BazTech - Yadda

1

Mannheim curves and their partner curves in Minkowski 3-space E13

Elsharkawy Ayman, Elshenhab Ahmed M.

Demonstratio Mathematica

|

2022

|

Vol. 55, nr 1

798--811

EN

The modified orthogonal frame is an important tool to study analytic space curves whose curvatures have discrete zero points. In this article, by using the modified orthogonal frame, Mannheim curves and their partner curves are investigated in Minkowski 3-space. Some characterizations according to the curvatures and torsions of the curves are given. Finally, some relations under the conditions for Mannheim curves and their partner curves to be generalized helices are presented. All the possible cases for the partner curves to be spacelike and timelike are considered in the whole of the article.

2

Static response of curved steel thin-walled box-girder bridge subjected to Indian railway loading

Verma V., Nallasivam K.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2021

|

Vol. 108, nr 2

63--74

EN

Purpose: The primary objective of the current study is to numerically model the steel thin-walled curved box-girder bridge and to examine its various response parameters subjected to Indian Railway loading. Design/methodology/approach: The analysis is conducted by adopting a one dimensional curved thin-walled box-beam finite beam element based on finite element methodology. The scope of the work includes a computationally efficient, three-noded, one-dimensional representation of a thin-walled box-girder bridge, which is especially desirable for its preliminary analysis and design phase, as well as a study of the static characteristics of a steel curved bridge, which is critical for interpreting its dynamic response. Findings: The analytical results computed using finite element based MATLAB coding are presented in the form of various stress resultants under the effect of various combinations of Indian Railway loads. Additionally, the variation in different response parameters due to changes in radius and span length has also been investigated. Research limitations/implications: The research is restricted to the initial design and analysis phase of box-girder bridge, where the wall thickness is small as compared to the cross-section dimensions. The current approach can be extended to future research using a different method, such as Extended finite element technique on curved bridges by varying boundary conditions and number of elements. Originality/value: The validation of the adopted finite element approach is done by solving a numerical problem, which is in excellent agreement with the previous research findings. Also, previous studies had aimed at thin-walled box girders that had been exposed to point loading, uniformly distributed loading, or highway truck loading, but no research had been done on railway loading. Moreover, no previous research had performed the static analysis on thin-walled box-girders with six different response parameters, as the current study has. Engineers will benefit greatly from the research as it will help them predict the static behaviour of the curved thin-walled girder bridge, as well as assess their free vibration and dynamic response analysis.

3

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.

4

The torsional and shear behavior of steel fiber reinforced RC members

Aydin Abdulkadir Cüneyt, Kiliç Mahmut, Maali Mahyar, Bayrak Bariş, Tunç Erkan

Architecture Civil Engineering Environment

|

2021

|

Vol. 14, no. 2

47--65

EN

Beams and columns are one of the important structural elements of buildings to take up transverse loads such as axial load, bending moment, shear, and torsion. Present work is an experimental investigation on the shear, torsion, and axial load behavior of the structural members like columns and/or beams. The reinforced concrete members with 0, 30, and 60 kg/m3 of steel fibers were tested for torsion, shear and axial loading for this study. The twist angle, the load-deflection behavior, the ultimate shear strength, the torsional moment, and the critical moments were obtained for the loading type and steel fiber ratios. The results show that the increasing steel fiber ratio, increased the torsional moment capacity and decreased the shear strength capacity. On the other hand, increasing the steel fiber content increased the both axial load and moment capacity of RC columns. The shear strength and the torsional moment capacities are defined by the provision of current codes of practice such as ACI318-19, Eurocode-2, British, Australian and Turkish Standards.

5

Effect of non-zero mean stress bending-torsion fatigue on fracture surface parameters of 34CrNiMo6 steel notched bars

Macek Wojciech, Szala Mirosław, Trembacz Jarosław, Branco Ricardo, Costa José

Production Engineering Archives

|

2020

|

Vol. 26, Iss. 4

167--173

EN

Modern methods of testing materials require the use of the latest technologies and combining measurement and calculation methods. It is important to find a quantitative way of describing, among other things, the failures so that it can help to design with high accuracy. This paper studies loading orientations on crack shape and fracture surface changes. The advantage of the entire fracture surface method is simplicity and applicability in studies on other materials, shapes and loadings. A higher values of fracture surface parameters (Sx, Vx) was observed in failure specimens with lower σ/τ (B/T) ratios. It has been observed that largest crack lengths with a small number of cycles occur for loading combinations different then B=T. As well as analyzed surface parameters Sx, Vx, are higher for larger number of cycles to crack initiation (Ni) values.

