Doświadczalne wstępne badania odkształcalności płyt kompozytowych, wykorzystywanych do budowy przewodów wentylacyjnych i klimatyzacyjnych

• Autorzy: Kegler Krzysztof , Cichowicz Robert , Kamiński Marcin

Identyfikatory

DOI

10.36119/15.2023.11.6

Warianty tytułu

EN

Experimental preliminary studies of the deformability of composite panels used for the construction of ventilation and air-conditioning ducts

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono zagadnienie odkształcalności przewodów wentylacyjnych i klimatyzacyjnych z materiałów kompozytowych. Omówiono problematykę badań właściwości mechanicznych przewodów oraz przeanalizowano aktualne wytyczne w tym zakresie. Zaproponowano nową metodykę badań oraz opisano eksperymentalne stanowisko badawcze, które może być wykorzystywane do testowania różnego typu płyt wielowarstwowych, stosowanych do budowy przewodów wentylacyjnych i klimatyzacyjnych. Dzięki przeprowadzonej analizie obecnie stosowanych metod wzmocnienia przewodów oraz w wyniku przeglądu stosowanych w budownictwie materiałów kompozytowych, wykonano szereg badań, które doprowadziły do opracowania nowej metody wzmocnień, która cechuje się możliwością znacznego zwiększenia wytrzymałości i niezawodności przy zachowaniu najważniejszych zalet przewodów kompozytowych. Zwiększenie w ten sposób zakresu bezawaryjnej pracy ponad 2,5 krotnie zaowocowało uzyskaniem patentu na wynalazek pt. „Wzmocniona płyta wielowarstwowa, zwłaszcza do budowy przewodów wentylacyjnych i klimatyzacyjnych”.

EN

The article presents the issue of deformability of ventilation and air conditioning ducts made of composite materials. The problem of testing the mechanical properties of ducts is discussed and the current guidelines in this area are analyzed. A new test scheme was proposed along with an experimental test stand, which can be a starting point for testing various types of multi-layer boards used for the construction of ventilation and air-conditioning ducts. The obtained test results, together with an analysis of currently used methods of duct reinforcement and a review of composite materials used in construction, led to the development of a new method of reinforcement, which is characterized by the possibility of significantly increasing strength and reliability while maintaining the most important advantages of composite ducts. Increasing the range of failure-free operation by more than 2.5 times resulted in obtaining a patent for the invention entitled: “Reinforced multilayer plate, especially for the construction of ventilation and air-conditioning ducts”.

Słowa kluczowe

PL

przewody kompozytowe; przewody wentylacyjne; płyta wielowarstwowa; wytrzymałość

EN

composite air ducts; ventilation ducts; multilayer board; strength; durability

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2023
• Tom: nr 11
• Strony: 45--51
• Opis fizyczny: Bibliogr. 36 poz., fot., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kegler Krzysztof

• Instytut Inżynierii Środowiska i Instalacji Budowlanych, Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska, Politechnika Łódzka

• https://orcid.org/0000-0003-3713-5542

autor

Cichowicz Robert

• Instytut Inżynierii Środowiska i Instalacji Budowlanych, Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska, Politechnika Łódzka

• https://orcid.org/0000-0003-3233-2838

autor

Kamiński Marcin

• Katedra Mechaniki Konstrukcji, Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska, Politechnika Łódzka

