Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Initiation of initial conditions in a model for thermal analysis of road pavement structures

Bilski Marcin, Górnaś Przemysław, Pożarycki Andrzej, Słowik Mieczysław, Mieczkowski Paweł

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2023

|

Vol. 22, no. 3

275--285

EN

The paper presents an investigation of the possibility for initiation of initial conditions in a road pavement model for thermal analysis incorporating non-stationary heat transfer. The procedure requires performance of computations for a sufficiently long initiation period to obtain the initial temperature distribution that may serve as the basis for further heat transfer analyses. The main part of the article is devoted to presentation of a numerical experiment performed for four configurations of parameters in the heat transfer model in a multilayer system, representing road pavement. Each parameter configuration corresponds to a different pavement structure (two models of flexible pavements and two models of pavements with foam concrete base course). Calculations were performed for three different amplitudes of the sinusoidal function describing the change of temperature in time, which was defined as boundary condition in the pavement model. The numerical experiment was supplemented by calculations performed on a single chosen model parameter configuration, but adopting a boundary condition based on values registered by a sensor installed in real pavement. Analysis of the obtained results confirmed that the presented method of non-stationary heat transfer analysis enables initiation of the initial conditions in the heat equation.

PL

W pracy rozpatrzono możliwość inicjacji warunków początkowych w modelu do analizy termicznej nawierzchni drogowej w warunkach niestacjonarnego przepływu ciepła. Procedura wymaga przeprowadzenia obliczeń dla odpowiednio długiego czasu inicjacji do uzyskania początkowego rozkładu temperatury, który jest podstawą dalszych analiz przepływu energii cieplnej. Główną część pracy stanowi prezentacja eksperymentu numerycznego przeprowadzonego dla czterech konfiguracji wartości parametrów modelu przepływu energii cieplnej w ośrodku wielowarstwowym, jakim jest nawierzchnia. Każda konfiguracja parametrów odpowiada innej konstrukcji (dwa modele nawierzchni podatnej i dwa modele z warstwą z pianobetonu). Obliczenia przeprowadzono kolejno dla trzech różnych wartości amplitud sinusoidalnej funkcji zmiany temperatury w czasie, którą zdefiniowano jako warunek brzegowy w modelu nawierzchni. Uzupełnieniem eksperymentu numerycznego były obliczenia przeprowadzone dla jednej wybranej konfiguracji wartości parametrów modelu, w którym warunek brzegowy stanowiły wartości temperatury zarejestrowane czujnikiem wbudowanym w nawierzchnię. Na podstawie analizy uzyskanych wyników potwierdzono, że inicjacja warunków początkowych w równaniu przewodzenia ciepła jest możliwa w oparciu o analizę niestacjonarnego przepływu ciepła przedstawioną metodą.

2

Evaluation of the influence of the glass fiber mesh on the deflection basin parameters of a flexible pavement located in the area of mining activity

Kałuża Mateusz, Kotasiński Mirosław, Bzówka Joanna

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 2

551--569

EN

Rehabilitation treatments applied to a local road prone to terrain subsidence from mining excavation should be designed considering cost-efficient and effective reinforcement solutions. In the analysed case, a glass-fibre mesh was applied under asphalt concrete layers in 2008, in one lane while another was left without the reinforcement. The main objective of this paper was to investigate the effectiveness of reinforcement by analysing the amount of produced on the pavement and the influence on pavement deflection. It was found that the reinforcement retracted the number of cracks, however, did not affect the bearing capacity. The influence of the applied geosynthetic was manifested in the values of the radius of curvature. The overall technical state of the road requires immediate treatment and the applied reinforcement proved obsolete because in this particular case of road located in the mining active terrain the glass fiber mesh did not prolong the life of the pavement.

