów), wielkością komórek rdzenia oraz gramaturą zastosowanego papieru. W badaniach mechanicznych określono wytrzymałość na ściskanie płaskie i kolumnowe, a także parametry energetyczne pozwalające na ocenę zdolności materiałów do pochłaniania energii mechanicznej. Wyniki wstępnych eksperymentów potwierdziły przydatność opracowanych płyt tekturowych o rdzeniu typu plaster miodu do zastosowań w konstrukcjach opakowań, w tym opakowań o szczególnych wymaganiach dotyczących wytrzymałości i ochrony zawartości. Uzyskane wyniki stanowią podstawę do opracowania modeli predykcyjnych zachowania mechanicznego tej klasy materiałów. Opracowane metody badań umożliwiają określenie właściwości użytkowych badanych materiałów oraz porównanie wyników z danymi uzyskiwanymi w innych laboratoriach. Stwierdzono, że zarówno gramatura papieru, jak i wielkość komórek rdzenia mają istotny wpływ na wytrzymałość mechaniczną i zdolność pochłaniania energii, co wskazuje na duży potencjał praktycznego zastosowania w systemach opakowań transportowych wymagających zwiększonej ochrony.

3

Structural testing of compression members reinforced with FRP bars

Włodarczyk Maria

Archives of Civil Engineering

|

2025

|

Vol. 71, nr 2

659--672

EN

The Fibre Reinforced Polymer (FRP) bars are increasingly used as an alternative to steel reinforcement in concrete structures. Their wide applicability is due to their properties such as high strength, resistance to corrosion, easy cutting, etc. For many years, research has been conducted on the identification of properties and the possibility of application of FRP bars in structural members as the alternative to steel reinforcement. This paper presents results of experimental tests of concrete columns reinforced with BFRP (Basalt Fibre Reinforced Polymer) and HFRP (Hybrid Fibre Reinforced Polymer) bars. Observed failure modes are presented along with comparison of the experimental and the predicted ultimate capacities of the regarded columns.

PL

Pręty FRP (Fibre Reinforced Polymer) są dynamicznie rozwijającym się produktem na rynku budowlanym. Pręty FRP są coraz częściej stosowane jako alternatywa dla zbrojenia stalowego w konstrukcjach betonowych. Ich szerokie zastosowanie wynika z ich właściwości, takich jak wysoka wytrzymałość, odporność na korozję, łatwość cięcia itp. Od wielu lat prowadzone są badania nad identyfikacją właściwości i możliwością zastosowania prętów BFRP (Basalt Fibre Reinforced Polymer), GFRP (Glass Fibre Reinforced Polymer), CFRP (Carbon Fibre Reinforced Polymer), HFRP (Hybrid Fibre Reinforced Polymer) w elementach konstrukcyjnych jako alternatywy dla zbrojenia stalowego. Ze względu na liniową zależność naprężenie-odkształcenie dla prętów kompozytowych zdecydowana większość badań i analiz dotyczy elementów zginanych, podczas gdy dla elementów ściskanych ze wzmocnieniem kompozytowym brakuje obszernych badań. Istnieje jednak coraz większe zapotrzebowanie na ocenę przydatności tego zbrojenia w elementach ściskanych. W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych niskich słupów betonowych zbrojonych prętami BFRP i HFRP.

4

Synthesis and characterisation of ZnO nanoparticles and its influence on the engineering properties of lightweight foamed concrete

Alharthai Mohammad, Mydlin Md Azree Othuman, Majeed Samadar S., Tayeh Bassam A., Tobbala Dina E.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2025

|

Vol. 25, no. 2

art. no. e79, 2025

EN

Incorporating zinc oxide nanoparticles (N-ZnO) is possible in lightweight foamed concrete (LWFC) construction. This paves the way for studies of the thermal, mechanical, pore structure, and other aspects of the LWFC that make use of the N-ZnO. For this purpose, six LWFC mixtures were formulated as cement additives ranging from 0 to 1% N-ZnO. Fresh state attributes included setting time, workability, plastic, and dry density. The transport parameters, specifically sorptivity, water absorption, and intrinsic permeability, were all analyzed. Compressive strength, splitting tensile strength, flexural strength, modulus of elasticity, and dry shrinkage were among the mechanical parameters investigated. Thermal properties, pore organisation, SEM analysis, and dispersion were also studied. N-ZnO has been shown to minimise slump flow diameter, initial, and final setting times while increasing LWFC dry density in laboratory trials. By increasing N-ZnO to 0.6%, transport, mechanical, and pore characteristics were enhanced. After 28 days, the LWFC with 0.6% N-ZnO had 70% higher compressive strength, 82% higher flexural strength, and 84% higher splitting tensile strength than the control mix. In terms of SEM and pore dispersion, N-ZnO-based concrete was the superior pore filler, accounting for up to 0.6% more volume. All density, thermal conductivity, and diffusion conductivity improved for all N-ZnO-based specimens, especially at 0.6% N-ZnO.

