The deformation of the circumferential section of a box culvert shell made of corrugated steel plates is analysed. Deflections and unit strains in selected shell points were adopted as the measure of the deformation of the corrugated steel shell. The quantities were measured using inductive displacement gauges and electric resistance strain gauges. The investigations were carried out in laboratory conditions under specifically selected configurations of a distributed load. Loading intensity, surcharge thickness and the area of load action on the surcharge were adopted as variable test parameters. The effectiveness of the interaction between a geo-grid and the soil in the surcharge in reducing the deformation of the shell was analysed.
PL
W pracy analizowana jest deformacja pasma obwodowego powłoki wykonanej z blachy falistej w przepuście o konstrukcji skrzynkowej. Za miarę deformacji stalowej blachy przyjęto ugięcia i odkształcenia jednostkowe w wybranych punktach powłoki. Pomiarów tych wielkości dokonano z wykorzystaniem indukcyjnych czujników przemieszczenia i tensometrów elektrooporowych. Badania realizowano w warunkach laboratoryjnych, stosując specjalnie dobrane układy obciążenia statycznego konstrukcji o postaci rozłożonej. Jako zmienne parametry badań przyjęto: intensywności obciążenia, grubość naziomu oraz pole powierzchni oddziaływania obciążenia na naziom. Analizowano skuteczność współdziałania geosiatki z gruntem w naziomie w zakresie redukcji deformacji powłoki.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule analizuje się rozkłady oddziaływań kontaktowych pomiędzy gruntem i powłoką w postaci składowych normalnych i stycznych. W obliczeniach wykorzystuje się wyniki pomiarów odkształceń jednostkowych uzyskane z tensometrów elektrooporowych. Przedstawiono algorytm przekształcania funkcji odkształceń na siły kontaktowe rozłożone wzdłuż pasma obwodowego powłoki. Przy regularnym rozstawie punktów pomiarowych korzystne jest ujęcie różnicowe rozwiązania. Skuteczność algorytmu wykazano na przykładzie badania realizowanego w warunkach laboratoryjnych, stosując statyczny układ sił jako obciążenie taborem kolejowym. Jako parametry zmienne analizy przyjęto intensywność obciążenia od wartości normowej do przewidywanej wartości granicznej. Wyniki obliczeń przedstawiono w postaci funkcji sił rozłożonych wzdłuż pasma obwodowego powłoki. Na przykładzie trzech przypadków wykazano w pracy, że siły kontaktowe, nawet przy prawie równomiernym rozkładzie obciążenia na naziomie, tworzą złożone funkcje, na dodatek znacznie odbiegające od proporcjonalności obciążenia.
EN
This paper analyzes the distributions of contact soil-steel interactions in the form of normal and shear components. Unit strain measured by electrical resistance strain gauges are used in the calculations. An algorithm for transforming strain functions into contact forces distributed along the circumferential section of the steel shell is presented. When the measuring points are regularly spaced, it is advantageous to adopt the differential approach to the solution. The effectiveness of the algorithm has been demonstrated through a test conducted in laboratory conditions, using a static force system as the rolling stock load. The intensity of loading from the standard value to the predicted limit value was adopted as the variable parameter in the analysis. The results of the calculations are presented in the form of functions of the forces distributed along the shell's circumferential section. An analysis of three exemplary cases, carried out in this paper, has shown that even when the load distribution on the soil surcharge is almost uniform, the contact forces form composite functions. Moreover, the latter considerably diverge from load proportionality.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The deformations of the circumferential section of a railway buried corrugated metal structure’s shell under the operational load are analysed in this paper. Considering its geometry, the structure belongs to box structures. The deflections and stresses (determined from unit strains) in selected points of the shell were adopted as the measure of the deformations. The quantities were measured using inductive sensors and electrical resistance strain gauges. The moving load procedure was used in the tests whereby the results are presented in the form of continuous quantity-load location functions. The analyses show close similarity between the displacements of the tested structure and those of other arch structures (e.g. brick vaults). As the vehicle travels over the box structure, the strain (normal stress) in the structure alternates (changes its value and sign as a function of vehicle location), which is a characteristic feature of such structures, but the recorded displacement and stress values are very low in comparison with the ones generated during construction.
