W artykule przedstawiono nową, nieniszczącą metodykę badawczą lokalizacji zbrojenia w słupach żelbetowych z wykorzystaniem termowizji aktywnej. Przeprowadzone eksperymenty potwierdziły możliwość lokalizacji prętów zbrojeniowych osadzonych głębiej niż ich średnica. Zaproponowana technika pomiarowa polega na ogrzaniu słupa żelbetowego za pomocą promiennika podczerwieni przez okres 120 min do temperatury powierzchni około 80°C, a następnie po wyłączeniu nagrzewu – cyklicznym rejestrowaniu rozkładu pola temperatury na stygnącej powierzchni. Możliwa jest lokalizacja zbrojenia zarówno w sposób jakościowy (wskazanie miejsca ich lokalizacji), jak i ilościowy (wskazanie liczby prętów).
EN
The article presents a new, non-destructive testing methodology for the location of reinforcement in reinforced concrete columns with the use of active thermography. The conducted experiments confirmed the possibility of locating reinforcing bars embedded deeper than their diameter. The proposed measurement technique consists in heating a reinforced concrete column with an infrared radiator for 120 min to a surface temperature of about 80°C, and then, after switching off the heating, cyclically recording the distribution of the temperature field on the cooling surface. It is possible to locate reinforcement both qualitatively (indicating their location) and quantitatively (indicating the number of bars).
Artykuł dotyczy naprawy i wzmocnienia żelbetowych słupów podpierających konstrukcję nośną pomostów komunikacyjnych łączących komory fermentacyjne we Wrocławskiej Oczyszczalni Ścieków. W wyniku sprawdzenia stanu technicznego słupów podporowych pod kątem bezpieczeństwa dalszego użytkowania stwierdzono, że słupy żelbetowe mają liczne zarysowania poziome prostopadłe do osi podestu. Przeprowadzona analiza wykazała błędy projektowe i wykonawcze na etapie wytwarzania konstrukcji i podczas jej realizacji. Wśród nich można wyróżnić: niewłaściwe zbrojenie, mikrorysy i naprężenia skurczowe, zbyt dużą otulinę zbrojenia oraz brak podparcia belek pomostu na łożyskach powiązanych z konstrukcją zwieńczającą poszczególne komory fermentacyjne. W artykule autorzy przedstawili wytyczne prac remontowych betonu oraz zalecenia dotyczące wzmocnienia uszkodzonych słupów oraz dodatkowego przegubowego podparcia pomostu komunikacyjnego.
EN
The paper deals with the strengthening of reinforced concrete columns supporting the load-bearing structure of the communication platforms connecting fermentation chambers in the Wrocław Sewage Treatment Plant. As a result of the check of the technical condition of the supporting columns in terms of safety for future use, it was found that the reinforced concrete columns had numerous horizontal cracks perpendicular to the platform axis. The analysis carried out revealed design and construction errors during the design and construction phases. These include: inappropriate reinforcement, microcracking, and shrinkage stresses, excessive reinforcement cover, and the lack of support for the beams of the platform on bearings associated with the structure topping individual fermentation chambers. In the paper, the authors presented guidelines for concrete repair work and recommendations for reinforcing damaged columns and providing additional pinned support for the communication platform.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule opisano przypadek zarysowania głowicy prefabrykowanego słupa żelbetowego. Głowica stanowi podparcie kratownicy stalowej stropodachu hali produkcyjnej z jednej strony i belki żelbetowej stropodachu z drugiej. Kratownica stalowa opiera się na wykształtowanej półce, natomiast belka żelbetowa na prostokątnym wsporniku. Ze względu na zarysowanie głowicy (o szerokości przekraczającej 0,5 mm) przeprowadzono analizę jego przyczyn. Stwierdzono, że błędnie obliczono i ukształtowano zbrojenie. Na podstawie metody S-T zaproponowano poprawny sposób zbrojenia elementu.
EN
In the paper the case of cracking of the precast reinforced concrete column’s head was described. The head is the support for a roof steel truss of a production hall on the first side and a roof reinforced concrete beam on the second side. The steel truss is supported on the detailed shelf where as the beams is supported on the rectangular corbel. Because of the head’s cracking (the width of more than 0,5 mm) the reasons’ analysis was carried out. It was stated that the reinforcement was calculated and detailed wrongly. On the basis of S-T method the correct way of the element’s reinforcing was proposed.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Artykuł zawiera analizę wpływu korozji zbrojenia na zmianę składu chemicznego oraz odczynu pH betonu, który odspoił się od prętów zbrojenia w słupie energetycznym. Badania wykonano za pomocą spektrometru XRF. Wykazano bezpośredni wpływ korozji na zwiększenie zawartości żelaza i tlenku żelaza w betonie w bezpośrednim sąsiedztwie skorodowanego pręta. Dzięki temu możliwa jest ocena konstrukcji żelbetowych z wykorzystaniem spektrometru i eliminacja zagrożenia, jakie powstaje z chwilą korozji zbrojenia.