6

Projektowanie płyt warstwowych poddanych skręcaniu

Pozorski Zbigniew, Wojciechowski Szymon

Nowoczesne Hale

|

2020

|

Nr 4

30--33

PL

W artykule przedstawiono efekty skręcania występujące w płytach warstwowych ściennych montowanych w układzie poziomym. Przedstawiono wzory pozwalające na wyznaczenie sił wewnętrznych w płycie oraz obliczenie naprężeń. Wzory zilustrowano przykładem obliczeniowym. W ostatniej części artykułu omówiono sposób weryfikacji stanów granicznych nośności płyty.

EN

The paper presents the torsion effect occurring in wall sandwich panels installed in a horizontal arrangement. The presented formulas enable determining internal forces in a panel and calculating stresses. The formulas are illustrated by a calculation example. The last part of the article discusses a method of verifying ultimate limit states of a panel.

7

Reliability of beams subjected to torsion designed using STM

Buda-Ożóg L., Sieńkowska K., Skrzypczak I.

Archives of Civil Engineering

|

2020

|

Vol. 66, nr 3

555--573

PL

W pracy analizowano niezawodność wspornikowych belek żelbetowych. Obiektem badań były belki skręcane i zginane, w których zbrojenie zaprojektowano metodą ST, przedstawione na rys. 1. Zbrojenie analizowanych belek uzyskano na podstawie trzech modeli Strut i Tie. Model 1 stanowiła kratownica przestrzenna, w której ściskane krzyżulce betonowe wydzielone rysami ukośnymi są na każdym boku pionowym i poziomym nachylone do osi pręta pod kątem 45°. Pręty pionowe kratownicy to rozciągane zbrojenie w postaci strzemion. Pas górny i pas dolny kratownicy to odpowiednio zbrojenie rozciągane i ściskane pasy betonowe. W modelu 2 kratownicy przestrzennej, ściskane krzyżulce betonowe przyjęto nachylone do osi pręta pod kątem 37°, natomiast w modelu 3 nachylone pod kątem 27°. Ocenę niezawodności belek skręcanych poprzedziły badania doświadczalne przeprowadzone na elementach w skali naturalnej. Badania miały na celu obserwację złożonego charakteru zjawiska skręcania w konstrukcjach żelbetowych, a uzyskane wyniki posłużyły do walidacji modeli numerycznych. Z uwagi na statystyczną reprezentatywność i wiarygodność otrzymanych wyników badań każda seria zawierała po 4 belki o takich samych parametrach tj. klasie betonu i zbrojeniu. Otrzymane z pomiarów wyniki podano ocenie statystycznej. Na podstawie przeprowadzonych badań doświadczalnych zauważono, że średnie obciążenie niszczące w zależności od modelu wynosiło od 121 kN dla modelu 1 do 97 kN dla modelu 3. Belki o zbrojeniu ukształtowanym na podstawie różnych modeli ST charakteryzuje też inne ugięcie oraz kąt obrotu płaszczyzny bocznej. W następnym kroku przeprowadzono analizę numeryczną belek w ATENA 3D - Studio. Do nieliniowej analizy belek żelbetowych wykorzystano modele betonu opisujące zależność δ - ε w złożonym stanie naprężenia o parametrach materiałowych zmodyfikowany zgodnie z wynikami badań wytrzymałościowych zastosowanego betonu. Zbrojenie zamodelowano dyskretnie wykorzystując wbudowany w programie ATENA model zbrojenia zapewniający przyczepność między betonem i zbrojeniem.

