W niniejszym artykule analizowano krótki wspornik żelbetowy. Bazując na literaturowych mechanizmach zniszczenia, wyszczególniono mechanizm zmiażdżenia betonu w dolnym narożu ściskanym. W rozważaniach sprawdzono wpływ sił wewnętrznych w słupie na wartość naprężeń ściskających w dolnym narożu. Analizie poddano wsporniki w słupach żelbetowych jednonawowej, dwukondygnacyjnej hali, na których opierają się podciągi stanowiące podporę dla płyt stropu międzykondygnacyjnego. W wyniku obliczeń za pomocą oprogramowania IDEA StatiCa Detail oraz Robot Structural Analysis Professional wskazano na zmianę wartości naprężeń w narożu wspornika wynikającą z sił wewnętrznych w słupie. Znaleziono przypadek graniczny, dla którego procedury analityczne, niewrażliwe na siły wewnętrzne w słupie, spełniały stany graniczne, jednak wyniki analizy wspomaganej komputerowo wykazały przekroczenie dopuszczalnych naprężeń w narożu ściskanym dla tego samego przypadku z uwzględnieniem sił wewnętrznych.
EN
This article analyzes a short reinforced concrete corbel. Based on literature destruction mechanisms, the concrete crushing mechanism in the lower compression corner was specified. The considerations examined the influence of internal forces in the column on the value of compressive stresses in the lower corner. The analysis covered the brackets in the reinforced concrete columns of a single-nave, two-story hall, on which the beams supporting the inter-story ceiling slabs rest. As a result of calculations using IDEA StatiCa Detail and Robot Structural Analysis Professional software, a change in stress values in the corner of the cantilever resulting from internal forces in the column was indicated. An extreme case was found for which analytical procedures, insensitive to internal forces in the column, satisfied the limit states, but the results of the computer-aided analysis showed that the allowable stresses at the compression corner were exceeded for the same case including internal forces.
Artykuł zawiera inżynierski przykład obliczeniowy, w którym porównano nośności obciążonych osiowo i mimośrodowo słupów o przekroju kołowym i średnicy 320 mm i różnych długościach 3,0, 4,5 i 6,0 m. Słupy obliczano wariantowo jako betonowe, żelbetowe, stalowe rurowe oraz zespolone w postaci: rury stalowej wypełnionej betonem zbrojonym oraz rury stalowej wypełnionej betonem ze zbrojeniem sztywnym z dwuteownika. Obliczając słup zespolony obciążony mimośrodowo, wyprowadzono wyrażenie pozwalające ustalić parametry krzywych interakcji moment - siła osiowa, bowiem w literaturze dostępne są odnośne wzory jedynie dla słupów o przekroju prostokątnym.
EN
In the paper the computational example of the bearing capacity of circular columns is presented. The columns of 320 mm in diameter and different length 3,0 m, 4,5 m and 6,0 m are considered. Concrete and reinforced concrete columns, steel tubes and composite columns (steel tube with reinforced concrete inside and steel tube filled with concrete and double-T-bar inside) were calculated and compared. Leading calculations of composite column loaded with eccentricity, the expression was derived allowing the calculation of the parameters of the moment - axial force interaction curves, because in the literature the relevant expressions are available only for rectangular cross-section.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W słupach typu CFST w stanie granicznym dochodzi do zwiększenia wytrzymałości betonu rdzenia na skutek jego skrępowania. Zaistnienie tego zjawiska zależy od wielu czynników. Jednym z najważniejszych z nich jest sztywność obwodowa płaszcza stalowego. Jej wpływ na efektywność wzrostu wytrzymałości betonu rdzenia przebadano eksperymentalnie na grupie 48 grubościennych słupów CFST. Wykazano, że nadmierne zwiększanie grubości płaszcza słupa CFST nie przekłada się na wzrost jego nośności sprowadzonej. Jest wręcz przeciwnie: następuje jej spadek. Znacznie lepsze wykorzystanie pozytywnego wpływu skrępowania betonu rdzenia można osiągnąć z zastosowaniem rur cienkościennych niż grubościennych.
EN
In the limit state of the CFST columns, the core concrete strength increases due to its confinement. This positive effect depends on many factors. One of the most important is the ring stiffness of the steel tube. Its impact on the effectiveness of increasing the core concrete strength was experimentally tested on a group of 48 thick-walled CFST columns. It has been shown that an excessive increase in the tube thickness does not translate into an increase in its relative load capacity. On the contrary, it is decreasing. A much better use of the core concrete confinement can be achieved by using thin-walled tubes rather than thick-walled ones.
W artykule omówiono różne sposoby wyznaczania długości wyboczeniowej słupów stalowych ram portalowych. Rozważania ograniczono do wyboczenia ramy w płaszczyźnie, w której jest ona układem przechyłowym. Przedstawiono i porównano ze sobą łącznie trzy sposoby określania długości wyboczeniowej. Na koniec przeprowadzono uproszczoną ocenę wpływu wielkości długości wyboczeniowej na poziom wytężenia słupa ramy portalowej.