PL
W pracy dokonano analizy deformacji pasma obwodowego powłoki wykonanej z blachy falistej w kolejowym obiekcie gruntowo-powłokowym pod obciążeniem użytkowym. Ze względu na geometrię badanego obiektu zaliczono go do konstrukcji skrzynkowych. Za miarę deformacji przyjęto ugięcia i naprężenia (uzyskane z odkształceń jednostkowych) w wybranych punktach powłoki. Pomiarów tych wielkości dokonano z wykorzystaniem indukcyjnych czujników przemieszczenia i tensometrów elektrooporowych. W badaniach zastosowano procedurę obciążenia zmieniającego położenie, dzięki czemu wyniki przedstawiono w postaci ciągłych zależności mierzonych wielkości w funkcji tego położenia. W analizach podanych w pracy wskazano na duże podobieństwo przemieszczeń z innymi konstrukcjami o kształcie łukowym (np. sklepienia ceglane). W badanej powłoce skrzynkowej występuje przemienność odkształceń (naprężeń normalnych) podczas przejazdu pojazdu, co jest cechą charakterystyczną tych konstrukcji, jednak zarejestrowane wartości przemieszczeń i naprężeń są bardzo małe w porównaniu do powstałych podczas budowy.
This paper presents design, realization and testing process of 1-st UltraCor structure in Europe. The scope of the design and intalation is 25.50 m Span, 9.00 m Rise structural plate structure of 500x237mm corrugation with only 9.5 mm plate thickness. Structure will cary the heavy traffic of S7 express road. It was designed for the highest class of loads acc. to Polish Standard. Under the structure there is a local raod and animal crossing.
The paper describes full-scale tests of a 7,25 m long corrugated steel pipe with a diameter of 1.40 m. The corrugation pattern was 125x26mm and the steel was 2 mm thick. The backfill height over the pipe crown was 0,5 m. The deterioration of the tested steel pipe was simulated by removing a part of its bottom. Strain gauges and optical prisms were installed on the metal surface to determine the stresses, internal forces in the metal shell and additionally its deformation. The results of the measurements are presented as graphs and tables. The main goal of the full-scale tests was to assess the performance of the deteriorated steel pipe subjected to static loads and to evaluate the changes in the distribution of the internal forces, caused by the increasing corrosion of the bottom part of the tested pipe.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper concerns soil-shell bridge structures of arch cross-section made from corrugated plates. During backfilling the shell crown is deflected upwards and the sides move inwards at the shoulder (haunch) level. The measured displacements are used to represent the arch deformation. With large displacements that typically occur during backfilling it is possible to measure them with surveying instruments. This enables monitoring the changes in the shell deformations on site as the work proceeds. This study analyses the accuracy of the method to estimate the bending moments induced in the structure - the main factor influencing the values of normal stresses in the shell – on the basis of the deformation of curvature at the crown, determined by measuring the displacements. The measurements and calculations carried out for an existing structure were used for comparative analysis. The structure identified for this purpose is an arch shell made of single, deep-corrugated metal plate (Super Cor). The experimental study included measurement of unit strain of the shell to determine the bending moments used for independent verification of the computed values.
PL
Praca dotyczy mostowych obiektów gruntowo-powłokowych o łukowym kształcie przekroju poprzecznego powłok, wykonanych ze stalowej blachy falistej. Podczas układania zasypki gruntowej powłoka o takim kształcie ulega wypiętrzeniu w kluczu i zwężeniu w pachwinie. Na podstawie pomiarów tych przemieszczeń odwzorowuje się jej deformację. Dzięki znacznym wartościom przemieszczeń występującym podczas zasypki pomiary te mogą być realizowane z użyciem technik geodezyjnych. Umożliwia to śledzenie na budowie zmian deformacji powłoki wraz z postępem robót na obiekcie. W pracy poddano analizie dokładności metodę szacowana momentów zginających – głównego czynnika wpływającego na wartość naprężeń normalnych w powłoce – na podstawie zmiany krzywizny w jej kluczu, określonej z pomiarów przemieszczeń. Analizę porównawczą oparto na wynikach pomiarów i obliczeń uzyskanych na wybudowanym obiekcie. Wykorzystano do tego celu powłokę o kształcie łukowym, wykonaną z pojedynczej blachy o wysokim profilu (Super Cor). W badaniach tych dokonano jednocześnie pomiarów odkształcenia jednostkowego powłoki, które wykorzystano do określenia momentów zginających, pozwalających na niezależną weryfikację wyników obliczeń.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono wyniki badań polowych prototypowej konstrukcji, w postaci nisko-profilowego łuku stalowego wykonanego z blach falistych, zabudowanego w gruncie, służącej w zamyśle jako przejście dla zwierząt. Omawiana konstrukcja o rozpiętości 17,7 m, wysokości 5,5 m i długości ponad 15 m, wykonana została bez jakichkolwiek elementów usztywniających. Celem badań było wyznaczenie stanu odkształceń (naprężeń) i przemieszczeń w powłoce stalowej w trakcie procesu jej zasypywania oraz określenie wpływ czasu na mierzone wielkości podczas tego procesu, jak i po jego zakończeniu. Do pomiaru przemieszczeń zastosowano geodezję precyzyjną (tachimetr). Pomiarów odkształceń dokonano przy pomocy tensometrów elektrooporowych naklejanych bezpośrednio na stalowej konstrukcji w kierunku obwodowym i wzdłużnym. Na podstawie doświadczalnie wyznaczonych odkształceń obliczono naprężenia i siły wewnętrzne (momenty gnące i siły osiowe) w określonych przekrojach poprzecznych badanego obiektu. Wyniki badań mogą być przydatne w odniesieniu do podobnych konstrukcji o dużych rozpiętościach, bez dodatkowych elementów usztywniających.