5

Badania doświadczalne ściskanych kształtowników giętych na zimno

Górski Marcin, Budziński Rafał, Sieńkowska-Szpetnar Katarzyna

Inżynieria i Budownictwo

|

2023

|

R. 79, nr 1-2

25--29

PL

W artykule przedstawiono przebieg oraz wyniki badań doświadczalnych przeprowadzonych na elementach składających się z dwóch kształtowników giętych na zimno: ceowych lub zetowych długości 1 m. Porównano nośności na ściskanie otrzymane z badań doświadczalnych dla przekrojów bazowych oraz przekrojów z dodatkowymi usztywnieniami na środniku i obliczone wartości nośności przekroju brutto.

EN

The article presents the course and results of experimental tests carried out on elements consisting of two cold-formed sections: channel or zeta sections, 1 m length. The compressive resistance obtained from experimental tests for basic sections and sections with additional stiffeners on the web are compared, as well as the calculated values of the gross section resistance.

6

Theoretical probabilistic nonlinear analysis of post-tensioned bridge cross-sections with the application of random fields

Owerko Piotr

Architecture Civil Engineering Environment

|

2023

|

Vol. 16, no. 2

127--136

EN

The paper presents a proprietary procedure for the analysis of normal stress distributions in post-tensioned cross-sections. It has a significant advantage over conventional commonly used approaches based solely on the envelope analysis as it provides stress levels in all components of the cross-section. The procedure was used in a series of probabilistic analyses with the adoption of random fields. These fields represented uncertainties in strain-stress relationship in concrete. The analysis covered several types of cross-sections and several types of random fields. Key observations from the conducted simulations are as follows: (I) the widest ranges of the probable maximum stresses (i.e. the lowest indexes of reliability) were obtained for sections with relatively low heights of the compressive zone. (II) The highest probabilistic sensitivity to the type of random field used was found in tall sections with a relatively large compressive zone. (III) The greatest sensitivity to batch uncertainties was evident in all cross-sections when using squared exponential random fields. (IV) The greatest relative sensitivity to the batch uncertainties in the form of the random field compliant with the guidelines of the Joint Comity of Structural Safety (JCSS) was evident in the analyses of the tallest cross-section corresponding to the incrementally launched bridges.

7

Compression behaviour of BFRP bars

Urbański Marek, Protchenko Kostiantyn

Archives of Civil Engineering

|

2022

|

Vol. 68, nr 3

257--271

EN

The durability of building structures reinforced by steel is one of the main concerns in civil engineering. Currently, research in the field is focused on the possibility of replacing steel with relatively corrosion-resistant reinforcement, such as BFRP (Basalt Fiber Reinforced Polymers) bars. The behaviour of BFRP bars during compression has not yet been determined. The experimental results pertaining to BFRP bars subjected to compression were presented and discussed in the paper. The research program involved the preparation of 45 BFRP samples with varying unbraced length and nominal diameter of 8 mm that were subjected to compression. For samples with the unbraced length of up to 85 mm, the destruction was caused by crushing. The bars with the unbraced length greater than 120 mm were destroyed as a result of global buckling of the bar and subsequent fiber kinking. Based on the relationship between the buckling load strength - unbraced length, the optimal unbraced length of BFRP bar was determined, for which buckling load strength reaches its maximum value. The buckling load strength decreased, as the unbraced length increased. The values of modulus of elasticity under compression for variable unbraced lengths were slightly different for the samples, and were similar to the modulus of elasticity obtained at the tensile testing. The relationship between the buckling load strength and the unbraced length of BFRP bars was determined. This may contribute to the optimization of the transverse reinforcement spacing in compressed elements and to the development of standard provisions in the area of elements reinforced with FRP bars being subjected to compression.

