The assessment of stability at compression of steel pipes considering effects of uniform corrosion

• Autorzy: Glinicka Aniela , Imiełowski Szymon

Identyfikatory

DOI

10.7409/rabdim.019.018

Warianty tytułu

PL

Ocena stateczności przy ściskaniu stalowych rur z uwzględnieniem efektów korozji równomiernej

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

In aggressive environments structural steel components of engineering structures may become affected by corrosion. Even with corrosion protection, their critical load capacity and stability are seriously affected by the consequences of corrosion in aggressive environments due to impurities and possible failures. In this paper a critical state analysis of corroded struts is presented. The input data for the analysis was taken from laboratory corrosion tests in which steel pipes of a few different diameters were subjected to the attack of sulphuric and hydrochloric acids and placed in salt spray tester. The loss of material due to corrosion was determined and graphs, presenting the loss of material as a function of pipe diameter and the corrosion rate over time, were determined. The relative decrease of the maximum elastic strain energy which can be stored in the strut and the relative decrease of the critical load of elastic buckling were calculated for a series of corroded pipes. The curves of the relative change of the maximum elastic strain energy and the relative change of critical load over the time of corrosion progression were found to follow a similar path. For determining the critical load for a given strut, boundary conditions are taken into consideration. However, it is not necessary in the case of maximum elastic strain energy, which makes it a more convenient stability measure of the critical load capacity of strut.

PL

Elementy stalowe stosowane w konstrukcjach inżynierskich mogą ulegać korozji w wyniku działania mediów agresywnych. W takich mediach, ze względu na zanieczyszczenia i możliwe awarie, pomimo stosowania zabezpieczeń antykorozyjnych, skutki korozji wyraźne wpływają na nośność i stateczność elementów. W artykule przeprowadzono analizę stanu krytycznego ściskanych skorodowanych prętów stalowych. Dane do analizy zaczerpnięto z korozyjnych badań laboratoryjnych; rury stalowe kilku średnic skorodowano w roztworach kwasów siarkowego, solnego i komorze mgły solnej. Określono ubytki korozyjne i wykonano wykresy zmiany ubytku korozyjnego jako funkcji średnicy rury oraz wykresy szybkości korozji w czasie. W przypadku serii skorodowanych rur obliczono względny spadek wartości maksymalnej energii sprężystej, jaka może być zgromadzona w pręcie i względny spadek wartości siły krytycznej wyboczenia sprężystego. Stwierdzono, że kształt wykresów: względnej zmiany maksymalnej energii sprężystej i względnej zmiany siły krytycznej wyboczenia sprężystego w czasie korozji jest taki sam, jak wykresów szybkości korozji w czasie. Przy obliczaniu wartości siły krytycznej pręta uwzględnia się warunki brzegowe, a przy obliczaniu wartości maksymalnej energii sprężystej nie jest to konieczne, dlatego taka miara stateczności jest dogodna do oceny zdolności pręta do przenoszenia siły krytycznej.

Słowa kluczowe

EN

buckling bars; corrosion rate; critical force; energy of elastic strain; elastic range; steel pipes

PL

energia odkształcenia sprężystego; rury stalowe; siła krytyczna; szybkość korozji; wyboczenie prętów; zakres sprężysty

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 18, no. 4
• Strony: 267--281
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Glinicka Aniela

• Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, 16 Armii Ludowej av., 00-637 Warsaw

autor

Imiełowski Szymon

• Warsaw University of Technology, Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering, 20 Nowomiejska str., 00-653 Warszawa

Bibliografia

• 1. Nowak A.S., Szerszeń M.: Reliability profiles for steel girder bridges with regard to corrosion and fatigue. Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 39, 2, 2001, 339-352
• 2. Paik J.K., Shanifi Y.: Maintenance and repair scheme for corroded stiffened steel box girder bridges based on ultimate strength reliability and risk assessments. Engineering Structures and Technologies, 6, 3, 2014, 95-105
• 3. Křivý V., Urban V., Kubzová M.: Thickness of Corrosion Layer on Typical Surfaces of Weathering Steel Bridges. Procedia Engineering, 142, 2016, 56-62
• 4. Glinicka A., Ajdukiewicz C.: Skutki powierzchniowej korozji globalnej schodów stalowych. Autobusy, bezpieczeństwo i ekologia, 6, 2017, 171-174
• 5. Wasilewska K., Glinicka A.: Corrosive and Mechanical Experimental Tests for Selected Stainless Steel Pipes. 28th Symposium on Experimental Mechanics of Solid, October 2018, Material Research Proceedings, Vol. 12, 2019, 31-36
• 6. Roberge P.R.: Corrosion Engineering. Principles and Practice. McGraw-Hill, New York, USA, 2008
• 7. Grzesiak P., Motała R.: Korozja stali w kwasie siarkowym. Instytut Ochrony Roślin - Państwowy Instytut Badawczy, Poznań 2008
• 8. Glinicka A., Kruk M.: Analiza eksperymentalna wyboczenia niesprężystego prętów stalowych poddanych korozji w komorze mgły solnej. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 9, 3, 2010, 5- 22
• 9. Glinicka A., Ajdukiewicz C., Imiełowski S.: Effects of uniformly distributed side corrosion on thin-walled open cross-section steel columns. Roads and Bridges – Drogi i Mosty, 15, 4, 2016, 257-270, DOI: 10.7409/radbim.016.016
• 10. Glinicka A., Wasilewska K.: Wybrane efekty korozji rur stalowych w płaszczu ochronnym. International Conference Computer System Aided Science, Industry and Transport TRANSCOM, Logistyka, 6, 2009. CD transport building, 1-8
• 11. Wasilewska K.: Wpływ korozji na nośność wybranych elementów stosowanych w sieciach komunalnych. Rozprawa doktorska, Politechnika Warszawska, WIL, Warszawa, 2014
• 12. Królikowska A.: Zalecenia do wykonywania i odbioru antykorozyjnych zabezpieczeń konstrukcji stalowych drogowych obiektów mostowych. IBDiM, GDDKiA, Warszawa, 2006
• 13. Baszkiewicz J., Kamiński M.: Korozja materiałów. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2006
• 14. Szydłowski H.: Teoria pomiarów. PWN, Warszawa, 1981
• 15. Cramer S.D., Covino B.S. (ed): Environments and Industries, Handbook, Volume 13, ASM International 2006
• 16. Glinicka A., Wasilewska K.: Badanie cech mechanicznych na próbkach z rur stalowych w płaszczu ochronnym po procesie korozji. Logistyka, 6, 2010, 931- 940
• 17. Imiełowski Sz.: Deformacje, energia odkształcenia sprężystego w analizie stateczności konstrukcji inżynierskich. Seria wydawnicza „Studia z Zakresu Inżynierii”, Wyd. Komitetu Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN, 102, Warszawa, 2019
• 18. Odorowicz J.: Badania doświadczalne nad statecznością prętów pryzmatycznych o bardzo dużych smukłościach przy eulerowskich obciążeniach krytycznych. Teoretyczne zagadnienia mechaniki konstrukcji stalowych i zespolonych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej, Budownictwo, 138, 2001, 29-74
• 19. Kossakowski P.: Load carrying capacity of steel railway bridges subjected to long term service according to Eurocode Standards. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 13, 2, 2014, 115-130, DOI: 10.7409/rabdim.014.008

Uwagi

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