Cel: Głównym celem artykułu jest przedstawienie modelu obliczeniowego elementów strunobetonowych poddanych oddziaływaniu obciążeń mechanicznych oraz temperatury pożarowej. W pracy skupiono się na porównaniu wyników obliczeń przeprowadzonych z zastosowaniem różnych podejść do modelowania efektów reologicznych wywołanych oddziaływaniem wysokiej temperatury. Przeanalizowano dwie metody opisu pełzania betonu w niestacjonarnym polu termicznym oraz pełzania stali zbrojeniowej zwykłej i sprężającej: bezpośrednią oraz pośrednią. Zaproponowano prosty sposób wyodrębnienia odkształcenia pełzania ze związków konstytutywnych stali sprężającej rekomendowanych w Eurokodzie 2. Przeprowadzono symulacje obliczeniowe dwóch typów konstrukcji: strunobetonowych płyt stropowych ogrzewanych od spodu oraz strunobetonowych belek ogrzewanych z trzech stron. Metody: W analizie konstrukcji wykorzystano podejście obliczeniowe obejmujące jedno- lub dwuwymiarową analizę termiczną na poziomie przekroju poprzecznego oraz jednowymiarową analizę mechaniczną (element belkowy) na poziomie konstrukcji – model 2Dθ+1DM. Symulacje obliczeniowe uwzględniały zmiany sztywności konstrukcji w wyniku degradacji termicznej parametrów materiałowych oraz rozwoju odkształceń reologicznych z wykorzystaniem podejścia opartego na siecznych sztywnościach. Pola temperatury oraz pola sił mechanicznych obliczono metodą elementów skończonych. Wyniki: Uzyskane wyniki obliczeń porównano z dostępnymi w literaturze rezultatami badań eksperymentalnych. Zaobserwowano, że modele materiału opisujące pełzanie stali w sposób bezpośredni prowadzą do wyników bardziej zgodnych z eksperymentem niż modele typu pośredniego. Analiza wykresów maksymalne ugięcie przęsła – czas trwania pożaru pokazuje, że model stali typu pośredniego prowadzi do bardziej sztywnej odpowiedzi konstrukcji w porównaniu z modelami typu bezpośredniego. Wnioski: Przedstawiona analiza obliczeniowa oparta na siecznej sztywności dobrze odtwarza zachowanie się elementów strunobetonowych w sytuacji jednoczesnego obciążenia mechanicznego i obciążenia wysoką temperaturą. W zakresie deformacji modele pełzania stali zbrojeniowej i sprężającej typu bezpośredniego prowadzą do rezultatów bardziej zgodnych z eksperymentem niż modele opisujące to zjawisko w sposób pośredni. Model pełzania stali typu pośredniego prowadzi do niekonserwatywnego oszacowania odporności ogniowej, jednakże uzyskane przeszacowanie odporności ogniowej nie jest istotne z praktycznego punktu widzenia.
EN
Aim: The main aim of this paper is to present a computational approach to modelling pretensioned concrete structures subjected to mechanical loads and fire temperature. The work focuses on the comparison between results of calculations obtained for explicit and implicit approaches to the modelling of high temperature rheological effects, i.e. transient creep of concrete and creep of reinforcing and prestressing steel. A simple method for the extraction of creep strains from Eurocode 2 stress-strain relations is proposed. Numerical simulations of two types of structures were performed: the pretensioned one-way slab heated from below and pretensioned three-face heated beams. Methods: The presented approach includes one- and two-dimensional thermal analyses at the cross-section level and a one-dimensional mechanical analysis (beam element) at the structural level – 2Dθ+1DM model. The secant stiffness approach was applied in the numerical simulations in order to take into account changes in the stiffness of the structure resulting from the thermal degradation of material parameters and development of rheological deformations. Thermal and mechanical fields were calculated using the finite element method. Results: The results of calculations were compared with the experiments available in the literature. It was observed that a better agreement between calculations and tests was obtained if the creep of steel was modelled using the explicit approach. The analysis of the heating time / maximum deflection diagrams shows that the implicit model of steel leads to a more rigid response of the structure in comparison to the explicit approach. Conclusions: The presented numerical analysis based on the secant stiffness approach is able to reproduce the behaviour of pretensioned concrete elements subjected to mechanical and thermal loads. The explicit high temperature creep models provide results that are in a better agreement with experiments than the outcomes of the implicit approach. The implicit creep model of prestressing steel also overestimates the fire resistance of the analysed structures. It should be noted, however, that this overestimation is not very important from the practical point of view.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono numeryczną analizę belek żelbetowych wzmocnionych wstępnie sprężonymi taśmami CFRP. Celem badań była analiza efektywności czynnego wzmocnienia w odniesieniu do powszechnych biernych metod wzmacniania elementów zginanych. Badania miały ponadto wykazać wpływ historii obciążenia elementu przed wzmocnieniem na stopień jego wzmocnienia. Zaproponowano dwuwymiarowy model konstrukcji z uwzględnieniem fizycznie nieliniowych charakterystyk materiałów składowych. Symulacje numeryczne wykonane dla skalibrowanego modelu mechanicznego wykazały bardzo dobrą zgodność z wynikami doświadczalnymi.