EN
The article contains an analysis of the influence of reinforcement corrosion on changes in the chemical composition and its pH of concrete, which detached from the reinforcement bars in power pole. The tests were performed using an XRF spectrometer. The direct impact of corrosion on the increase in the content of iron and iron oxide in concrete in the immediate vicinity of the corroded rod was demonstrated. Thanks to this, it is possible to diagnose reinforced concrete structures with the use of a spectrometer and to eliminate the threat that arises at the moment of reinforcement corrosion.
Standard PN-EN 1992-1-1 for designing reinforced concrete structures gives a major priority to the issues relating to second-order effects, but presents in detail only two approximate calculation methods: the nominal stiffness method and the nominal curvature method. As regards the general method, only certain requirements and suggestions are provided. In typical situations, when the appropriate assumptions are satisfied, the approximate methods yield satisfactory results. However, in engineering practice one can come across several cases (e.g. very tall columns, columns with a cantilever for a gantry girder, and floor joists) in which the approximate methods will prove unreliable. This paper presents and discusses a procedural algorithm for analysing second-order effects using the general method. The algorithm is employed to perform exemplary calculations and their results are compared with the results yielded by the approximate methods commonly used by engineers. Moreover, areas in which the approximate methods can be unreliable are indicated. The analyses have confirmed the significant advantage of the general method over the approximate methods. Therefore it is worth popularizing this method, the more so that its calculation procedures can be to a large extent automated and dedicated computer programs can be developed.
PL
W aktualnej normie do projektowania konstrukcji żelbetowych PN-EN 1992-1-1 problemom związanym z efektami drugiego rzędu nadano znaczącą rangę, ale ograniczono się do szczegółowego omówienia jedynie dwóch przybliżonych metod obliczeniowych - nominalnej sztywności i nominalnej krzywizny. W odniesieniu do metody ogólnej przedstawiono jedynie pewne wymagania i sugestie. W typowych sytuacjach, gdy spełnione są odpowiednie założenia, metody przybliżone dają zadawalające rezultaty. W praktyce inżynierskiej można jednak napotkać szereg przypadków, w których metody przybliżone będą zawodne - np. bardzo wysokie słupy i słupy ze wspornikami pod belki podsuwnicowe lub belki stropowe. W artykule przedstawiono i omówiono algorytm postępowania dla analizy problemu metodą ogólną. Według tego algorytmu wykonano przykładowe obliczenia a ich rezultaty porównano z rezultatami uzyskanymi z wykorzystaniem powszechnie stosowanych przez inżynierów metod przybliżonych. Wskazano ponadto obszary, w których metody przybliżone mogą zawodzić. Przeprowadzone analizy potwierdziły istotną przewagę metody ogólnej nad przybliżonymi. Warto ją propagować, tym bardziej że można jej procedury obliczeniowe zautomatyzować i opracować programy komputerowe.
The column is one of the most significant structural elements, which is designed to support mainly the compressive load. Strengthening of existing reinforced concrete columns is required to enhance ductility and increase load capacity to sustain the overload as sometimes there may be a change in use. Ten rectangular concrete columns were constructed and tested. H/b ratio was kept constant and equals 6 for all columns. The aim of this work is to study the behaviour and efficiency of RC columns strengthened with steel jackets subjected to axial load. An experimental study of the behaviour of ten strengthened concrete columns with slenderness ratio (H/b) equals 6 was carried out. Variables such as aspect ratio (t/b), the volume of steel batten plates, and spacing of steel batten plates at centres (S) were considered. The results showed that using this method of strengthening is very effective and an increase in the axial load capacity of the strengthened columns is obtained.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Betonowe i żelbetowe słupy to jedne z najbardziej rozpowszechnionych pionowych elementów nośnych w budownictwie. Ze względu na zmianę obciążeń użytkowych lub czynników środowiskowych często wymagane jest wzmocnienie zniszczonych elementów w celu przywrócenia i utrzymania ich właściwości użytkowych. W artykule omówiono technologię wzmacniania słupów poddanych osiowemu ściskaniu materiałami kompozytowymi. Przedstawiono teoretyczne i praktyczne aspekty wykonania prac wzmacniających.
