Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Laboratory tests and numerical analysis of façade sub-structure made of austenitic steel

Cwyl Maciej, Wierzbicki Stanisław, Michalczyk Rafał

Archives of Civil Engineering

|

2022

|

Vol. 68, nr 4

237--252

EN

This article presents a study of a wall cladding system composed of stainless steel sub-frame and composite, fibre-reinforced concrete cladding panels, which was been installed on a high-rise public building. The study focused on the assessment of strength, safety and durability of design through laboratory tests and numerical analyses. The laboratory tests were conducted using a threedimensional tests stand and a full-scale mock-up of the wall cladding system built at the laboratory using the actually used materials and cladding panels. The boundary conditions and the test loads corresponded to the values of actions determined during the engineering phase of the high-rise building under analysis. Noteworthy, wind actions were verified by supplementary wind tunnel testing. In addition, the stainless steel was also tested to determine the strength properties of the material actually used in construction. These test were carried out just before commencement of the curtain wall installation. The 3D model was constructed with the application of the finite element method (FEM) to obtain adequate representation of geometry, material performance and structural behaviour of the analysed wall cladding system. Particular attention was paid to determination of the parameters defining the behaviour of the cladding system sub-frame from the angle of plastic deformations of the stainless steel and the resulting failure mechanisms of the members of the structure itself. To this end, the stainless steel was subjected to appropriate performance tests to determine material properties including the values of the proportionality limit and yield strength.

PL

Współczesne konstrukcje metalowo-szklane notują bardzo intensywny rozwój w obszarze rozwiązań materiałowych, pełnionych funkcji w budynku oraz efektów wizualnych związanych z architekturą realizowanych obiektów. W artykule przedstawiono badania struktury elewacyjnej budynku wysokiego użyteczności publicznej, która została zaprojektowana w postaci rusztu ze stali nierdzewnej i kompozytowych paneli z betonu zbrojonego włóknami. Głównym celem niniejszej pracy była ocena nośności, bezpieczeństwa i trwałości projektowanych rozwiązań, poprzez badania laboratoryjne i analizy numeryczne. Badania laboratoryjne prowadzono na trójwymiarowym stanowisku badawczym, na fragmencie elewacji w skali rzeczywistej, który zbudowano w laboratorium z materiałów i okładzin zastosowanych na realizowanym obiekcie. Fragment elewacji badany w laboratorium został przygotowany przez wykonawców realizujących ocenianą fasadę budynku, co pozwoliło odwzorować standard wykonania taki jak na obiekcie. Warunki brzegowe oraz przyjęte obciążenia odpowiadały wartościom oddziaływań, wyznaczonym na etapie projektowania elewacji wieżowca, przy czym oddziaływania wiatru były weryfikowane uzupełniającymi badaniami w tunelu aerodynamicznym. Przeprowadzono również badania materiałowe stali nierdzewnej, mające na celu określenie rzeczywistych parametrów wytrzymałościowych zastosowanego materiału. Badania przeprowadzono bezpośrednio przed rozpoczęciem realizacji konstrukcji fasady budynku. Wyniki badań eksperymentalnych wykorzystano do walidacji modelu numerycznego odwzorowującego badany fragment elewacji Trójwymiarowy model zbudowano z wykorzystaniem metody elementów skończonych co pozwoliło na odpowiednie odwzorowanie zarówno geometrii, parametrów materiałowych jak i zachowania się analizowanego fragmentu elewacji. Szczególny nacisk położono w artykule na określenie charakterystyki pracy konstrukcji wsporczej elewacji w kontekście odkształceń plastycznych stali nierdzewnej oraz wynikające stąd mechanizmy zniszczenia elementów tej konstrukcji. W tym celu przeprowadzono badania materiałowe stali nierdzewnej w celu określenia parametrów takich jak granica proporcjonalności i granica plastyczności. W artykule wskazano na specyficzny charakter pracy wsporników konstrukcji wsporczej przy uwzględnieniu występowania odkształceń plastycznych charakterystycznych dla stali nierdzewnej. W pracy przedstawiono też mechanizm zniszczenia badanego fragmentu elewacji w przypadku jego przeciążenia.