PL

Remonty oraz przebudowy dróg zlokalizowanych na obszarach występowania oddziaływań górniczych, powinny uwzględniać efektywne oraz ekonomiczne uzasadnione rozwiązania. W analizowanym przypadku na odcinku drogi powiatowej zabudowano siatkę z włókna szklanego pod warstwami bitumicznymi, podczas remontu w 2008 roku, w taki sposób, że jeden pas drogi został wzmocniony siatką, natomiast drugi pozostawiono bez wzmocnienia. Zasadniczym celem pracy było sprawdzenie efektywności wzmocnienia w zakresie redukcji uszkodzeń nawierzchni oraz wpływ na ugięcia nawierzchni i wskaźniki krzywizny czaszy ugięć. Zaobserwowano wyraźny wpływ na obniżenie ilości spękań nawierzchni, jednak bez poprawy nośności drogi. W zakresie wskaźników krzywizny czaszy ugięć, wpływ wzmocnienia został zaobserwowany w wartościach promienia krzywizny (RoC). Stan techniczny jezdni kwalifikuje drogę do natychmiastowego remontu lub przebudowy. Zastosowane rozwiązanie nie wpłynęło wyraźnie na poprawę trwałości odcinka drogi, jednak przeprowadzone obserwacje stanowią interesujący wstęp do dalszych badań.

3

Backcalculation of flexible pavement moduli including interlayer bonding conditions - numerical analysis

Tutka Paweł, Nagórski Roman, Złotowska Magdalena

Archives of Civil Engineering

|

2022

|

Vol. 68, nr 3

5--22

EN

One of the common defects of flexible road pavement is the loss of bonding between two layers of asphalt concrete: the base course and the binder course. The occurrence of this phenomenon has a major impact on the observed state of deflection and deformation of the pavement. This effect affects the results of non-destructive tests which are used to calculate material parameters and then are used in the diagnostics of the pavement condition or design of structural strengthening. This paper discusses the influence of the various level of bonding on the result of backcalculation and the obtained elastic moduli. For the obtained values of moduli, calculations of key deformations and pavement durability were performed. Improper assumptions about the interaction between the layers affects the observed results. Additionally paper discusses the effect of pavement displacement discontinuity on the observed deflection basin and compares the results with those for a model with continuity. Numerical calculations were carried out using Simulia Abaqus software, the computational model was verified using analytical solution.

PL

Jednym z częstych uszkodzeń nawierzchni drogowych podatnych jest utrata sczepności pomiędzy dwoma warstwami betonu asfaltowego: warstwa podbudowy i warstwa wiążącą. Wystąpienie tego zjawiska ma istotny wpływ na obserwowany stan ugięcia i odkształcenia nawierzchni. Wpływ ten jest niezwykle istotny, gdy badania nieniszczące są wykorzystywane do obliczania parametrów materiałowych, które następnie mają być wykorzystane w diagnostyce stanu nawierzchni lub projektowaniu wzmocnień konstrukcji. W artykule omówiono wpływ sczepności międzywarstwowej na wynik obliczeń półodwrotnych i uzyskane moduły sprężystości. Dla uzyskanych wartości modułów przeprowadzono obliczenia kluczowych odkształceń i trwałości nawierzchni. Niewłaściwe założenia dotyczące interakcji pomiędzy warstwami znacząco wpływają na obserwowane wyniki. Dodatkowo w artykule omówiono wpływ nieciągłości przemieszczeń nawierzchni na obserwowane wartości przemieszczeń nawierzchni drogowych i porównano to z wynikami dla modelu ciągłego. Obliczenia numeryczne przeprowadzono przy użyciu programu Simulia Abaqus, a model obliczeniowy zweryfikowano przy pomocy rozwiązania analitycznego.

4

Rehabilitation needs assessment of flexible pavements based on cracking and rutting distress

Gogoi Ripunjoy, Dutta Bhupali

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2021

|

Vol. 20, no. 3

325--340

EN

The present study is an attempt to investigate the flexible pavement condition based on cracking and rutting distress which are modes of structural failures. The objective is to identify the structural condition of the pavement and to verify whether the pavement requires any structural treatments such as repairs or rehabilitation. The study departs from the approach of a single summary indicator of pavement condition, namely the serviceability index, where different types of functional and structural distresses are considered simultaneously in rehabilitation decision-making. The proposed decision-making system is formulated based on the fuzzy logic theory. The system takes into account different severity levels of cracking and rutting to identify the critically distressed pavement sections. The root mean square error (RMSE) and the mean absolute error (MAE) values of 2.242 and 1.541, respectively, show that the results obtained from the present decision-making model are reasonably accurate.