EN
Concrete and reinforced concrete columns are among the most common vertical load-bearing elements in construction. Due to changing loads or environmental factors, it is often required to reinforce deteriorated elements in order to restore and maintain their performance. This paper proposes a technology for strengthening columns under axial compression with composite materials. The theoretical basis is briefly presented and the focus is on the practical aspects of performing the strengthening work.
W hali targowej zaprojektowanej i wykonanej w roku 1938 wystąpiły zniszczenia korozyjne żelbetowych słupów. Zlokalizowane były one w strefach oparcia słupów na betonowych stopach fundamentowych posadowionych w warstwie nawodnionych namułów. Zniszczenia słupów polegały na całkowitym ubytku betonu na odcinku około 10-15 cm ponad stopą i wyboczeniu prętów zbrojeniowych pozbawionych otaczającego je betonu. Spowodowało to skrócenie słupów. Znamienna jest równomierność tego zjawiska w całej hali - oprócz trudności w użytkowaniu drzwi nie zauważono żadnych uszkodzeń konstrukcji żelbetowego stropu nad piwnicą. W artykule przedstawiono sposób naprawy słupów zrealizowanej w roku 1997 i stan wzmocnień po kolejnych 20 latach użytkowania. Zaprezentowano także oryginalną dokumentację projektową omawianej konstrukcji.
EN
In the market hall, designed and constructed in 1938, the corrosion damages of reinforced concrete columns were confirmed in 1996. Columns were completely destroyed in the areas where they were supported on concrete footings. A total loss of concrete over a section of about 10-15 cm and buckling of reinforcing bars caused by lack of surrounding concrete were observed. This resulted in shortening of the columns. Such destruction took place in all 50 columns, and it is why that apart from the difficulty in opening the door, no further damages of hall structure took place. The article describes the technology of column repairs and presents their condition after next 20 year of operation. The historical design drawings are presented as well.
When a truck impacts on a reinforced concrete (RC) column such as a bridge pier at a high velocity, a large reaction force would generate which would damage the truck, hurt the passengers and destroy the column. Lightweight foams with excellent energy absorbing performance are often used as safeguard constructions to resist impact. The impact behavior can be divided into soft and hard impact. In the case of soft impact, the impacted structure deformation is predominant. In the paper, metallic foam safeguarded RC square columns impacted by a rigid block are simulated using the ABAQUS code software, and the influential characteristic of foam density on the peak impact force and ultimate energy absorption is focused on. The simulated results indicate that the foam safeguard constructions play remarkable role on impact resistance. It is exciting that there appears almost an identical critical foam density corresponding to the minimum peak force and the ultimate energy absorption, which is of great significance for engineering design of this type of safeguard constructions to resist impact.
This paper includes the behaviour of RC column, using the steel strength data employed by Rafi et al. (2014). Eccentric short columns are studied for this purpose, both tension and compression controlled sections, are analysed considering the current design practice of Pakistan. Three cross sections were analysed using different steel percentages against load-moment interaction and the strength analyses. Concrete strength is also varied in this analysis. The load moment interaction diagrams were observed in major and minor axes and strength analysis is made for compression controlled and tension controlled sections. In this analysis it is observed that a section designed as a tension controlled is giving brittle failure at certain limit which should be avoided. Considering this scenario, several random cross sections are analysed, strength reduction factors for eccentric and pure axial columns are computed. Conclusions are made on behalf of this analysis for different types of column design.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
To investigate the influence of corroded steel bars on seismic performance of reinforced concrete (RC) columns, eight full-scale RC columns were designed and fabricated, which were composed of one uncorroded RC column, three RC columns with longitudinal reinforcement corrosion and four stirrup-corroded RC columns. The electrochemical test was conducted to accelerate the corrosion of steel bars in RC columns, and the low-cyclic repeated loading tests on RC columns with corrosion-damaged steel bars were carried out. The seismic behavior indicators, including the hysteretic curves, skeleton curves, displacement ductility coefficient, stiffness degradation curves and energy dissipation capacity of corroded RC columns and uncorroded columns, were compared and discussed. The experimental results show that with the increase in steel bars corrosion degree, the pinch phenomenon of the hysteretic curve gradually increases, and the energy dissipation capacity, stiffness and plastic deformation capacity of specimen reduce significantly. The ductility and energy dissipation coefficient decreased by 20% and 36%, respectively, when the stirrups corrosion ratio of specimen reaches 15.2%, and a shear failure surface was formed in the plastic hinge zone at the foot of the columns, which leads to the change of failure mode from ductile bending failure to shear failure with poor ductility under the ultimate load for corroded columns. The influence of stirrup corrosion on the failure mode of specimens is remarkable, but the effect of longitudinal reinforcement corrosion is negligible for specimens with the corrosion ratio within 14.7%. The adverse effects caused by over 15.2% stirrup corrosion should be considered in seismic design of structures in seismic zone.