PL

Obecnie niezwykle dynamicznie rozwija się zastosowanie materiałów kompozytowych o wysokich parametrach użytkowych takich jak pręty BFRP (Basalt Fiber Reinforced Polymers) jako zamiennika tradycyjnego zbrojenia stalowego w budownictwie. W artykule przedstawiono ocenę wytrzymałości na obciążenie wyboczeniowe prętów BFRP, co umożliwia ich wykorzystanie, jako zbrojenia w betonowych elementach ściskanych (słupy) oraz w strefie ściskanej elementów zginanych (np. belki i płyty). W porównaniu ze zbrojeniem stalowym, pręty BFRP mają kilka istotnych zalet. Są to między innymi mały ciężar, wysoka wytrzymałość na rozciąganie, odporność na korozję, przezroczystość na pola magnetyczne. Natomiast w porównaniu do najbardziej rozpowszechnionych prętów GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymers) wykazują zdecydowanie większą odporność na alkalia i kwasy. Włókna bazaltowe nie reagują toksycznie z powietrzem, wodą ani innymi chemikaliami, które mogą być niebezpieczne dla ludzi lub mogą zanieczyścić środowisko. Ponadto włókna bazaltowe nie są rakotwórcze. W trakcie recyklingu włókna przekształcają się w czarny proszek, który można łatwo usunąć z komory spalania i można go wykorzystać jako wypełniacz do różnych zastosowań. Przeprowadzono jakościową i półilościową analizę składu pierwiastkowego przy użyciu spektrometru dyspersji energii wtórnego promieniowania X (EDS) które dostarczyły istotne informacje dotyczące składu prętów BFRP. We włóknach bazaltowych stwierdzono, obecność dominujących związków SiO2 i Al2O3, które występują także we włóknach szklanych. Ponadto odnotowano obecność związków żelaza Fe2O3 i FeO mających wpływ na fizyko-mechaniczne właściwości włókien bazaltowych, takich jak gęstość (2,73 g/cm3 dla włókien bazaltowych, w porównaniu do 2,54 g/cm3 dla włókien szklanych typu E), kolor (od brązowego do matowo zielonego, w zależności od zawartości FeO), a także mniejsze przewodnictwo cieplne i lepsza stabilność temperaturowa w porównaniu z włóknami szklanymi. Ustalono w badaniu metodą BSE konfigurację oraz niewielki rozrzut w średnicach włókien bazaltowych wchodzących w skład pręta BFRP. Zachowanie prętów BFRP podczas ściskania dotychczas nie zostało określone. W programie badawczym zbadano 45 próbek BFRP o nominalnej średnicy 8 mm ze względu na ściskanie o zróżnicowanej długości niezakotwionej. Dla próbek o długości niezakotwionej do 85 mm zniszczenie następowało przez zgniatanie. Pręty o długości niezakotwionej większej od 120 mm ulegały zniszczeniu w wyniku globalnego wyboczenia pręta a następnie pękania włókien. Na podstawie zależności wytrzymałość na obciążenie wyboczeniowe - niezakotwiona długość pręta ustalono optymalną długość niezakotwioną pręta BFRP, dla której wytrzymałość na obciążenie wyboczeniowe osiąga największą wartość. Wraz ze wzrostem długości niezakotwionej wytrzymałość na obciążenie wyboczeniowe ulegała zmniejszeniu. Moduł sprężystości przy ściskaniu dla zmiennych długości niezakotwionych próbek nieznacznie się różnił, a jego wartość zbliżona była do modułu sprężystości przy rozciąganiu. Określono zależność między wytrzymałością na obciążenie wyboczeniowe a długością niezakotwioną prętów BFRP, co przyczyni się do optymalizacji rozstawu zbrojenia poprzecznego w elementach ściskanych oraz do opracowania przepisów normowych w obszarze elementów ze zbrojeniem ściskanym.