PL

W przedstawionych w artykule badaniach podjęto próbę określenia stanu nawierzchni podatnych na podstawie występowania uszkodzeń w postaci spękań i kolein. Celem jest rozpoznanie stanu, w jakim znajduje się nawierzchnia, jak również sprawdzenie, czy niezbędny jest jej remont. Praca odchodzi od podejścia opartego na pojedynczym zbiorczym wyznaczniku stanu nawierzchni, a konkretnie na wskaźniku przydatności eksploatacyjnej, w którym różne rodzaje parametrów strukturalnych i użytkowych uwzględniane są jednocześnie w procesie decyzyjnym dotyczącym remontu. Zaproponowany w artykule system decyzyjny sformułowany został w oparciu o teorię logiki rozmytej. Uwzględnia on różne stopnie szkodliwości uszkodzeń (spękań i kolein), pozwalając na rozpoznanie krytycznie uszkodzonych odcinków. Wartości pierwiastka błędu średniokwadratowego (RMSE) oraz średniego błędu bezwzględnego (MAE) wyniosły odpowiednio 2,242 oraz 1,541, co wskazuje, iż wyniki uzyskane z przedstawionego modelu decyzyjnego są stosunkowo dokładne.

5

Elaboration of an expert system for sizing, designing and verifying flexible pavements

Bouacha Nadjet, Belachia Mouloud

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2020

|

Vol. 30, no. 3

94--121

EN

The use of expert systems in the world of civil engineering, and in particular for roads, has become a necessity for the reason of the particularity, complexity, and diversity of the influencing parameters at the level of the design calculation, the latter of which represents the major source of subsequent degradation. This system consists of proposing a tool for helping the user firstly to size the body of the roadway, with several analytical methods and models (Pre-project, Boussinesq, Westgaard, and Burmister), and secondly, to offer different design possibilities (thickness and type of the material) that make up the layers. Lastly, it is to calculate the stresses and strains in order to compare them with admissible limits. The management of a knowledge base of complex natures (words, sentences, numbers, symbols, tables, calculation methods, equations, conditions, etc.) requires an adequate methodology which goes beyond the simple use of the technology but enables you to imagine the process of regrouping this mass of complex data and classifying the data, which can then be integrated into a database or spreadsheets and external programs designed with code compatible with the expert system generator. Our contribution relates initially to the formulation, organization, and preparation of the algorithms, and then the starting of the programs in order to conceive fully executable programs, the latter of which we can call the expert system. The validation of such a system was made as the work progressed, changes were made in the formulation of the rules, and the order and orientation of the data in the knowledge that the advantage of this type of system is the possibility of permanently reinforcing the database with human expertise in the field, or in books, especially so that we can avoid data loss due to illnesses, retirement, etc.

6

Performance analysis of flexible pavement with reinforced ash

Subash S. M., Mahendran N., Manoj Kumar M., Nagarajan M.

Archives of Civil Engineering

|

2017

|

Vol. 63, nr 3

149--162

EN

Coal ash produced from thermal power plants as a substitute for conventional construction material has increased considerably in recent years. In the past, studies on partial replacement of soil were carried out with a single type of ash. Because of the insufficient evidence, limited research has been initiated on the productive usage of Fly and Bottom Ashes. This paper aims to study the properties of these materials and investigate their efficacy in road construction. Laboratory investigations were conducted to assess chemical and physical properties and mechanical performance to evaluate both ash types in pavement construction. The rutting factor is calculated for various combinations of coal ash materials with the addition of polypropylene fiber as a reinforcement in increments of 0.1% of its total weight with an aspect ratio of 200. The analytical tool ANSYS is used to validate the service life, vertical strain and quality of reinforced ash materials.

PL

Niniejsze opracowanie zostało poświęcone zastosowaniu podczas budowy dróg materiałów wzmocnionych popiołem jako zamienników pierwotnych surowców. Badania były prowadzone przez ostatnie cztery lata w skuteczny sposób w celu uzyskania pozytywnego wyniku. Wskazówki kolegów oraz doświadczonych profesorów pomagają wypracować właściwe podejście do badań. Ponadto, studenci z PSNACET również odegrali istotną rolę w przeprowadzaniu badań laboratoryjnych. Materiały zastosowane w badaniu obejmowały: popiół denny, popiół lotny oraz włókna polipropylenowe (PPF). Popiół denny jest produktem ubocznym pozyskiwanym w przemyśle energetycznym w wyniku spalania węgla w piecu. Ma kolor czarny oraz szorstką konsystencję ze śladowymi ilościami klinkieru żwiru. Popiół lotny składa się z drobnych cząstek, które są wyjmowane z kotła wraz z gazami spalinowymi. Materiały te są bezpłatnie pozyskiwane od „Neyveli Lignite Corporation”. Włókno polipropylenowe jest polimerem termoplastycznym o wysokiej odporności na działanie substancji chemicznych, kwasów i zasad. Wykorzystywane do badań włókno o współczynniku kształtu wynoszącym 200 pozyskiwane jest z Tashi Reinforcements, Nagpur.