EN
The article presents numerical analysis of reinforced concrete beams strengthened with pretensioned CFRP laminates. The aim of the tests was to analyse the effectiveness of the active strengthening in relation to the general passive methods of strengthening RC members in flexure. Moreover, studies have shown the influence of the loading history before strengthening on the strengthening ratio. The calculated two-dimensional structural model taking into account the physical characteristics of the nonlinear component materials was proposed in the paper. Numerical simulations performed for the calibrated mechanical model showed a very good agreement with experimental results. Numerical analysis was broadened to include elements of non-strengthened RC members and the strengthened ones with passive CFRP laminates.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono zagadnienie pełzania betonu sprzężone z reakcją alkalia-krzemionka (ASR). W pierwszej części zaprezentowano opis kinetyki reakcji, następnie omówiono model pełzania bazujący na podejściu normy Model Code 2010. Formuła analityczna jądra pełzania zapisana w Model Code 2010 została przedstawiona w postaci szeregowego połączenia prostych modeli reologicznych Kelvina. Wykonane testy numeryczne pokazały bardzo dobrą zgodność wyników na poziomie punktu materialnego. W kolejnej części przypomniano opracowany wcześniej przez autorów algorytm numeryczny do rozwiązywania problemów chemomechanicznych. Przeprowadzone przykładowe obliczenia dla zapory grawitacyjnej jasno pokazują, że wpływ pełzania na zachowanie się konstrukcji zapory jest stosunkowo niewielki w porównaniu do efektów spowodowanych przez reakcję alkalia-krzemionka.
EN
Paper deals with creep effects being combined with alkali-silica reaction (ASR) in concrete. At first description of reaction kinetics is discussed, then the creep model is presented based on Model Code 2010 approach. An approximation of analytical formulation in the form of Kelvin chain is proposed. Presented numerical examples show that it renders analytical formulation really well. Next a numerical algorithm developed previously by authors in order to solve chemomechanical problems is recalled. Performed exemplary numerical computations for a gravity dam show clearly that the influence of creep on the overall behavior of the structure is relatively small in comparison with effects caused by ASR itself.
W artykule przedstawiono przypadek nietypowego oddziaływania termicznego w analizie nośności hali grafityzacji, która eksploatowana jest w bardzo trudnym środowisku, ze względu na procesy technologiczne związane z grafityzacją wyrobów zachodzącą w temperaturze około 3000°C. Dodatkowym czynnikiem wpływającym niekorzystnie na trwałość konstrukcji nośnej obiektu są incydentalne zjawiska erupcji w trakcie procesu grafityzacji. Opisano sposób szacowania poziomu temperatury w trakcie wybuchu materiału pieca grafityzacji oraz procedurę przyjętą do analizy nośności elementów dźwigara stalowego konstrukcji dachu hali. Podsumowano także sformułowane zalecenia i wnioski odnośnie poziomu bezpieczeństwa użytkowania obiektu oraz wymaganych prac naprawczych i wzmacniających.
EN
This article describes a case of atypical thermal action in an analysis of the load capacity of an industrial building used for graphitization, which functions in a very difficult environment in view of the technological processes relating to the graphitization of products, which takes place at a temperature of around 3000°C. An additional factor having an adverse effect on the durability of the load-bearing structure involves incidences of the phenomenon of eruption during the graphitization process. A description is given of a method for estimating the level of temperature during explosion of the material of the graphitization furnace, and of the procedure adopted for analysing the load capacity of the steel girder elements of the roof structure. Conclusions and recommendations are also presented regarding the safety of use of the building and required repair and reinforcement works.
Przedstawiono nieliniową analizę nośności żelbetowego płaszcza chłodni kominowej wysokości 90 m, wybudowanej w połowie lat siedemdziesiątych ubiegłego stulecia. W wyniku błędów wykonawczych, zastosowania niewłaściwych materiałów konstrukcyjnych oraz nieuwzględnienia agresywnie działającego środowiska, żelbetowa powłoka uległa awarii grożącej katastrofą już po około 15 latach użytkowania. Zaprezentowano analizę bezpieczeństwa wzmocnionego płaszcza chłodni kominowej w świetle wymagań norm europejskich oraz zharmonizowanych z nimi zaleceniami technicznymi dotyczącymi konstrukcji chłodni kominowych.
EN
The paper presents a nonlinear analysis of load bearing capacity of 90 m high RC cooling tower shell which was built in the middle of 70s of the last century. After 15 years of use the cooling tower shell faced the danger of the total collapse due to technological errors during the erection and a very severe and chemically aggressive environment. In the paper there is presented the safety analysis of strengthened cooling tower shell in the light of new European codes and harmonized with them technical requirements for cooling tower shells.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper presents methods for determining fire resistance of reinforced concrete members according to Eurocode 2-1-2 (simplified methods based on the effective cross-section and incremental-iterative approach) [3]. Results of conducted calculations are compared with fire test results taken from the literature. The main parameters considered in the conducted analysis are: concrete class, values of normal force eccentricity and cross-section shape. General conclusions are formulated as to the accuracy of simplified methods and practical limitations of their application within the analysed scope of variable material and geometrical parameters.