2

Laboratory tests and numerical analysis of aluminum helping hand brackets with polyamide thermal break

Cwyl Maciej, Dmowska-Michalak Izabela, Kaczmarczyk Anna, Michalczyk Rafał

Archives of Civil Engineering

|

2022

|

Vol. 68, nr 2

409--426

EN

The developments in materials science and engineering, especially in the field of composites and polymers, have extended the scope of application of such materials in modern industrial construction. This article presents polyamide/ aluminium helping hand brackets, designed for use in rainscreens (a.k.a. ventilated façades) and metal and glass systems. The main purpose of this study was to assess the loadbearing capacity, safety and durability of these elements through laboratory tests and numerical analyses. The laboratory tests were carried out on a three-dimensional test stand. Boundary conditions and the applied loading represented real conditions on the façade (e.g. a typical wind pressure load acting on the façade was used). Next, the experimental results were used to build a representative numerical model. Finite Element analysis was utilised to obtain a true representation of the actual behaviour of the analysed brackets subjected to various loads, taking into account the aluminium/ polyamide interaction. Constitutive behaviour of both materials, polyamide and aluminium alloy, was represented by a linear elastic model. The proposed modelling methodology was validated through full-scale load tests up to failure. The numerical model can be further used to predict the stress and strain fields in newly designed brackets subjected to any type of loading.

PL

W artykule przedstawiono badania elementów konstrukcyjnych mocujących struktury elewacji metalowo-szklanych i kompozytowych do ustroju nośnego budynku. Elementy te przenoszą całość obciążeń stałych, zmiennych i klimatycznych, które są generowane na strukturach elewacyjnych oraz umożliwiają rektyfikację okładzin ściennych obiektów budowlanych. Rozwój nauki w dziedzinie inżynierii materiałowej, kompozytów, poliamidów i silikonów konstrukcyjnych daje wiele możliwości wykorzystania tych materiałów w nowoczesnym budownictwie przemysłowym. Wsporniki konstrukcyjne poliamidowo-aluminiowe znajdują zastosowanie w nowoczesnych elewacjach wentylowanych oraz metalowo-szklanych konstrukcjach powłokowych. W artykule skupiono się na badaniach laboratoryjnych konsol poliamidowo-aluminiowych oraz przeprowadzono analizy numeryczne w celu potwierdzenia nośności, bezpieczeństwa i trwałości tych elementów w budynku. Modele numeryczne konsol pozwoliły na uzupełnienie badań laboratoryjnych, prezentację wyników oraz wyjaśnienie zjawisk zachodzących w trakcie. Doświadczenia laboratoryjne przeprowadzono na trójwymiarowym stanowisku do badań elementów węzłowych. Przedstawione w artykule badania zawierają wyniki od działania siły rozciągającej i ściskającej oraz od działania wiatru na płaszczyznę elewacji i na wsporniki poliamidowo - aluminiowe.

3

Aktualne problemy badawcze metalowo-szklanych struktur elewacyjnych

Cwyl Maciej, Michalczyk Rafał

Inżynieria i Budownictwo

|

2021

|

R. 77, nr 1-2

41--46

PL

Przedstawiono współczesne problemy badawcze metalowo-szklanych konstrukcji fasad budynków użyteczności publicznej. Omówiono rodzaje badań eksperymentalnych oraz symulacje numeryczne. Prezentowane badania posłużyły również do tworzenia innowacyjnych rozwiązań struktur elewacyjnych. Nowoczesne oprogramowanie umożliwia integrację badań eksperymentalnych z symulacjami numerycznymi oraz daje możliwość wykonywania badań w zakresie zmęczenia materiałowego, trwałości i niezawodności elementów i konstrukcji budowlanych.

EN

The article presents current research problems of metal and glass structures of facades of public buildings. The article presents types of experimental research and numerical simulations. The article describes tests and assessments of modern solutions for facade elements and structures introduced to the construction market. Modern software allows for the integration of experimental tests with numerical simulations and gives the possibility to perform tests in the field of material fatigue, durability and reliability of building elements and structures.