7

Wpływ równości nawierzchni i dynamicznego oddziaływania pojazdów ciężkich na trwałość zmęczeniową nawierzchni podatnych

Ryś D., Judycki J., Jaskuła P.

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

|

2016

|

z. 63, nr 1/II

291--298

PL

Podczas ruchu pojazdu obserwuje się odchylenia nacisków osi pojazdów od nacisku statycznego, co jest spowodowane nierównościami nawierzchni. Dynamiczne obciążenia pojazdów w większym stopniu wytężają konstrukcję nawierzchni drogowej. Rozkład obciążeń dynamicznych ma kształt rozkładu normalnego i jest opisywany poprzez obciążenie statyczne oraz wskaźniki dynamiczne DI lub DLC. Wraz z pogorszeniem równości i zwiększeniem prędkości średniej pojazdów rosną maksymalne siły dynamiczne wywierane przez osie pojazdów, zwiększa się zatem ich oddziaływanie na konstrukcję nawierzchni. Celem artykułu jest ocena, w jaki sposób oddziaływania dynamiczne pojazdów ciężkich wynikające z równości nawierzchni wpływają na trwałość zmęczeniową nawierzchni. W artykule wyprowadzono współczynniki dynamicznego oddziaływania pojazdów kd i podano je w funkcji równości nawierzchni i średniej prędkości ruchu pojazdów. Wykazano, że pogorszenie równości nawierzchni określone zmianą wskaźnika IRI do granicy klasy A, czyli do IRI = 2,0 w przypadku dróg klasy A,S i GP oraz do IRI = 3,0 w przypadku dróg klasy G, powoduje przyrost wartości współczynnika dynamicznego kd od 9% do 16%. Pogorszenie równości nawierzchni do granicy klasy B (stan zadowalający) powoduje spadek trwałości zmęczeniowej nawierzchni aż o 30%. Oznacza to, że nadanie dobrej równości początkowej nawierzchni oraz jej utrzymanie w trakcie eksploatacji może istotnie wydłużyć trwałość zmęczeniową konstrukcji nawierzchni.

EN

Axle loads varies during motion of vehicle what is a consequence of road roughness and speed. Dynamic loads of vehicles much more strain pavement structure. The dynamic axle loads have a normal distribution and it is described by static load and dynamic factors DI or DLC. The maximum dynamic loads increase with the loss of road roughness and with the increase of average vehicle speed. In consequence the dynamic effects on pavement structure increase. The objective of the article is to assess how the dynamic effects impact on pavement fatigue life. The paper presents the derivation of formula for dynamic effects factor kd. The formula depends on road roughness and vehicle speed. It was revealed that the increase of IRI to 2,0 for road technical classes A, S and GP and to 3,0 for road technical class G, causes the increase of dynamic effect factor kd by 9% to 16%, despite that the pavement is in the class of excellent roughness A. Further decrease of road roughness to the critical value of class B (acceptable roughness) causes decrease of pavement fatigue life up to 30%. It means that high initial roughness and its further maintenance during exploitation significantly increase the pavement fatigue life.

8

Verification of the hemispherical finite element model of elastic space

Wójcik-Grząba I., Kwaśniewski L.

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2015

|

Vol. 14, no. 1

67--79

PL

W pracy przedstawiono proces weryfikacji skończenie elementowego modelu przestrzeni sprężystej. Rozpatrzono model osiowosymetryczny w kształcie półkuli, zbudowany z jednego rodzaju materiału liniowo-sprężystego, jednorodnego i izotropowego. Do weryfikacji posłużono się rozwiązaniem uogólnionego zadania Boussinesqa. Zaproponowany model pozwala na zmniejszenie liczby elementów skończonych, a w konsekwencji skrócenie czasu obliczeń w porównaniu do tradycyjnie stosowanych kształtów modeli. Na jego podstawie można tworzyć modele o większym stopniu skomplikowania i szczegółowości. Wyniki obliczeń porównano z rezultatami otrzymanymi w przypadku modelu walcowego. Zamieszczono podstawowe informacje na temat zastosowania Metody Elementów Skończonych w zagadnieniach modelowania nawierzchni, a także opisano najczęściej stosowane kształty modeli nawierzchni drogowych.