8

Hybrid MARS-, MEP-, and ANN-based prediction for modeling the compressive strength of cement mortar with various sand size and clay mineral metakaolin content

Abdalla Aso, Mohammed Ahmed Salih

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no. 4

art. no. e194, 2022

EN

In this study, several mathematical, soft computing, and machine learning modeling tools are used to develop a dependable model for forecasting the compressive strength of cement mortar modified with metakaolin (MK) additive and predicting the effect of MK and a maximum diameter of the fine aggregate (MDA) on the compressive strength of the mortar. In this regard, 230 datasets were collected from literature with a wide-ranging mix of proportion and curing time. Water to binder ratio (w/b) ranged between 0.36 and 0.6 (by the weight of dry cement), sand to binder ratio 2 to 3, metakaolin content 0–30%, and curing time up to 90 days. Multivariate regression spline (MARS), multiexpression programming (MEP), nonlinear regression (NLR), and artificial neural network (ANN) models were used. Several assessment tools were utilized to quantify the performance of the proposed models, such as coefficient of determination (R2), root mean squared error (RMSE), mean absolute error (MAE), scatter index (SI), and Taylor diagram. Based on the modeling result, the performance of the MARS model is better than MEP, NLR, and ANN models with high R2 and low RMSE and MAE. The MARS, MEP, and ANN excellently predicted the compressive strength based on the scatter index. The parametric analysis of MK and MDA revealed that the ANN model successfully predicted the influence of the mentioned model inputs and optimum MK content for improving long- and short-term compressive strength.

9

Experimental and analytical study of steel–PVA hybrid fiber-reinforced mortar containing CaCO3 whiskers subjected to freeze–thaw cycles

Liu Zixing, Cao Mingli, Xie Chaopeng

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no. 4

art. no. e190, 2022

EN

In high latitude and altitude areas, cement-based composite is subject to freeze–thaw cycles. The uniaxial compressive properties and microstructure of steel–PVA fiber reinforced cement mortar incorporating CaCO3 whiskers (SPFRC-CW) before and after freeze–thaw cycles were studied in this paper. The relative mass loss (RML), relative ultrasonic pulse velocity (RUPV), and the stress–strain relationship of frost–damaged SPFRC-CW was measured for a study of the durability and mechanical property degradation rules. A damage model was established considering the freeze–thaw cycles and CW volume fraction for SPFRC-CW, which demonstrated decent consistency between theoretical and experimental curves. The microstructure was analyzed using an optical microscope (OM), scanning electron microscope (SEM), vacuum epoxy impregnation (VEI), and mercury intrusion porosimetry (MIP). The results suggest that the physical and mechanical properties of SPFRC-CW decreased with prolonged freeze–thaw cycles. The better frost resistance of SPFRC was related to the improved pore structure because of the presence of CW, as per the results of VEI and MIP.

10

Compression behavior of ultra-high performance concrete (UHPC) confined with high-strength rectilinear ties

Chang Wei, Zheng Wenzhong, Hao Meijing

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no. 1

art. no. e27, 2022

EN

To explore the compression behavior of ultra-high-performance concrete (UHPC) confined with rectilinear ties, sixty specimens were tested under axial compression. The investigated parameters included the compressive strength of UHPC in the range of 84.72–155.45 MPa, the volumetric ratio of rectilinear ties in the range of 0.9–2.0%, and the yield strength of rectilinear ties in the range of 873–1215 MPa. The failure modes of specimens were the formation of an inclined shear failure plane. The axial stress–axial strain curves and the axial stress–lateral strain curves of confined UHPC were analyzed. Besides, the effects of investigated parameters on the load-bearing capacity and ductility of confined UHPC were analyzed. Moreover, the prediction models for the lateral strain of rectilinear ties at peak stress, load-capacity and ductility of confined UHPC were developed.

11

Analysis on axial compressive capacity of hybrid fiber cement-based composites encased CFST columns

Sun Linzhu, Wu Weiji, Li Wei

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no. 4

art. no. e197, 2022

EN

In order to investigate the ultimate bearing capacity of hybrid fiber cement-based composite (HFC) encased concrete-filled steel tube (CFST) columns under axial compression. This study conducted theoretical analysis on HFC encased CFST columns. Theoretical formulas of the ultimate bearing capacity for the HFC encased CFST columns based on the elastoplastic theory and limit analysis method are presented. The calculated results of the theoretical formulas are compared with the experimental results and the values calculated by the typical codes. The results show that the theoretical models have high accuracy in predicting the ultimate bearing capacity of HFC encased CFST columns.