EN

This paper presents probabilistic assessment of load-bearing capacity and reliability for different STM of beams loaded with a torsional and bending moment. Three beams having different reinforcement arrangement obtained on the basis of STM but the same overall geometry and loading pattern were analysed. Stochastic modelling of this beams were performed in order to assess probabilistic load-bearing capacity. In the analysis, the random character of input data - concrete and steel was assumed. During the randomization of variables the Monte Carlo simulation with the reduce the number of simulations the Latin Hypercube Sampling (LHS) method was applied. The use of simulation methods allows for approximation of implicit response functions for complex in description and non-linear reinforced concrete structures. On the basis of the analyses and examples presented in the paper, it has been shown that the adoption of different ST models determines the different reliability of the analysed systems and elements.

8

Finite beam element with 22 DOF for curved composite box girders considering torsion, distortion, and biaxial slip

Zhu Li, Wang Jia-Ji, Li Ming-Jie, Chen Chao, Wang Guang-Ming

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2020

|

Vol. 20, no. 4

16--34

EN

Experimental and numerical study on the mechanical performance of curved steel–concrete composite box girders is reported in this research. First, this research establishes a theoretical model for curved composite girders with 11° of freedoms (DOFs) for each node. The DOFs include the longitudinal displacement, transverse displacement, deflection, torsion angle, warping angle, and interface biaxial slip between steel and concrete. Based on the virtual work theorem, the equilibrium function, the stiffness matrix, the node displacement matrix and the external load matrix are proposed for the curved composite girders using the FE spatial discretization. Second, the authors conduct an experimental program on three large-scale curved composite girders with various interface shear connectors and central angles. The comparison between the developed finite beam element, the elaborate FE model and the test results indicates the developed finite beam element has an adequate level of accuracy in predicting the deflection, the torsion angle and the axial strain distribution of test specimens. Third, based on the developed finite beam element model, the effect of initial curvature, number of diaphragms, and the interface connector stiffness on the curved composite girder is examined. The simulation results showed that the initial curvature significantly contributes to the displacement and stress of composite girders. Applying more diaphragms can notably reduce the distortion angle and distortion displacement. The interface shear connector stiffness has a significant influence on the curved composite girder. With the increasing shear connector stiffness, the displacement and stress of curved composite girders decrease notably. Based on the parametric analyses, it is recommended to limit the central angle of simply supported composite girder below 45°, to apply an adequate number of diaphragms, and to design curved composite girders as fully shear connection specimens.

9

3D DIC-assisted residual stress measurement in 316 LVM steel processed by HE and HPT

Brynk Tomasz, Krawczyńska Agnieszka Teresa, Setman Daria, Pakieła Zbigniew

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2020

|

Vol. 20, no. 3

18--29

EN

A method has been developed for determining residual stress based on displacement fields near drilled holes analyzed using 3D digital image correlation. Finite element modeling was used to determine corrections for analytical equations describing displacement fields near the blind holes, which made it possible to determine the residual stress distribution over a wide range of hole depth-to-hole diameter ratios and various areas of displacement field measurements using inverse method iterative calculations. The proposed method eliminates many drawbacks of traditional procedure based on strain gauges as hole eccentricity sensitivity and requirement of the relatively large span between holes. The method and testing setup, build-up of generally available components, were used to determine the residual stress distribution for 316 LVM samples processed by two methods from the large deformation group: hydrostatic extrusion (HE) and high-pressure torsion (HPT), by drilling 1.75 and 0.58-mm-diameter blind holes, respectively. In the case of the measurements performed on the surface of a HE-processed 16 mm bar cut along its diameter, a gradual change was revealed-from a compressive to a tensile residual stress distribution (from ~ − 300 MPa in the center to 400 MPa in 4 mm distance from the edge) in the longitudinal direction, with near-zero values in the radial direction. Moreover, the method was also adapted to perform measurements on the outside surface of the bar, which gave results consistent with those taken along the radius profile (~ 600 MPa longitudinal stress). Measurements on the top surface of a cylinder 10 mm in diameter and 1 mm high processed by HPT showed a high compressive residual stress in the center and a dominant shear component for the holes drilled at different distances from the center.