EN

The present paper outlines the verification process of the finite element model of elastic space. The axially-symmetrical model in the shape of a hemisphere made of linear-elastic material of one sort, i.e. homogeneous and isotropic, was considered. The solution of the generalised Boussinesq problem was used for verification. The suggested model enables the reduction in number of finite elements and consequently shortens calculating times in comparison to universally implemented shapes of models. It forms the basis for more complicated and comprehensive models. Results of calculations were compared with their equivalents related to the cylindrical model. Basic information on the application of the Finite Element Method (FEM) to issues of pavement modelling were featured. Likewise, commonly applied shapes of pavement models were described.

9

Selected aspects of design lifespan of flexible pavement with anti-fatigue course

Nagórska M., Nagórski R., Błażejowski K.

Archives of Civil Engineering

|

2015

|

Vol. 61, nr 1

103--118

EN

The aim of the study is to compare flexible pavement design lifespans and the main factors which create their values for a standard structure and one with an anti-fatigue course AF at different parameter values of pavement and its load, relevant to their design processes. Depending on the mixture used for the anti-fatigue course or the course thickness, durability improvement of the pavement (compared to the durability of a standard structure) can be obtained by extending the design lifespan of the asphalt base course or by extending the design lifespan of the AF course. On sections with predominantly slow traffic, the lifespan decreases significantly compared to sections with typical vehicle speed - the relative decrease is greater if anti-fatigue course is applied.

10

Finite element analysis of airfield flexible pavement

Leonardi G.

Archives of Civil Engineering

|

2014

|

Vol. 60, nr 3

323--334

EN

The paper presents a numerical study of an aircraft wheel impacting on a flexible landing surface. The proposed 3D model simulates the behaviour of flexible runway pavement during the landing phase. This model was implemented in a finite element code in order to investigate the impact of repeated cycles of loads on pavement response. In the model, a multi-layer pavement structure was considered. In addition, the asphalt layer (HMA) was assumed to follow a viscoelastoplastic behaviour. The results demonstrate the capability of the model in predicting the permanent deformation distribution in the asphalt layer.

11

Analiza konstrukcji nawierzchni asfaltowych oparta o teorię lepkosprężystości

Mejłun Ł., Judycki J.

Drogownictwo

|

2012

|

nr 10

315-320

PL

Przedmiotem artykułu jest analiza przykładowej konstrukcji nawierzchni drogowej podatnej w oparciu o liniową teorię lepkosprężystości. Do symulacji pracy warstw asfaltowych wykorzystano model Burgersa, a obliczenia wykonano przy użyciu programu VEROAD (Visco Elastic Road Analysis Delft). Autor poddaje analizie odkształcenia na spodzie warstw asfaltowych oraz ich deformacje odwracalne i trwałe, a także bada wpływ temperatury.

EN

This paper presents the analysis of a sample flexible pavement construction based on the linear theory of viscoelasticity. Author used Burgers model to simulate asphalt layers. The calculations were made using VEROAD program (Visco Elastic Road Analysis Delft). Author analyzes reversible deformations of the bottom asphalt layers and permanent kind of strains and displacements, and also investigates the influences of temperature.

12

On a certain method of selection of domain for finite element modelling of the layered elastic half-space in the static analysis of flexible pavement

Nagórska M.

Archives of Civil Engineering

|

2012

|

Vol. 58, nr 4

477-501

EN

In the flexible road pavement design a mechanistic model of a multilayered half-space with linear elastic or viscoelastic layers is usually used for the pavement analysis. This paper describes a domain selection for the purpose of a FE model creating of the linear elastic layered half-space and boundary conditions on borders of that domain. This FE model should guarantee that the key components of displacements, stresses and strains obtained using ABAQUS program would be in particular identical with those ones obtained by analytical method using VEROAD program. It to achieve matching results with both methods is relatively easy for stresses and strains. However, for displacements, using FEM to obtain correct results is (understandably) highly problematic due to infinity of half-space. This paper proposes an original method of overcoming these difficulties.