EN
This paper presents the results of field tests carried out on a prototype structure in the form of a low-profile steel arch made from corrugated plates, covered with soil, which was intended as a wildlife overpass. The considered structure 17.7 m in span, 5.5 m high and over 15 m long, was made without any stiffening components. The aim of the tests was to determine the state of strain (stress) and displacement in the steel shell in the course of backfilling and the influence of time on the measured quantities during and after this process. The precision (total station) surveying method was used to measure displacements. Strains were measured by electrical resistance strain gauges stuck directly on the steel structure in the circumferential and longitudinal directions. Stresses and internal forces (bending moments and axial forces) in the particular cross sections of the tested object were calculated on the basis of the experimentally determined strains. The presented test results can constitute an element of boosting the knowledge about deformations and loads of similar large-span structures, without any stiffening components, during or after the backfilling process.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przepusty podatne ze stalowych blach falistych są stosowane w budownictwie od wielu lat, z pierwszym odnotowanym zastosowaniem w roku 1931. Od tego czasu popularność tego typu konstrukcji znacznie wzrosła. Artykuł opisuje badania polowe jednego z dwóch identycznych przepustów podatnych o dużej rozpiętości, zbudowanych na autostradzie A4 w pobliżu Bolesławca. Rozpatrywana konstrukcja służy jako przejście dla zwierząt i jest jedną z naj większych tego typu konstrukcji w Europie. Badany obiekt jest niskoprofilowym, metalowym łukiem o długości 75 m, rozpiętości 19,5 m i wysokości 6 m. Głównym celem prowadzonych badań była ocena zachowania się konstrukcji złożonej z dwóch identycznych przepustów łukowych podczas procesu zasypywania gruntem. Mierzono pionowe i poziome przemieszczenia oraz odkształcenia metalowej powłoki przepustu. Wyniki badań przedstawiono na wykresach i w tablicach.
EN
Flexible corrugated steel culverts have been used in engineering for many years, with the first application in 1931. Since that time the popularity of such structures has enormously increased. This paper describes full-scale field tests of one of two identical large-span flexible structures (culverts) built on the A-4 motorway in the vicinity of Bolesławiec city in Poland. The culverts serve as a wildlife crossing. The 75 m long structure is a low-profile metal arch with a span of 19.5 m and a rise of 6 m. The tested animal crossing is one of the largest buried structure in Europe. The main goal of the full-scale field tests was to evaluate the behaviour of the culvert in the twin-arch configuration during backfilling. The horizontal and vertical deflections of the arch and strains of the metal plates were measured. The results of the measurements are presented in the form of graphs and tables.
Technologia przygotowania powierzchni przed wykonaniem połączenia oraz dobór odpowiedniego kleju są czynnikami decydującymi o uzyskanej wytrzymałości połączenia klejowego metali. Optymalny przebieg tych operacji w warunkach przemysłowych wymaga często przeprowadzania wielu badań doświadczalnych. W pracy przedstawiono wyniki prób odrywania i prób ścinania połączenia klejowego w postaci profilu prostokątnego i blachy aluminiowej. W próbach porównano własności wytrzymałościowe takiego połączenia dla klejów poliuretanowych i kleju akrylowego. Przedstawiono sposób wykonywania badań wytrzymałościowych oraz zaproponowano metodę oceny jakości połączeń, uwzględniającą wyniki obu prób wytrzymałościowych.