10

Stress Concentration Analysis of the Injection Pump Shaft

Bałon Paweł, Świątoniowski Andrzej, Rejman Edward, Kiełbasa Bartłomiej, Smusz Robert, Szostak Janusz, Kowalski Łukasz

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2020

|

Vol. 14, no 2

155--162

EN

The paper presents the methodology for designing the injection shaft drive for diesel engines with 2,3,4,6 and 8 cylinders as well as power from 2.5 to 52 kW per cylinder using the FEM method and experimental research. The pump is the original solution of the authors. The shaft is a basic part of the pump with a complex structure. In order to assess the state of stress in the shaft, the FEM analytical method was used and experimental tests were carried out, subjecting the shaft to torsional moment resulting from the transmitted power. Experimental studies confirmed the results of numerical calculations and the correctness of the adopted solution. The destructive tests were carried out to assess the maximum load capacity of the shaft, loading it with an increasing torque until visible plastic deformations occurred. This condition appeared at twice the moment (Ms = 602 Nm) in relation to the maximum predicted moment in operation (extreme operating conditions of the pump shaft). The theoretical studies confirmed very significant stress concentration (αk coefficient at the level of 2.63 or even 4.7), which may be the cause of fatigue cracks. It also determines the strength of the shaft and its torsional stiffness, which influences the proper functioning of the pump and ensures adequate fuel injection phases.

11

Finite element analysis of reinforced concrete elements subjected to torsion

Anielska Dorota

Technical Transactions

|

2019

|

Vol. 116, iss. 2

129--139

EN

This paper presents FEM techniques used for modelling concrete elements subjected to torsion. It compares the results from a 3D numerical analysis and a numerical homogenization method analysis. Finally, the results are compared to the reported experimental data.

PL

W artykule przedstawiono sposoby modelowania skręcanych elementów żelbetowych za pomocą Metody Elementów Skończonych. Zaprezentowano porównanie wyników otrzymanych w trójwymiarowej analizie numerycznej oraz w analizie numerycznej bazującej na teorii homogenizacji. Wyniki zestawiono z wynikami eksperymentalnymi znanymi z literatury.

12

Influence of Twist on Selected Properties of Multifilament Yarn

Mertová I., Moučková E., Neckář B., Vyšanská M.

Autex Research Journal

|

2018

|

Vol. 18, no. 2

110--120

EN

Owing to twisting of filament fiber bundle, the structure and consequently various parameters and properties of a fiber bundle are changed. The aim of the work is to verify the effect of multifilament yarn twist (or twist coefficient) on selected mechanical properties such as multifilament tenacity, breaking elongation, and coefficient of fiber stress utilization in the yarn. Furthermore, the influence of twist on structural parameters such as the angle of peripheral fibers, the packing density, and the substance cross-sectional area of fiber bundle is observed. Two multifilament yarns with different filament cross-section shape and material were used for the experiment. Experimentally obtained data was compared with the known model dependencies derived decades ago based on the helical model. It can be stated that multifilament yarn retraction can be predicted based on the angle of peripheral fibers using the Braschler’s model. The coefficient of fiber stress utilization in the multifilament yarn determined experimentally corresponds with a theoretical curve, constructed according to Gégauff and Neckář, in the area of Koechlin’s twist coefficient α > 54 ktex1/2 m−1. Results as well as possible causes of deviations of experimental data from the theoretical one are discussed in this work.

13

DIC in validation of boundary conditions of numerical model of reinforced concrete beams under torsion

Turoń B., Ziaja D., Buda-Ożóg L., Miller B.

Archives of Civil Engineering

|

2018

|

Vol. 64, nr 4/II

31--48

EN

The paper presents the experimental research and numerical simulations of reinforced concrete beams under torsional load. In the experimental tests Digital Image Correlation System (DIC System) Q-450 were used. DIC is a non-contact full-field image analysis method, based on grey value digital images that can determine displacements and strains of an object under load. Numerical simulations of the investigated beams were performed by using the ATENA 3D – Studio program. Creation of numerical models of reinforced concrete elements under torsion was complicated due to difficulties in modelling of real boundary conditions of these elements. The experimental research using DIC can be extremely useful in creating correct numerical models of investigated elements. High accuracy and a wide spectrum of results obtained from experimental tests allow for the modification of the boundary conditions assumed in the numerical model, so that these conditions correspond to the real fixing of the element during the tests.