12

Nośność podstaw słupów z zamkniętych kształtowników o przekrojach prostokątnych ściskanych i zginanych dwukierunkowo. Część 2. Przykład obliczania

Bródka Jan, Broniewicz Filip

Konstrukcje Stalowe

|

2021

|

nr 5

36--37

13

Nośność podstaw słupów z zamkniętych kształtowników o przekrojach prostokątnych ściskanych i zginanych dwukierunkowo. Część 1. Ocena nośności

Bródka Jan

Konstrukcje Stalowe

|

2021

|

nr 5

32--35

14

Analytical Approach for Simulating the Compression and Recovery Behaviour of Nonwoven Fabrics for Automotive Floor-Covering Application under Static Loading

Azami A. A., Payvandy P., Jalili M. M.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2021

|

Vol. 29, no. 4 (148)

62--68

EN

In this study, viscoelastic model parameters are obtained to predict the compression and recovery behaviour of needle-punched nonwoven textiles which are customarily used in industrial applications such as automotive floor-coverings. To this end, two different models are used to explain the compression and recovery behaviour of non-woven textiles under brief, moderate static loading (BMSL) and prolonged, heavy static loading (PHSL) according to ISO 3415 and ISO 3416, respectively. The first model consists of a linear spring and damper set parallel to each other. This combination is placed in series with a linear damper. The second model, however, consists of a linear spring and damper set parallel to each other and placed in series with a nonlinear damper. The results obtained for the compression and recovery behaviour of the non-woven textiles under BMSL and PHSL are compared with experimental results. The results obtained indicated that the nonlinear model is more accurate in the prediction of the compression and recovery behaviour of needle-punched nonwoven textiles under static loading than the linear model. The best result for the prediction of the compression and the recovery behaviour of nonwoven textiles under BMSL and PHSL occurs with the nonlinear model, in which the errors are 4.68% and 4.66%, respectively, when compared to the experimental results.

PL

W pracy podjęto próbę przewidywania zachowania przy ściskaniu i regeneracji igłowanych włóknin używanych w zastosowaniach przemysłowych, takich jak wykładziny podłogowe w samochodach. W tym celu zastosowano dwa różne modele, tak aby wyjaśnić zachowanie włókniny przy ściskaniu i regeneracji przy krótkim, umiarkowanym obciążeniu statycznym (BMSL) i długotrwałym, dużym obciążeniu statycznym (PHSL), odpowiednio, zgodnie z ISO 3415 i ISO 3416. Pierwszy model składał się z liniowej sprężyny i amortyzatora ustawionych równolegle do siebie. Ta kombinacja była umieszczona szeregowo z amortyzatorem liniowym. Drugi model składał się ze sprężyny liniowej i amortyzatora ustawionych równolegle do siebie i połączonych szeregowo z amortyzatorem nieliniowym. Wyniki uzyskane dla zachowania się przy ściskaniu i regeneracji włókniny pod BMSL i PHSL porównano z wynikami eksperymentalnymi. Uzyskane wyniki wskazały, że model nieliniowy jest dokładniejszy w przewidywaniu zachowania przy ściskaniu i regeneracji włóknin igłowanych pod obciążeniem statycznym niż model liniowy. Najlepszy wynik w przewidywaniu ściskania i regeneracji włókniny pod BMSL i PHSL uzyskano dla modelu nieliniowego, w którym błędy wynoszą odpowiednio 4.68% i 4.66% w porównaniu z wynikami eksperymentalnymi.

15

Seismic performance of circular reinforced concrete columns subjected to compression, bending and torsion with low and moderate shear span ratio

Jiao Chiyu, Liu Yang, Wei Biao, Li Jianzhon, Hu Zhangliang, Zhu Gexi

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 21, no. 3

836--851

EN

Under the action of an earthquake, the piers of urban curved bridges are usually subjected to compression, bending and torsion due to the geometric irregularity and with low and moderate shear-span ratio. To explore the seismic performance of piers under combined actions, this paper made a theoretical analysis on the seismic performance of four circular RC columns under combined action with low and moderate shear-span ratio through experimental research. Taking the shear-span ratio and torsion-bending ratio as the main variables, cyclic bending loading and combined cyclic bending and torsion loading were carried out on the columns, respectively. The results showed that the increase of torsional effect and shear effect will increase the failure height of the piers and weaken the energy dissipation capacity and bearing capacity. Through the extraction of characteristic points in the test data, the relationship between force, displacement and torsion-bending ratio of columns with shear-span ratio below 4 was fitted. The bending and shear restoring force models of columns with spiral stirrups and small torsion-bending ratio were established. Moreover, based on the variable angle truss theory, the concrete improvement coefficient β was introduced, and the formula of torsional bearing capacity of columns under combined actions with low and moderate shear-span ratio was deduced. Compared with the test data, when the value of β was taken as 1.1, the proposed formula could be well applied to the calculation of bearing capacity of piers with torsion-bending ratio below 0.2 under combined actions with low and moderate shear-span ratio.