EN
A surface preparation technology and selection of a suitable adhesive are factors that determine strength of adhesive joints of metals. To optimize these operations in the industry conditions many experimental tests are needed. This paper presents results of shear and tensile strength tests for adhesive joints of rectangular sections and aluminium sheet. Mechanical properties of joints with polyurethane and acrylic adhesives were compared. Some details of tests performed in this work were presented and the method for assessing the quality of joints, taking into account results of the both strength tests was proposed.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Full-size tests of steel and polymer culverts are of significant importance be-cause results of such tests give an insight into the actual behavior of the structures under working conditions. The experimental evidence so gathered is a basis for putting forward computation models and their verification. For many years now one of the present authors has been involved in natural-scale laboratory and field tests of corrugated culverts. The submitted paper intends to present some practical aspects concerning the experiments carried out. Various gauges applied in the tests are described. Several useful formulas derived for calculating stresses and internal forces for various corrugation patterns of tested culverts are also included.
PL
Testy przepustów stalowo-polimerowych naturalnej wielkości mają duże znaczenie, ponieważ ich rezultaty pozwalają poznać rzeczywiste zachowanie tych konstrukcji w warunkach użytkowania. Dowody eksperymentalne zebrane w ten sposób stanowią podstawę proponowania modeli obliczeniowych i ich weryfikacji. Od wielu lat jeden z autorów tej pracy jest zaangażowany w testy terenowe i laboratoryjne przepustów z blachy falistej naturalnych rozmiarów. Przedstawiona praca ma na celu przedstawienie pewnych praktycznych aspektów dotyczących opisanych eksperymentów. Opisano różne przyrządy pomiarowe stosowane w testach. Dołączono również pewne przydatne wzory do obliczania naprężeń i sił wewnętrznych (napięć) dla różnych wzorów fal badanych przepustów.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Flexible corrugated steel culverts have been used in engineering for many years, with the first application in 1931. Since that time the popularity of such structures has increased enormously. In recent years soil-steel bridges have become increasingly popular in Europe. In 2009 a large-span flexible steel structure was built in the storage yard of the ViaCon factory in Rydzyna, Poland. The structure is a low-profile metal arch with a span of 17.7 m and a rise of 5.5 m and it has no additional steel stiffener ribs. This paper describes full-scale field tests of this structure during backfilling operations. The main aim of the field tests was to evaluate the behaviour of the structure during this process. Displacements in the middle of the structure's span and strains in the metal plates were measured. The results of the measurements are presented in the form of graphs and tables.
PL
Podatne przepusty z blachy falistej są stosowane w inżynierii od wielu lat. Od 1931 r., kiedy to po raz pierwszy je zastosowano, popularność takich konstrukcji niezwykle wzrosła. W ostatnich latach mosty stalowo-ziemne zyskały również na popularności w Europie. W roku 2009 podatna konstrukcja stalowa o dużej rozpiętości została wybudowana na placu magazynowym fabryki ViaCon w Rydzynie w Polsce. Konstrukcja to nisko- profilowy metalowy łuk o rozpiętości 17,7 m i wysokości 5,5, bez dodatkowych stalowych żeber usztywniających. Ta praca opisuje pogłębione testy terenowe tej konstrukcji podczas zasypywania. Głównym celem prób terenowych była ocena zachowania konstrukcji podczas tej operacji. Dokonano pomiaru przemieszczeń pośrodku rozpiętości konstrukcji oraz odkształceń i naprężeń metalowych blach. Rezultaty pomiarów zostały przedstawione w formie wykresów i tabel.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper presents computer software for calculating the internal bending moments and normal and shearing forces in corrugated culverts as well as external normal and shearing forces acting via the ground on the culvert surface. Two methods (interpolation and extrapolation) are used to compute the quantities. The basic input data include the material and geometrical characteristics of the tested culvert and the circumferential stresses calculated on the basis of the measured strains. The main procedures used in the software are described. The results of computations performed by the software for a theoretical case are presented.
PL
Niniejsza praca przedstawia oprogramowanie komputerowe do obliczania wewnętrznych momentów zginających oraz normalnych i tnących poprzecznych sil w przepustach z blachy falistej, a także zewnętrznych normalnych i tnących poprzecznych sił działających poprzez grunt na powierzchnię przepustu. Do obliczania wartości używane są dwie metody (interpolacja i ekstrapolacja). Podstawowe dane wejściowe obejmują charakterystykę materiałową i geometryczną badanego przepustu oraz naprę-" żenią obwodowe obliczone na podstawie zmierzonych odkształceń. Opisano główne procedury stosowane w oprogramowaniu. Przedstawiono rezultaty obliczeń wykonanych przez oprogramowanie dla teoretycznego przykładu.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Corrugated steel culverts are increasingly used in road and railway projects as alternative solutions to small bridges and tunnels. This paper describes full-scale tests of the corrugated steel "box" type culvert with a span of 3.55 m and a height of 1.62m. The corrugation pattern was 150 × 50 mm and the steel thickness was 5 mm. Two concrete strip foundations were laid under each end of the arch. The structure was tested during backfilling. Deformations and strains of the steel structure were measured while installing culvert after each layer of 25-30 cm thickness was compacted. In order to specify displacements and stresses in the steel structure, three inductive gauges and twenty two strain gauges were installed on the inside surface of the culvert. The presented tests were carried out at the Road and Bridge Research Institute, Poland, for Via-Con Company, the Norwegian culvert producer. Several full-scale tests hale been done in the field to validate the long-term performance and great load bearing capacity of these structures. In contrast to that, only few tests of life-size structures have been performed under fully controlled laboratory conditions like the one in Poland. A nonlinear finite element analysis of the soil?structure system was carried out in order to simulate behaviour of the structure during backfilling. A detailed description of the finite elements used in the analysis is provided. The obtained experimental results were compared with the structure response computed using the FEM. The measured and the computed results are shown in tables and graphs.