PL

Celem niniejszej pracy jest walidacja warunków zamocowania modeli numerycznych wspornikowych belek żelbetowych jednocześnie zginanych, ścinanych i skręcanych, na podstawie danych uzyskanych z badań doświadczalnych, przeprowadzonych za pomocą systemu cyfrowej korelacji obrazu. W badaniach doświadczalnych wykorzystano system cyfrowej korelacji obrazu Q-450 firmy Dantec Dynamics. Cyfrowa korelacja obrazu, często określana skrótem DIC (z ang. Digital Image Correlation), jest bezkontaktową metodą pomiarową. Pozwala ona na określenie przemieszczeń i odkształceń badanych obiektów, zarówno w przestrzeni dwuwymiarowej, jak i trójwymiarowej, na podstawie zdjęć wysokiej rozdzielczości, które zostały zarejestrowane podczas zmiany położenia lub kształtu badanego obiektu. Metoda ta opiera się na zaawansowanych systemach optyczno-elektronicznych, w skład których wchodzą kamery wysokiej rozdzielczości, jak również szybkie kamery pozwalające na rejestrację obrazów podczas zdarzeń szybkozmiennych [5-7, 11, 15, 18]. Wykorzystanie systemu DIC w badaniach doświadczalnych żelbetowych belek skręcanych pozwoliło na uzyskanie szeregu danych, które mogą służyć do walidacji modeli numerycznych badanych obiektów. System do pomiarów wizyjnych Q-450 umożliwił jednoczesny pomiar przemieszczeń ok. 2500 punktów znajdujących się na bocznej powierzchni belki. Zastosowanie w badaniach żelbetowych belek wspornikowych systemu DIC pozwoliło między innymi na określenie linii ugięcia belki oraz wartości odkształceń w każdej sekundzie badania, jak również obserwację rozwoju rys na badanej powierzchni belki w czasie badania, określenie przebiegu rys oraz pomiar kąta ich nachylenia w czasie, gdy rysy nie były jeszcze widoczne gołym okiem.

14

Numeryczna i doświadczalna analiza zginanych, skręcanych i ścinanych belek żelbetowych

Buda-Ożóg L.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2017

|

z. 64, nr 3/I

223--234

PL

W artykule zaprezentowano badania doświadczalne i analizy numeryczne belek żelbetowych zginanych, skręcanych i ścinanych. Przedmiotem analizy były belki wspornikowe wykonane w skali naturalnej o przekroju poprzecznym 30x30 cm. Zbrojenie w belkach ukształtowano na podstawie dwóch różnych modeli Strut and Tie (ST). Dla belki B1 model ST stanowiła kratownica przestrzenna, w której ściskane krzyżulce betonowe wydzielone rysami ukośnymi nachylone są do osi pręta pod kątem 45o. Pręty pionowe kratownicy to rozciągane zbrojenie w postaci strzemion. Pas górny i dolny kratownicy to odpowiednio zbrojenie rozciągane i ściskane pasy betonowe. W przypadku belki B2 model ST stanowiła również kratownica przestrzenna o ściskanych krzyżulcach betonowych nachylonych do osi pręta pod kątem 26,6o. Badania doświadczalne 6 belek przeprowadzono w hali laboratoryjnej Wydziału Budownictwa Inżynierii Środowiska i Architektury Politechniki Rzeszowskiej. W celu oceny nośności i zmian sztywności belek spowodowanych zginaniem, skręcaniem i ścinaniem analizowano zależności: przemieszczenie pionowe - siła obciążająca oraz sztywność przekroju na skręcanie. Symulacje numeryczne badanych belek wykonano w programie ATENA 3D- Studio. Do nieliniowej analizy belek żelbetowych wykorzystano trzy modele betonu tj. model betonu do analizy nieliniowej zaproponowany w Eurokodzie 2, model betonu o nazwie „cementitious”, zaproponowany w programie ATENA, bazujący na zaleceniach Model Code oraz zmodyfikowany przez użytkownika model betonu „cementitious 2”. Zaobserwowano dużą zgodność pomiędzy średnim obciążeniem granicznym uzyskanymi w symulacjach numerycznych a wynikami doświadczalnymi i obrazem zarysowania. W wyniku przeprowadzonych badań doświadczalnych i analiz numerycznych zaobserwowano wpływ przyjętego modelu ST na sztywność i nośność belek.