• https://orcid.org/0000-0002-8180-6991

Bibliografia

• [1] Astashkin, V., Shmatkov, S., Shmatkov, A. Polymer composite rational application field in the gas-escape channel construction of industrial chimneys and ventilation pipes. Procedia Engineering, Vol. 150, 2016
• [2] Buska, A. Mačiulaitis, R. The compressive strength properties of mineral wool slabs: influence of structure anisotropy and methodical factors. Journal of Civil Engineering and Management, 13(2), 2007.
• [3] Dawood, S. F. Al-Sarraf, S. Z. Influence of anchorage on the behavior of CFRP RC beams in flexure. Eng. & Tech. Journal, vol. 28 no. 9, 2010
• [4] Fayyadh, M. Externally bonded applications in RC structures: a state-of-the-art review. Jordan Journal of Civil Engineering, April 2021
• [5] German, J. Podstawy mechaniki kompozytów włóknistych. Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 1996
• [6] Gibson, R. F. Principles of composite material mechanics. McGraw-Hill, Inc., New York, 1994
• [7] Gnip, I. Y., Vaitkus, S., Kersulis, V., Vejelis, S. Experiments for the long-term prediction of creep strain of expanded polystyrene under compressive stress. Polymer Testing, Vol. 29, Issue 6, September 2020
• [8] Islam S. M. Ahmed B. Islam S. Ferdous R. Ali, W. FRP-adhesive materials for strengthening of RC beams at flexure and shear region. Journal of Engineering and Applied Science, vol. 03 no. 01, June 2019
• [9] Jaworski, M. Thermal performance of building element containing phase change material (PCM) integrated with ventilation system - an experimental study. Applied Thermal Engineering, Vol. 70, Issue 1, September 2014
• [10] Jones, Robert M. Mechanics of composite materials, 1975
• [11] Kaw, A. K. Mechanics of composite materials, CRC Press LLC, Florida, 1997
• [12] Kegler, K. Badania kompozytowych kanałów wentylacyjnych w warunkach nadciśnienia. Współczesne zagadnienia z inżynierii lądowej. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2020
• [13] Kałuża, M., Wybór odpowiedniej metody wzmocnienia konstrukcji żelbetowych kompozytami. Materiały Budowlane, nr 6/2013
• [14] Kałuża, M., Bartosik T. Wzmacnianie konstrukcji materiałami na bazie włókien węglowych, szklanych i aramidowych. Materiały budowlane, nr 414 2/2017
• [15] Kamińska, M. E. Kotynia, R. Doświadczalne badania żelbetowych belek wzmocnionych taśmami CFRP, Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska Politechniki Łódzkiej, Łódź 2000
• [16] Kowal, M. Łagoda, M. Wzmacnianie konstrukcji stalowych taśmami kompozytowymi CFRP. Drogi i Mosty, nr 16, 2017
• [17] Kubica, J. Hulimka, J. Kałuża, M. Specyfika wzmacniania konstrukcji betonowych i murowych materiałami kompozytowymi. Inżynieria i Budownictwo, nr 5-6/2010
• [18] Materiały katalogowe firmy URSA
• [19] Materiały katalogowe firmy CLIMAVER
• [20] Materiały katalogowe firmy SIKA
• [21] Mayer, P. Kaczmar, J. Właściwości i zastosowania włókien węglowych i szklanych. Tworzywa Sztuczne i Chemia, nr 16/2008
• [22] Meier, U. Strengthening of structures using carbon fibre/epoxy composites. Construction and Building Materials, vol. 9 no. 6, 1995
• [23] Nowak, T. Wzmacnianie drewnianych konstrukcji zabytkowych przy użyciu taśm węglowych. Wiadomości Konserwatorskie 14/2003
• [24] Piątek, B., Siwowski, T. Nowy system wzmacniania konstrukcji betonowych naprężanymi taśmami CFRP. Konferencja Naukowo-Techniczna Konstrukcje Sprężone, Kraków 2018
• [25] PN-EN 13403:2005 Wentylacja budynków. Przewody niemetalowe. Sieć przewodów wykonanych z płyt izolacyjnych
• [26] Prucz, J. C., Shoukry, S. N., Chandramohan, S., Mitchell, S. An analytical model for interactive design of cylindrical composite ducts with upright bolted flanges. Composite Structures, Vol. 61, Issue 3, August 2003
• [27] Rabek, J. Współczesna wiedza o polimerach. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2005
• [28] Rajczyk, M. Jończyk, D. Wzmacnianie konstrukcji betonowych kompozytami włóknistymi FRP. Budownictwo, vol. 21, 2015
• [29] Raymond, J., Bilgen, E. On the thermal and ventilation performance of composite walls. Energy and Buildings, Vol. 39, Issue 9, September 2007
• [30] Sakar, G. Tanarslan, H. M. Alku, O. Z. An experimental study on shear strengthening of RC T-section beams with CFRP plates subjected to cyclic load. Magazine of Concrete Research, 01/2009
• [31] Semyeong, L., Won, C. Hyunbum, P. A study on design of s-duct structures and air intake for small aircraft applied to high strength carbon-epoxy composite materials. Materials, 2022
• [32] Steponaitis, L. Vejelis, S. Strength and deformability of mineral wool slabs under short - term cyclic compression. Engineering Structures and Technologies, 2(3), 2010
• [33] Sun, W., Huang, R., Ling, Z., Fang, X. Two types of composite phase change panels containing a ternary hydrated salt mixture for use in building envelope and ventilation system. Energy Conversion and Management, Vol 177, December 2018
• [34] Tang, W. C. Stiff light composite panels for duct noise reduction. Applied Acoustics, Vol. 64, Issue 5, May 2003
• [35] Thiruvenkatachari, R., Su, S. Carbon fibre composite for ventilation air methane (VAM) capture. Journal of Hazardous Materials, Vol. 172, Issues 2-3, December 2009
• [36] Whitney, James M. et al., Experimental mechanics of fiber reinforced composite materials, 1982

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).