PL
Przepusty stalowe z blachy falistej w coraz większym stopniu są wykorzystywane w projektach kolejowych i drogowych, jako alternatywne rozwiązanie dla małych mostów i tuneli. W artykule przedstawiono badania w skali naturalnej skrzynkowego przepustu stalowego o rozpiętości 3,55 m i wysokości 1,62 m. Grubość blachy o fali 150 × 50 mm wynosiła 5 mm. Przepust, wsparty na dwóch betonowych ławach fundamentowych, badany był podczas zasypywania go gruntem. Deformacje i odkształcenia stalowej konstrukcji mierzono po położeniu i zagęszczeniu każdej warstwy gruntu o grubości 25-30 cm. Dla określenia przemieszczeń i naprężeń w powłoce stalowej wykorzystano trzy indukcyjne czujniki drogi i dwadzieścia dwa czujniki tensometryczne, które umieszczono po wewnętrznej stronie przepustu. Przedstawione badania wykonano w Instytucie Badawczym Dróg i Mostów na zlecenie norweskiej firmy Via-Con. Pewna ilość badań polowych tego typu konstrukcji wykonana była w celu wykazania ich długiej żywotności i dużej wytrzymałości (nośności). W przeciwieństwie do badań polowych, w pełni kontrolowane badania laboratoryjne przepustów w skali naturalnej wykonywane były bardzo rzadko. Dodatkowo przeprowadzono analizę zachowania się układu grunt-przepust stalowy z wykorzystaniem obliczeń metodą elementów skończonych. Opisano szczegółowo rodzaje elementów skończonych wykorzystanych w analizie. Otrzymane wyniki badań doświadczalnych porównano z wynikami obliczeń numerycznych. Wyniki pomiarów i obliczeń przedstawiono w sposób graficzny oraz w tabelach.
Podano charakterystykę lin otwartych skręcanych ze stali szlachetnej, otwartych skręcanych powlekanych galwanicznie oraz lin całkowicie zamkniętych. Przedstawiono wyniki badań na rozciąganie lin z zakończeniami na obu końcach. Uzyskano pozytywne rezultaty badań.
EN
The characteristics properties of twistem cables maid of high strength steel wires - bare, with electrolytic coating and fully sealed is presented. Results of strength investigation of cables tension bearing capacity with anchorages on both ends are given.
Przepusty stalowe znajdują coraz częstsze zastosowanie jako osłony rurociągów, kabli energetycznych i innych urządzeń infrastruktury podziemnej. Często wykorzystuje się do tego celu stalowe przepusty karbowane typu Arot HELCOR, ponieważ cechują je relatywnie niskie koszty wykonawcze oraz krótki czas montażu. Niewiele konstrukcji tego typu zostało przebadanych w tak kontrolowanych warunkach jak opisywany poniżej model. Prezentowany referat przedstawia wyniki badań przemieszczeń oraz sił wewnętrznych w przepuście stalowym typu Arot HELCOR o średnicy 0,8 m oraz sposób w jaki zasymulowano obciążanie kolejowe podczas badań przepustu w skali naturalnej.
EN
Steel pipes can be used as protection for pipeline, power cable and others underground devices. ArotHELCOR - corrugated steel culverts are often used to above-mentioned operation. Advantages of the steel culverts are following: the construction period is short and economical. This paper describes full-scale testing of a corrugated steel pipe with diameter D =0,80 m, length L=8,00 m and the steel thickness t=2,00 mm. The test was performed at the Road and Bridge Research Institute in Żmigród. Not very many structures have been tested in controlled conditions in a test facility like the test in Zmigrod. The paper describes internal forces and deformations obtained during test and the way to modelling of railway's load.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.