EN

The paper presents experimental research and numerical simulations of reinforced concrete beams simultaneously exposed to torsional moment, a bending moment and a shear force. Cantilever concrete beams, made in a real scale with cross section 30x30 cm were analysed. Reinforcement in the beams was formed on the basis of two different STMs (Strut and Tie Models). For the beam B1, the ST model was a spatial truss, in which the concrete compression diagonal struts, separated by cracks were inclined to the axis of the chords at the angle of 45°. The vertical elements of the truss represent reinforcement in the form of stirrups. The top and bottom chords of the truss represent tension reinforcement and compressed elements. Analogously to the beam B2, 234 L. Buda-Ożóg the ST model was a spatial truss but in the third STM, the diagonal struts were inclined at the angle of 26.6o. Experimental tests of 6 reinforced concrete beams were performed in the laboratory of The Faculty of Civil and Environmental Engineering and Architecture at Rzeszow University of Technology. In order to assess the load bearing capacity and changes in stiffness of the beams due to bending, torsion and shear, the dependencies: vertical displacement - loading and stiffness of the cross section under torsion were analysed. Numerical simulations of the investigated beams by means of the program ATENA 3D were made. Three models of concrete were used for nonlinear analysis of reinforced concrete beams: the nonlinear concrete model proposed in Eurocode 2, the concrete model “cementitious” proposed in the ATENA program and the concrete model “cementitious 2” with the modification by the user. Compatibility between the load bearing capacity obtained in numerical simulations and experimental results was observed. On the other hand, the results obtained from numerical analysis showed slightly different flexural stiffness and stiffness under torsion of the beams compared with the experimental results. On the basis of the experimental research and numerical simulations, a significant influence of ST models on the bearing capacity of the beams was demonstrated.

15

Investigations on torsion of the two-chords single laced members

Lorkowski P., Gosowski B.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2017

|

No. 25(2)

147--160

EN

The paper presents experimental and numerical studies to determine the equivalent second moment of area of the uniform torsion of the two-chord steel single laced members. The members are used as poles of railway traction network gates, and steel columns of framed buildings as well. The stiffness of uniform torsion of this kind of columns allows to the determine the critical loads of the spatial stability. The experimental studies have been realized on a single - span members with rotation arrested at their ends, loaded by a torque applied at the mid-span. The relationship between angle of rotation of the considered cross-section and the torque has been determined. Appropriate numerical model was created in the ABAQUS program, based on the finite element method. A very good compatibility has been observed between experimental and numerical studies. The equivalent second moment of area of the uniform torsion for analysed members has been determined by comparing the experimental and analytical results to those obtained from differential equation of non-uniform torsion, based on Vlasov’s theory. Additionally, the parametric analyses of similar members subjected to the uniform torsion, for the richer range of cross-sections have been carried out by the means of SOFiSTiK program. The purpose of the latter was determining parametrical formulas for calculation of the second moment of area of uniform torsion.

PL

Przedstawiono badania doświadczalne mające na celu określenie zastępczego momentu bezwładności czystego skręcania dwugałęziowych prętów stalowych z pojedynczą płaszczyzną skratowań, zlokalizowanych w osi symetrii ich przekroju poprzecznego. Pręty takie stosowane są jako słupy konstrukcji wsporczych sieci trakcyjnej a także jako słupy hal. Sztywność czystego skręcania tego typu słupów niezbędna jest do wyznaczania obciążeń krytycznych stateczności przestrzennej. Badania doświadczalnie realizowano na modelach jednoprzęsłowych prętów widełkowo podpartych na końcach, poddanych skręcaniu skupionym momentem skręcającym przyłożonym w połowie rozpiętości. W badaniach modelowych określono m.in. zależność kąta skręcenia przekroju środkowego analizowanego pręta od obciążenia momentem skręcającym. Analogiczny model pręta rozwiązano numerycznie metodą elementów skończonych za pomocą programu ABAQUS. Otrzymano przy tym dobrą zgodność wyników badań doświadczalnych i numerycznych. Zastępczy moment bezwładności czystego skręcania analizowanych prętów wyznaczono przez porównanie wyników badań doświadczalnych i numerycznych z wynikami otrzymanymi z rozwiązania odpowiedniego równania różniczkowego nieswobodnego skręcania badanego pręta, sformułowanego w ujęciu teorii Własowa. Dodatkowo wykonano analizy parametryczne podobnych elementów poddanych czystemu skręcaniu o bogatszym asortymencie przekrojów w programie SOFiSTiK. Celem tych badań było wyznaczenie praktycznych wzorów umożliwiających teoretyczne obliczenie momentu bezwładności czystego skręcania.