4

Assessment of the effect of concrete slab geometrical parameters on the distribution of stresses in the road pavement structure

Zbiciak Artur, Graczyk Mirosław, Józefiak Kazimierz, Brzeziński Karol, Michalczyk Rafał

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2019

|

Vol. 18, no. 3

171--180

PL

Przedmiotem artykułu jest analiza stanu naprężenia w płycie betonowej wykonanej na istniejącej konstrukcji nawierzchni podatnej (ang. whitetopping). Nakładkę zaprojektowano na użytkowanym pakiecie warstw konstrukcyjnych o znanej sztywności. Przeanalizowano wpływ obciążeń od gradientu temperatury oraz obciążeń od kół pojazdów. Obliczenia wykonano z wykorzystaniem metody elementów skończonych. Analizie poddano kilka wariantów nałożonej cienkiej nakładki betonowej whitetopping o zróżnicowanej geometrii ustroju. Zmiana długości płyty może prowadzić do zmniejszenia kosztów wykonania nawierzchni. Większa długość płyty powoduje mniejszą liczbę szczelin poprzecznych na kilometr, a co za tym idzie mniejszą pracochłonność i zużycie dybli. Zwiększenie długości elementu konstrukcyjnego wiąże się ze wzrostem maksymalnych naprężeń od obciążeń termicznych i eksploatacyjnych, co z kolei może wymuszać zwiększenie grubości płyty w celu zapewnienia odpowiedniej trwałości zmęczeniowej. Przyjęta metoda analizy umożliwia optymalizację kosztów remontu nawierzchni betonowych. Ze względu na złożoność zagadnienia, znalezienie rozwiązania optymalnego wymaga indywidualnego podejścia do zadanych warunków projektowych.

EN

The analysis of the state of stress prevailing in a concrete overlay slab made on an existing flexible pavement structure is presented. The concrete overlay (whitetopping) was made on the using laid over a package of pavement layers of known stiffness. The effect of loads generated by the temperature gradient and vehicle wheels loads was examined. Several whitetopping variants differing in the structural geometry were analysed. The calculations were carried out using the finite element method. A change in the length of slab can lead to a reduction in pavement building costs. A greater slab length results in a smaller number of transverse joints per kilometre and consequently, in lower labour intensity and fewer dowels used. But the maximum stresses generated by thermal and service loads increase as the length of this structural component is increased. Therefore it may be necessary to increase the thickness of the slab to ensure its proper fatigue life. Using the proposed analytical method one can optimize concrete pavement rehabilitation costs. Because of the complexity of the problem an individual approach to the particular cases must be adopted in order to find an optimal solution.

5

Zmiana charakterystyki dynamicznej toru w celu ograniczenia emisji hałasu – badania numeryczne

Brzeziński Karol, Michalczyk Rafał

Przegląd Komunikacyjny

|

2019

|

R. 74, nr 5

2--9

PL

Artykuł przedstawia koncepcję i wstępne wyniki badań numerycznych zmiany charakterystyki dynamicznej toru w celu ograniczenia emisji hałasu. Objaśniono związek teoretyczny między badaną charakterystyką dynamiczną toru (TDR – Track Decay Rate) a hałasem, a następnie opisano metodykę budowy modelu MES, w którym prowadzono symulację badania normowego. Przeanalizowano symulację zastosowania czterech wariantów dociążenia, na torach z szynami o profi lu 49E1 oraz 60E1. Symulacje pozwoliły przeanalizować w jaki sposób zwiększenie masy toku szynowego wpływają na charakterystykę dynamiczną toru, a tym samym na emisję hałasu. Okazuje się, że uzyskany efekt może powodować zmniejszenie emisji hałasu w niektórych częstotliwościach, a zwiększenie w innych.

EN

The paper presents the concept and preliminary results of numerical study of changes in the rail track dynamic characteristics. Change of the characteristics is introduced in order to reduce noise emissions. The theoretical relationship between the studied track dynamic characteristics (TDR - Track Decay Rate) and noise was briefly explained, and then the methodology of FEM modelling for the standard test simulation was described. Four mass modifi cation variants and two rail types (49E1 and 60E1 profiles) were analyzed. Numerical study show correlation between the railroad track mass increase and its dynamic characteristics and thus the noise emission. It turns out that the obtained effect may cause reduction of noise emission in some frequencies, and increase in others.