16

Rapid uniaxial compressive strength assessment by microstructural properties using X-ray CT imaging and virtual experiments

Zhao Zhi, Zhou Xiao-Ping

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 21, no. 2

112--127

EN

Understanding the mechanical properties plays pivotal roles in rock engineering. This work aims to establish novel relations linking the porosity, ultrasonic wave and fluid saturation to estimate the uniaxial compressive strength (UCS) fast and simply. The uniaxial compressive coupled with ultrasonic wave tests on sandstone samples are carried out to obtain the datasets of the UCS, P-wave and S-wave velocities. X-ray CT imaging technique is employed to capture the microstructure information. The color difference phase separation approach to segment the pore, water and solid phases is proposed, and pore-scale variables to describe the microstructure characteristics are defined. Novel relations to determine the micro velocities of P-wave and S-wave are established, and the modulus of deformation and the physical properties of rocks are evaluated. Novel relation to determine the UCS is established and validated by the real and virtual experiment datasets. Results show that the UCS, P-wave and S-wave velocities computed by the proposed method decrease with increasing fluid saturation. The errors between the calculated and experimental UCS, P-wave and S-wave velocities are all < 5%, showing excellent consistency with each other. The proposed method is effective to estimate the mechanical properties fast and accurately, simplifying the estimation of the UCS in rock engineering.

17

Performance of circular bimetallic tube confined concrete slender columns under eccentric compression

Gao Shan, Guo Lanhui

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 21, no. 2

13--39

EN

This paper aims to investigate the performance of thin-walled circular stainless steel-carbon steel bimetallic tube confined concrete slender columns under eccentric compression. 14 slender columns including bimetallic tube confined concrete (BTCC) with and without rebar, and concrete-filled bimetallic tube (CFBT) were tested. A parametric analysis is conducted based on the validated finite-element model. The results show that the two steel tube layers worked well together and the thin-walled BTCC specimens behaved in a ductile manner. Under the same parameters, the decrease of the diameter–thickness ratio of bimetallic tube improves the bearing capacity and rigidity of the BTCC slender column, but reduces its ductility in the descending stage. The confinement effect of bimetallic tube on the concrete in BTCC columns is stronger than that in CFBT columns. When the yield strength of stainless steel and carbon steel is similar, the stainless steel–total steel ratio has little effect on the capacity of the column. Provided meeting the requirements of corrosion resistance, relatively thinner stainless steel tube is preferred to reduce the cost. The comparison between the simulation and the calculation results shows that the current design method can predict the bearing capacity of the BTCC slender column with large diameter–thickness ratio.

18

Influence of heat treatment on the mechanical and tribological properties of Incoloy 800H Superallo

Palanisamy A., Jeyaprakash N., Sivabharathi V., Sivasankaran S.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 21, no. 1

171--185

EN

The selection and use of high strength alloys with high wear resistance (at room and high temperature) are mandatory in aerospace, nuclear, automotive, petroleum, space, furnace, and chemical industries in which Incoloy 800H superalloy is the right choice. However, this alloy is under the class of ‘difficult to cut material’ caused by their significant properties. In the present work, the heat treatment on Incoloy 800H superalloy was carried out at 1075 °C for 60 min and then the samples were cooled in the air (air cooling, AC) and furnace (furnace cooling, FC) to modify the microstructure. The mechanical and tribological behavior were examined on the heat-treated samples at room temperature to eliminate the effect of dynamic strain aging (DSA) which usually occurs at elevated temperatures in superalloys. Hardness measurement and compression tests were carried out to examine the variation of strength. Further, the dry sliding wear tests at room temperature were performed to analyze wear resistance of heat-treated specimens and compared with the as-received (AR) sample. Besides, the wear mechanism and surface roughness of worn-out specimens were analyzed. The result indicates that the air-cooled (AC) sample possessed high hardness, high compression strength, and more resistance to wear as compared to AR and FC samples. The identified wear mechanisms in AR and FC samples were abrasive, deep grooves, plastic deformation while the AC specimen exhibits mild grooves and lesser debris particles. Fractography analysis was also performed to find the nature or mode of fractures on the samples. ANOVA result indicates that the sample hardness after heat treatment has the most influencing parameter followed by the applied load on the wear rate and the coefficient of friction (CoF). The measured average roughness of the AC specimen has shown lesser value than the AR and FC specimens due to refined grain structure.

