Reduction of the dynamic mechanical impact in Fert floors with rubber filling

• Autorzy: Kuliński Krzysztof

Identyfikatory

DOI

10.17512/znb.2019.1.16

Warianty tytułu

PL

Redukcja oddziaływań dynamicznych w stropach typu Fert z wypełnieniem gumowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper, a reduction in the dynamic mechanical impact in Fert ceiling blocks with rubber filling is discussed. The research is conducted with the use of numerical methods based on the Finite Element Method (FEM). In order to observe the mechanical wave propagation in the form of stress plots, ADINA software is used. The analysis is performed with the use of a dynamic explicit module. Three different configurations of Fert concrete blocks are analyzed: Fert 40, Fert 45 and Fert 60. It is assumed that each block is subjected to a dynamic compressive pressure load applied to the top surface. The boundary conditions applied to the blocks represent simplified support on the concrete joists. In order to check how the rubber filling changes the mechanical wave energy transfer, blocks with and without rubber filler are analyzed. Through the analysis, it is shown that the larger the block size with rubber filling, the higher the reduction of mechanical wave energy transfer. Owing to that, the height of the insulation layer could be reduced to keep the same acoustic insulation parameters. On the other hand, the proposed rubber fill raises the overall mass of the blocks, which may negatively affect the ceiling bearing capacity.

PL

Omówiono redukcję oddziaływań dynamicznych w stropach Fert z wypełnieniem gumowym. Badania prowadzono z wykorzystaniem metod numerycznych opartych o metodę elementów skończonych (MES). W celu zaobserwowania propagacji fali mechanicznej w postaci map naprężeń do analizy wybrano oprogramowanie ADINA. Analizę prowadzono z wykorzystaniem modułu analizy dynamicznej „Explicit”. Pod uwagę wzięto trzy rodzaje pustaków Fert, tj. Fert 40, Fert 45 oraz Fert 60. Każdy z analizowanych pustaków poddano dynamicznemu obciążeniu ciśnieniem, przyłożonym do górnej powierzchni i oddziałującym w kierunku dolnej powierzchni pustaka. Zastosowane warunki brzegowe opisują uproszczone zamocowanie pustaków na belkach stropowych. W celu sprawdzenia, jak gumowe wypełnienie pustaka zmienia przepływ energii mechanicznej, każdy z pustaków analizowano bez, a następnie z wypełnieniem. Na podstawie przeprowadzonej analizy stwierdzono, że im większy bloczek stropowy, a tym samym więcej wypełnienia gumowego, tym wyższa wartość redukcji oddziaływania dynamicznego. W związku z powyższym wysokość warstwy izolacyjnej może być zredukowana przy zachowaniu tych samych parametrów akustycznych stropu. Z drugiej strony, zaproponowane rozwiązanie pustaka z gumowym wypełnieniem zwiększa jego masę, co negatywnie wpływa na nośność stropu.

Słowa kluczowe

EN

rubber filling; ceiling blocks; dynamic impact reduction; concrete-rubber; explicit analysis

PL

wypełnienie gumowe; pustaki stropowe; redukcja oddziaływania dynamicznego; beton-guma; analiza dynamiczna

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej. Budownictwo
• Rocznik: 2019
• Tom: Z. 25 (175)
• Strony: 105--110
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kuliński Krzysztof

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Civil Engineering, ul. Akademicka 3, 42-200 Częstochowa, Poland

Bibliografia

• [1] Eldin N.N., Senouci A.B., Rubber-tire particles as concrete aggregate, Journal of Materials in Civil Engineering 1993, 5, 478-496.
• [2] Gerges N.N., Issa C.A., Fawaz S.A., Rubber concrete: Mechanical and dynamical properties, Case Studies in Construction Materials 2018, 9, 1-13.
• [3] Aly A.M., El-Feky M.S., Kohail M., Nasr E.S., Performance of geopolymer concrete containing recycled rubber, Construction and Building Materials 2019, 207, 136-144.
• [4] Yang F., Feng W., Liu F., Jing L., Yuan B., Chen D., Experimental and numerical study of rubber concrete slabs with steel reinforcement under close-in blast loading, Construction and Building Materials 2019, 198, 423-436.
• [5] Pacheco-Torres R., Cerro-Prada E., Escolano F., Varela F., Fatigue performance of waste rubber concrete for rigid road pavements, Construction and Building Materials 2018, 176, 539-548.
• [6] Mendis A.S., Al-Deen S., Ashraf M., Effect of rubber particles on the flexural behavior of reinforced crumbed rubber concrete beams, Construction and Building Materials 2017, 154, 644-657.
• [7] Mendis A.S., Al-Deen S., Ashraf M., Flexural shear behavior of reinforced crumbed rubber concrete beam, Construction and Building Materials 2018, 166, 779-791.
• [8] Medina N.F., Medina D.F., Hernández-Olivares F., Navacerrada M.A., Mechanical and thermal properties of concrete incorporating rubber and fibres from tyre recycling, Construction and Building Materials 2017, 144, 563-573.
• [9] Xiang Y., Huang Q.L., Damping modification factor for the vertical seismic response spectrum: A study based on Japanese earthquake records, Engineering Structures 2019, 179, 493-511.
• [10] Cruz C., Miranda E., Evaluation of soil-structure interaction effects on the damping ratios of buildings subjected to earthquakes, Soil Dynamics and Earthquake Engineering 2017, 100, 183-195.
• [11] Gómez S.S., Geurts C.P.W., Metrikine A., On the importance of soil damping for tall buildings loaded by wind, Engineering Structures 2018, 163, 426-435.
• [12] Lago A., Trabucco D., Wood A., Chapter 3 - Damping considerations in tall buildings, Damping Technologies for Tall Buildings, Butterworth-Heinemann, 2019, 39-106.
• [13] Kuliński K., Fale sprężyste - wybrane zagadnienia, Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej 2015, seria Budownictwo 21, 161-167.
• [14] Major I., Major, M., Comparative analysis of the distribution of effective stress in Mooney and Zahorski materials using ADINA software, Advanced Materials Research 2014, 1020, 165-170.
• [15] Major I., Major, M., Travelling waves in a thin layer composed of nonlinear hyperelastic Zahorski material, Journal of Theoretical and Applied Mechanics 2009, 47, 109-126.
• [16] Major M., Kuliński K., Major I., Dynamic analysis of an impact load applied to the composite wall structure, MATEC Web of Conferences 2017, 107, 1-6.
• [17] Major M., Major I., Kuchárová D., Kuliński K., Reduction of dynamic impacts in block made of concrete-rubber composites, Civil and Environmental Engineering 2018, 4, 61-68.
• [18] Major M., Kuliński K., Major I., Thermal and dynamic numerical analysis of a prefabricated wall construction composite element made of concrete-polyurethane, Procedia Engineering 2017, 190, 231-236.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).