16

Odporność na pękanie przy skręcaniu betonu z popiołami lotnymi

Golewski G. L.

Materiały Budowlane

|

2016

|

nr 10

28--29

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu dodatku krzemionkowych popiołów lotnych (FA), w ilości 20 i 30% masy cementu, na proces pękania w betonie zwykłym przy skręcaniu (wg III modelu pękania). Badania odporności na pękanie przeprowadzono na prasie osiowo-skrętnej MTS 809. Oceniano wpływ dodatku FA na współczynnik intensywności naprężeń KIIIc. Badania wykonano na kompozytach młodych i dojrzałych (po 3, 7, 28, 90, 180 i 365 dniach). Dodatek FA zarówno w ilości 20%, jak i 30% powoduje spadek odporności na pękanie betonu młodego. Po 28 dniach dojrzewania betonu z 20% dodatkiem FA zanotowano wyraźny wzrost KIIIc, natomiast w przypadku betonu z 30% dodatkiem FA analizowany parametr mechaniki pękania miał niewielkie wartości.

EN

This paper presents results of tests on the effect of the addition of siliceous fly ashes (FA) in the amount of 20 and 30% by weight of cement on the fracture processe in plane concrete at torsion (Mode III fracture). Fracture toughness tests were performed on axial/torsional MTS 809 Test System. The studies examined the effect of FA additive on the parameter KIIIc. Experimental investigation was carried out both on young and mature concrete composites (after: 3, 7, 28, 90, 180 and 365 days). A 20% addition of FA as well as a 30% addition of FA causes a reduction in fracture toughness of young concrete. After 28 days of curing a significant increase of the KIIIc was noticed in composites with a 20% additive of FA while concrete mixtures with a 30% additive of FA still had lower analyzed fracture mechanics parameter.

17

Ocena nośności skręcanych i ścinanych belek projektowanych z wykorzystaniem modeli ST

Buda-Ożóg L.

Materiały Budowlane

|

2016

|

nr 8

100--102

PL

W artykule zaprezentowano zastosowanie przestrzennych modeli ST do projektowania zbrojenia żelbetowej belki jednocześnie skręcanej i zginanej. Analizowano ilość i rozmieszczenie zbrojenia wymaganego z uwagi na zginanie, skręcanie i ścinanie w zależności od przyjętego modelu ST oraz wpływ ukształtowanego zbrojenia na nośność i zarysowanie analizowanego elementu. Porównano trzy modele zbrojenia w zależności od kąta nachylenia krzyżulców ściskanych. Symulacje numeryczne procesu obciążania belek wykonano w programie ATENA 3D. Na podstawie przeprowadzonych analiz nie stwierdzono zależności pomiędzy przyjętym modelu ST a nośnością oraz zarysowaniem badanych belek. Analiza nośności resztkowej belek wykazała, że w belce o nachyleniu krzyżulców ściskanych pod katem 45°, po przekroczeniu obciążenia niszczącego, sztywność przekroju na skręcanie jest wyraźnie mniejsza w porównaniu z innymi modelami.

EN

In this article ST models for design of RC beams exposed to torsion, shear and bending are presented. The amount and placement of reinforcement required due to the bending, torsion and shear depending on the adopted model ST and the influence of shape reinforcement on the load-bearing capacity and cracks were analyzed. Three arrangement of reinforcement depending on the angle of the diagonal strut were compared. Numerical simulations of the loading process of the beams by means of the program ATENA 3D were made. On the basis of the analysis, connection between the model ST and load capacity and cracks of the beams weren’t observed. Analysis of beams residual load capacity showed that in the beam with compression diagonal strut at an angle of 45 °, after the load failure the torsional stiffness of beam has decreased less than in the other ST model.