19

Experimental characterization of the AA7075 aluminum alloy using hot shear compression test

Bhujangrao Trunal, Veiga Fernando, Froustey Catherine, Guérard Sandra, Iriondo Edurne, Darnis Philippe, Mata Franck Girot

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 21, no. 2

95--111

EN

The experimental characterization of the material under shear loading is essential for researchers to study the plastic behavior of materials during manufacturing processes. Indeed, regardless of the loading mode, ductile materials mainly deform plastically under shear loading. Thus, for such material behavior analysis, shear tests are very useful. In this paper, a test procedure is defined to characterize the shear deformation of AA7075 aluminum alloy at high strain under compression loading. The Finite Element (FE) simulation is used to select the suitable specimen geometry for the testing. Finally, the experimental tests are carried out using a conventional compression device at a constant strain rate of 0.1 s−1 and at an elevated temperature of 20–500 °C. The results show that the drop in the flow stress curved relative to the increase in temperature exhibits the softening mechanism. The homogeneous behavior of the shear strain along the shear region was also observed and shown by the macro and micro images. The effect of temperature and equivalent strain on the evolution of the microstructure is discussed in detail. It is discovered that, various dynamic recrystallization mechanisms were recorded for aluminum alloy AA7075 depending on the imposed strain conditions.

20

Compression strength-focused properties of wood composites induced by structure

Kowaluk Grzegorz, Jeżo Aleksandra

Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Forestry and Wood Technology

|

2021

|

No. 116

131--140

EN

Compression strength-focused properties of wood composites induced by structure. The aim of the following study was to examine the contractual compression strength and modulus of elasticity when compressing (MOEC) of three different wood composites with various structure types: softwood (coniferous) plywood, OSB and laminated particleboard 24 mm thick. The biggest MOEC value was performed by the particleboard laminated 24 mm MOEC equalling 70.00 N/mm2. The second was found by the OSB panels, equalling 63.03 N/mm2. Last, but with MOEC value close to OSB, was softwood plywood with MOEC of 62.44 N/mm2. The lowest compression strength was observed by OSB samples, with a value of 2.75 N/mm2. The second lowest value has been performed by coniferous plywood (2.80 N/mm2). The highest compression strength occurred by the particleboard laminated 24 mm, equalling 3.31 N/mm2. Density shares and density profiles of the samples were also analysed, all of the examined composites performed U-shaped density profile The results of the study showed that there is no significant correlation between density and obtained parameters under compression. Observation of density share let the Authors conclude conversely than the results showed. It is supposed that the key factor affecting the compression performance of samples was the adhesive area and solid glue content within the composites. It is assumed that the bigger total contact surface of wood particles coated with adhesive resin, so the sum of the effective (gluing particles) surfaces of the adhesive joint is the better mechanical properties can be performed. This is why the laminated particleboard gave the best mechanical properties, while the worst were observed by the softwood plywood.

PL

Właściwości kompozytów drzewnych przy ściskaniu indukowane strukturą. Celem badań było określenie umownej wytrzymałości na ściskanie oraz modułu sprężystości przy ściskaniu (MOEC) trzech różnych kompozytów drzewnych o różnych typach struktury. Przeanalizowano również udział gęstości i profile gęstości próbek. Wyniki badań wykazały, że nie ma istotnej korelacji pomiędzy gęstością a uzyskanymi parametrami przy ściskaniu. Obserwacja udziału gęstości pozwoliła stwierdzić odwrotne niż spodziewane zależności pomiędzy udziałem gęstości a wartościami wytrzymałościowymi przy ściskaniu. Przypuszcza się, że kluczowym czynnikiem wpływającym na charakterystykę ściskania próbek była powierzchnia adhezyjna oraz zawartość suchej masy kleju w kompozytach. Dlatego najlepszymi mierzonymi właściwościami mechanicznymi charakteryzowała się płyta wiórowa laminowana, a najgorszymi - sklejka iglasta.