Przedstawiono wyniki nieniszczących badań słupów żelbetowych nowej konstrukcji przemysłowej. Przeprowadzono badania lokalizacji zbrojenia metodami: elektromagnetyczną, ultradźwiękową i radarową oraz badania lokalizacji wad wewnętrznych struktury betonu metodami ultradźwiękową i radarową. Badania metodą ultradźwiękową i radarową umożliwiły wytypowanie miejsc zawierających wady wewnętrzne. Stwierdzono, że metodą tomografii ultradźwiękowej dokładniej wykrywa się wady wewnętrzne niż metodą radarową.
EN
The article presents the results of non-destructive tests of reinforced concrete columns of a new industrial structure. Investigations of the reinforcement location of bay using electromagnetic, ultrasonic and radar methods as well as investigations of the internal defects location with help of ultrasonic and radar methods were carried out. Ultrasonic and radar tests allowed for the selection of places containing internal defects. It was found that the ultrasound tomography method more accurately detects internal defects than the radar method.
The growth in high-rise building construction has increased the need for hybrid reinforced concrete and steel structural systems. Columns in buildings are the most important elements because of their seismic resistance. Reinforced concrete (RC) columns and steel columns were used herein to form hybrid structural systems combining their distinct advantages. Eleven 3D building models subjected to earthquake excitation with reinforced concrete beams and slabs of 12 floors in height and with different distributions of mixed columns were analyzed by the SAP2000 software in order to investigate the most suitable distributions of a combination of reinforced concrete and steel columns. Top displacements and accelerations, base normal forces, base shear forces, and base bending moments were computed to evaluate the selected hybrid structural systems. The findings are helpful in evaluating the efficiency of the examined hybrid high-rise buildings in resisting earthquakes.
Przedstawiono propozycję obliczeniowego ujęcia wpływu pełzania na nośność elementów prętowych obciążonych siłą i momentem w kontekście stosowania zbrojenia podłużnego ze stali o podwyższonej wytrzymałości oraz weryfikację tej propozycji na podstawie badań doświadczalnych. W analizie uwzględniano również inne czynniki, w tym przede wszystkim klasę betonu, stopień zbrojenia podłużnego, wpływ skrępowania przekroju i smukłość elementu.
EN
The paper presents a proposal for the own calculation procedure of creep impact on the load capacity of RC members loaded with axial force and bending moment in the context of using high strength longitudinal reinforcement and its verification on the basis of experimental investigations. The analysis also took into account other factors, including, first of all, concrete class, longitudinal reinforcement ratio, concrete confinement effect and element slenderness.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Zgodnie z Eurokodem 2 nośność smukłych słupów żelbetowych można obliczać, stosując uproszczone metody uwzględniania efektów drugiego rzędu lub stosując metodę ogólną. W obliczeniach istotną rolę odgrywa wpływ obciążeń długotrwałych, a tym samym pełzanie betonu. Wpływ zjawisk reologicznych uważa się za najmniej rozpoznany. Postanowiono więc zająć się zagadnieniem nośności słupów żelbetowych głównie w aspekcie pełzania betonu. Opracowano modele numeryczne słupów żelbetowych. Pierwszy z modeli jest oparty na modyfikacji zależności σ-ε dotyczącej betonu przez pomnożenie odkształceń przez współczynnik (1 + φ(∞, t0)). W drugim modelu zastosowano prawo pełzania zgodnie z teorią ageing coefficient z modyfikacją współczynnika pełzania φ(∞, t0) (wg wzoru (3.7) Eurokodu 2) do wartości φnl(∞, t0). Porównano wartości nośności obliczone tymi metodami. Uzyskano zgodność wyników.
EN
According to Eurocode 2 load bearing capacity of reinforced concrete columns can be calculated using the simplified methods taking into account second-order effects, or using the general method. In these calculations, the impact of long-term loads and, thus, creep of concrete, is important. The impact of rheological phenomena is considered to be the least known. Therefore, it was decided to consider the problem of bearing capacity of reinforced concrete columns mainly in the aspect of creep of concrete. Numerical models of reinforced concrete columns were developed. The first of the models is based on modification of σ-ε relationship for concrete by multiplying strain by factor (1 + φ(∞, t0)). The second model uses the ageing coefficient creep law with the modification of the creep coefficient φ(∞, t0) (according to formula (3.7) of Eurocode 2) to the value of φnl(∞, t0). Results of calculations of load bearing capacity according to the developed methods were compared. Good results were obtained.