18

Post-buckling deformation states of semi-monocoque cylindrical structures with large cut-outs under operating load conditions. Numerical analysis and experimental tests

Kopecki T., Mazurek P., Lis T., Chodorowska D.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2016

|

Vol. 18, no. 1

16--24

EN

The paper is a presentation of experimental model studies on thin-walled cylindrical structures containing large cut-outs subject to torsional deflection. The effect of rigidity of the frame reinforcing a cut-out on form and magnitude of post-buckling deformations occurring in operation conditions is analysed. A methodology based on numerical tools is proposed for determining alternative solutions in the design of structure skeleton leading to improvement of operation stability.

PL

W pracy zaprezentowano wyniki modelowych badań eksperymentalnych cienkościennych, skręcanych struktur walcowych zawierających duże wykroje. Przeanalizowano wpływ sztywności ramy wzmacniającej wykrój na postać i wielkość deformacji zakrytycznych, występujących w warunkach eksploatacji. Zaproponowano metodykę określania alternatywnych rozwiązań konstrukcyjnych szkieletu struktury, zapewniające poprawę trwałości eksploatacyjnej, w oparciu o narzędzia numeryczne.

19

Uściślony model imperfekcyjnych obciążeń płatwi i stężeń

Biegus A., Czepiżak D.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2016

|

z. 63, nr 1/I

307--314

PL

Przedstawiono uściślone modele identyfikacji obciążeń imperfekcyjnych stężanych kratownic swobodnie podpartych. Wyznaczono je uwzględniając rzeczywisty paraboliczny rozkład sił w stężanym elemencie oraz skręcenie płaszczyzny głównej kratownicy. Podano zależności analityczne służące do obliczania obciążeń imperfekcyjnych w analizie wytężenia płatwi i stężeń. Przeprowadzono dyskusję otrzymanych wyników.

EN

Refined modes of identification of loads from imperfections on braced free supported trusses have been presented. The loads have been determined according both their real parabolic distribution along the braced members and the torsion of the main plane of the truss. The analytic relationships for calculation of the loads from imperfections in the strain analysis of purlins and bracings have been given and obtained results have been discussed.

20

Preventing irregularity effects of infills through modifying architectural drawings

Noorifard A., Tabeshpour M. R., Saradj F. M.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2016

|

Vol. 9, no. 2

77--92

EN

Experiences of past earthquakes show that some designed and constructed buildings by engineers have been damaged during earthquakes because of negative effects of infill walls. The main aim of this paper is to prevent the amount of overall detrimental effects of infill walls such as torsion and soft story in a conventional residential building based on seismic codes of some countries and to use the maximum potential of walls. The results show that building in construction condition may suffer torsion because infills which are not modelled in design process are attached to the structure in construction phase. Contrary to the initial impression that there is a soft story in municipal buildings because of parking on ground floor, in buildings with architectural plan similar to the analyzed one, soft story would not happen. Furthermore, this case study proves that it is possible to prevent irregularity effects of infills through modifying architectural drawings without fundamental changes in concept, functional and aesthetic aspects. For modifying architectural drawings an algorithm is proposed in this research.

PL

Doświadczenia ostatnich trzęsień ziemi pokazują, że niektóre budynki zaprojektowane i skonstruowane przez inżynierów zostały zniszczone podczas trzęsienia ziemi na skutek negatywnego wpływu ścian wypełniających. Głównym celem tego artykułu jest zapobieżenie tym szkodliwym wpływom takim jak skręcanie i wiotkie kondygnacje w tradycyjnych budynkach mieszkalnych w oparciu o normy sejsmiczne niektórych krajów oraz przy wykorzystaniu maksymalnego potencjału ścian. Wyniki pokazują, że budynki w trakcie budowy mogą cierpieć na skutek skręcenia z powodu wypełnień, które nie są modelowane w procesie projektowania, a dopiero dołączone do konstrukcji na etapie realizacji. Wbrew początkowemu wrażeniu, że ze względu na zlokalizowanie parkingu na parterze w budynkach komunalnych istnieje wiotka kondygnacja, w budynkach o rzucie zbliżonym do analizowanego do powstania wiotkiej kondygnacji nie dojdzie. Ponadto, ta analiza przypadku dowodzi, że jest możliwe, aby zapobiec wpływom wynikającym z nieregularności wypełnień poprzez modyfikację rysunków architektonicznych bez zasadniczych zmian w koncepcji oraz aspektów funkcjonalnych i estetycznych. W artykule przedstawiono propozycję algorytmu do modyfikowania rysunków architektonicznych.