PL
W artykule przedstawiono metody określania odporności ogniowej elementów żelbetowych według normy EN 1992-1-2 [3] (metody uproszczone bazujące na przekroju zredukowanym oraz podejście przyrostowo-iteracyjne). Rezultaty obliczeń porównano z wynikami badań ogniowych dostępnych w literaturze. W analizie obliczeniowej rozważono następujące parametry: klasę betonu, mimośród siły podłużnej, kształt przekroju. Sformułowano wnioski odnośnie dokładności metod uproszczonych i praktycznych ograniczeń ich stosowania w zakresie analizowanych zmiennych materiałowych i geometrycznych.
Artykul dotyczy konstrukcji 120-metrowego komina wywiewnego chłodni wybudowanej w połowie lat 70 ubiegłego wieku. W pracy przedstawiono stan techniczny konstrukcji płaszcza chłodni kominowej, wyniki badań polowo-materialowych oraz zasygnalizowano problemy związane z oceną wytężenia istniejących hiperboloidalnych chłodni kominowych.
EN
This article concerns the structure of a 120-metre cooling tower built in the mid 1970s. The technical condition of the structure of the cooling tower shell is described, the results of field material tests are presented, and problems are indicated in relation to evaluating stress in existing hyperboloid cooling towers.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule zaprezentowano zagadnienia konstrukcyjne pojawiające się przypadku renowacji oraz adaptacji do nowej funkcji zabytkowych budynków poprzemysłowych. Ze względu na fakt, że dostosowanie do nowej funkcji wymusiło zwiększenie obciążeń użytkowych na stropach, jak również z powodu wcześniejszej, intensywnej eksploatacji niezbędne było przeprowadzenie szczegółowej oceny stanu technicznego opisywanych obiektów. Konstrukcję analizowanych budynków stanowiły ściany murowe usztywnione poziomo przez stropy odcinkowe oparte na żeliwnych słupach. W części obiektów pierwotne słupy zostały usunięte i zastąpione prefabrykowaną konstrukcją żelbetową. W wyniku renowacji stary, zaniedbany kompleks budynków przemysłowych stał się nowym centrum kulturalnorozrywkowym miasta.
EN
Paper presents structural issues that can occurred during renovation and adaptation to the new function of historic postindustrial buildings. Due to the fact that the adaptation to new function was connected with increase of the loads on slabs and that buildings were earlier intensive utilized the examination of the structure was essential. The structure of buildings consist of load bearing masonry walls, steel-ceramic slabs, and columns made of cast. In part of the buildings the original structure of slabs and columns was knocked down and only the outer walls were remained unchanged. The old system of slabs and columns was replaced by the new reinforced precast structure. After renovation, the old devastated industrial buildings became a new cultural and entertainment centre of the city.
Przedstawiono uproszczone metody wyznaczania odporności ogniowej konstrukcji żelbetowych oraz nowe podejście do wyznaczania tej odporności. Nowa metoda, tzw. zmodyfikowana metoda ruchomego punktu obrotu, jest oparta na analizie odkształceń granicznych. Wyniki otrzymane za pomocą nowej metody są w dobrej zgodności z wynikami otrzymanymi metodą przyrostowo-iteracyjną.
EN
New simplified method for determining fire resistance of RC sections. The commonly used simplified methods as well as a new approach for determining fire resistance of reinforced concrete sections are presented. The new method, the so called modified moving pivot method, is based on the limit strain analysis. The results obtained from the modified moving pivot method are in a very good agreement with those obtained from more elaborated and more time consuming incremental-iterative approach.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule zamieszczono podstawowe informacje o wymaganiach bezpieczeństwa pożarowego stawianych konstrukcjom żelbetowym wg Eurocode 2, a sformułowanych w Dyrektywie Ogólnej 89/106/EWG. Przedstawiono wybrane szczegółowe wymagania podane w Eurocode 2 dotyczące betonu i elementów konstrukcyjnych (słupów, ścian, belek i płyt), głównie w postaci danych tabelarycznych, przy spełnieniu których zapewnione jest bezpieczeństwo pożarowe konstrukcji. Porównano wymagania Eurocode 2 z wymaganiami dotyczącymi minimalnej otuliny ze względu trwałość konstrukcji żelbetowych zgodnie z PN-B-03264:2002.
EN
The paper presents the Basic information as to the fire safety requirements formulated by EC 2 on the background of Construction Products Directive 89/106/EEC for the limitation of fire risks. There are presented some selected detailed information on EC 2 requirements for concrete and structural elements (columns, walls, beams and slabs) - mainly in the form of tabulated data - which ensure the fire safety and which developed on an empirical basis. These requirements were compared with PN-B-03264:2002 regulations as to the minimum concrete cover to satisfy durability of concrete structures.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.