Porównano metody stosowane w Polsce i wybranych innych krajach. Wskazano na różnice w zasadach obliczania i wartościach współczynników długości wyboczeniowej słupów. Zamieszczono przykład obliczenia współczynników długości wyboczeniowych słupów na wybranych wielonawowych wielokondygnacyjnych ramach o węzłach nieprzesuwnych.
EN
The paper presents methods for calculating the effective length factors of reinforced concrete columns in non-sway frames, used in the United States of America, India and some European countries. Paper shows differences in approaches and values of the effective length factors of columns calculated according to those documents. The calculation was carried out on some examples of multi-span, multi-storey, non-sway frames.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule omówiono wpływ warunków podparcia i sztywności przestrzennej konstrukcji na przemieszczenia i siły krytyczne w słupach układów słupowo-ryglowych. Przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych konstrukcji przestrzennej w przypadku 133, 90, 50, 24, 12 i 6 słupów. Wyznaczono siły wewnętrzne, siły krytyczne w najbardziej wytężonym słupie oraz przemieszczenia poziome jako wpływy II rzędu. Uwzględniano układy jednokondygnacyjne o węzłach przegubowo-sztywnych oraz usztywnienie stropem pośrednim.
EN
Paper presents the influence of support conditions and global structural stiffness on longitudinal displacements and critical forces in RC columns of beam – column structures. Some numerical results for 3D structures with various number of columns – 133, 90, 50, 24, 12, 6 were presented. Internal forces, buckling forces and longitudinal displacements were included as second order influences. Under investigations were one storey structures having upper end hinged, lower clumped and additionally stiffened by intermediate floors.
W pracy przedstawiono analizę nośności słupów żelbetowych, która przeprowadzona została przy zastosowaniu metody relaksacji dynamicznej. Badania numeryczne przeprowadzono dla słupów żelbetowych obciążonych dwiema siłami podłużnymi przyłożonymi na końcach elementu na stałym mimośrodzie. Analizie poddany został stan naprężenia, odkształcenia oraz przemieszczenia - w charakterystycznych krokach obciążenia. Otrzymane wyniki badań numerycznych porównane zostały z wynikami badań doświadczalnych przeprowadzonych przez Lloyd i Rangana.
EN
Analysis of load carrying capacity of a reinforced concrete column, which was carried out using the dynamic relaxation method, was presented in the paper. Numerical investigations for reinforced concrete columns, loaded with two longitudinal forces placed on the ends of the element at a constant eccentricity, have been carried out. The states of stress, strain, displacement were analyzed in the specific steps of the load increment. The results of the numerical tests were compared with the experimental results carried out by Lloyd and Rangan.
In this article serviceability of reinforced concrete columns, strengthened by reinforced concrete jacketing was investigated. Performance of reinforced concrete columns strengthened after initial loading was studied. Different loading levels before strengthening were considered.
PL
W artykule zaprezentowano wyniki badań doświadczalnych dotyczących trwałości słupów żelbetowych przed i po wzmocnieniu z zastosowaniem obejm żelbetowych. Badano wzmocnienia słupów, wstępnie obciążonych do różnych poziomów wyczerpania nośności.
Green high performance fiber reinforced cementitious composites (GHPFRCC) are a new class of sustainable cementitious composites, employing a high volume of fly ash to replace cement. In addition to increasing the sustainability of the construction environment, GHPFRCC exhibits a high tensile ductility and multiple cracking behaviors in the strainhardening state. These materials can effectively improve the structural energy dissipation capacity and structural durability. In this study, the optimum mixture ratio of GHPFRCC is presented established using an orthogonal experiment for a specific engineering application. The described GHPFRCC sustains the mechanical performance of concrete and is employed as the outer cladding to strengthen concrete columns. The finite element analysis of the material was based on the software ABAQUS and pseudo static experiments were conducted to exhibit retrofitting of GHPFRCC applied in the rehabilitation of seismic-damaged concrete columns. The computed and experimental results showed that GHPFRCC, while incorporating high volume fly ash, can retain significant multiple cracking behaviors. The energy dissipation capacity of the GHPFRCC reinforced concrete (RC) column is better than the comparable unreinforced column.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.