EN
The article discusses various ways of determining the column buckling length of steel portal frames. Considerations were limited to in-plane buckling of the frame in which the frame is characterized as a sway. A total of three methods of determining the buckling length are presented and compared. Finally, a simplified evaluation of the effect of buckling length on the utilization ratio of the column was carried out.
W artykule podano metody wzmacniania wsporników słupów, których skuteczność została zweryfikowana badaniami eksperymentalnymi. Niezależnie od zastosowanej metody efektywność wzmocnienia wspornika jest głównie uzależniona od smukłości ścinania wspornika, ilości zbrojenia wewnętrznego i jego wytężenia przed wzmocnieniem.
EN
The article presents the methods of strengthening R-C corbels, the effectiveness of which has been verified by experimental research. Regardless of the method used, the effectiveness of the corbel strengthening is mainly dependent on the shear span to effective depth ratio, the amount of internal reinforcement and the effort of corbel before strengthening.
Artykuł przedstawia techniki projektowania budynków o konstrukcji żelbetowej słupowo-płytowej jako zbioru elementów wydzielonych, bez wykorzystania BIM i modeli trójwymiarowych. Przedstawiono, w jaki sposób zbudowano model obliczeniowy płyty stropowej, płyty fundamentowej i tarczy ściennej z uwzględnieniem charakterystyk podatności. Scharakteryzowano problemy, na które natrafiono podczas prowadzenia obliczeń i analizy wyników oraz podano sposoby ich rozwiązania.
EN
The article presents techniques for designing buildings with a reinforced concrete column-slab structure as a set of separated elements, without the use of BIM and models three-dimensional. The article presented how the calculation model of the floor slab, foundation slab and wall disc was constructed, taking into account the vulnerability characteristics. The problems encountered during the calculations and analysis of the results are characterized and the ways of solving them are given.
Zaprezentowano wpływ obciążenia słupa oraz zastosowania strzemion na nośność wspornika na wybranym przykładzie. Podano wyniki obliczeń numerycznych w programie ATENA. Otrzymane nośności porównano z obliczeniami według normy PN-EN-1992-1-1, a także z wynikami prac eksperymentalnych.
EN
The article presents the influence of the column load and the use of stirrups on the load capacity of the corbel on a selected example. The results of numerical calculations in the ATENA program are presented. The obtained load capacities were compared with the calculations according to the PN-EN-1992-1-1 as well as the results of experimental work.
The paper presents the issue of unbraced and semi-rigid steel frames stability with special attention paid to the determination problem of columns buckling length Lcr in these frames. The paper discusses ways of buckling length determination in frames columns with the use of well known, European and American standard procedures, as well as numerical method of stability analysis based on the Finite Element Method (FEM). The presented procedures and analysis methods in calculations of certain steel frames with semi-rigid joints were used. On the basis of obtained results, it has been shown that in many practical cases, the simplified standard procedures of columns buckling length determination can give the results burdened with errors. These errors can have a significant influence on accuracy of columns resistance calculations. The issues presented in the paper are very important from the practical point of view, and according to the author, they can be used in the practical design of unbraced steel frames.
PL
W pracy przedstawiono zagadnienie stateczności niestężonych ram stalowych o węzłach podatnych, ze szczególnym zwróceniem uwagi na problem określenia długości wyboczeniowej Lcr słupów tych ram. W pierwszej części pracy przedstawiono trzy metody określania długości wyboczeniowej (Lcr = Lc·μ). Pierwsza metoda bazuje na wytycznych ECCS i jest uzupełnieniem europejskich norm w zakresie projektowania ram stalowych. Z kolei druga metoda opiera się na wytycznych AISC i jest zalecanym sposobem określania długości Lcr przez amerykańskie normy.Obydwa sposoby obliczeń wykorzystują bardzo podobne podejście, polegające na analizie warunków zamocowania rozpatrywanego elementu (słupa), przy czym odbywa się to na podstawie analizy wyizolowanego fragmentu ramy, w którym całkowicie pomija się fakt występowania sił normalnych. Trzecia, prezentowana w pracy metoda obliczeń długości wyboczeniowych słupów wykorzystuje wyniki analizy stateczności w ujęciu MES (Metody Elementów Skończonych). W metodzie tej wymagane jest przeprowadzenie globalnej analizy stateczności ustroju, uwzględniając przy tym odpowiedni model obciążenia, a więc i rozkład sił normalnych w konstrukcji. W drugiej części pracy przedstawiono pewne przykłady liczbowe ram stalowych, w których wyznaczono współczynniki długości wyboczeniowych μ słupów za pomocą wszystkich trzech prezentowanych metod. W pierwszym przykładzie poddano analizie dwunawową, trójkondygnacyjną ramę, uwzględniając w obliczeniach trzy różne przypadki obciążeń. W drugim przykładzie liczbowym wyznaczono poszukiwane wartości współczynników μ słupów dla trójnawowej, trójkondygnacyjnej ramy stalowej, w której węzły wewnętrzne (rygiel-słup), jak również węzły zewnętrzne (podstawy słupów) są węzłami podatnymi.
Garaże wielokondygnacyjne to jeden ze sposobów rozwiązania problemów z parkowaniem samochodów osobowych w dużych aglomeracjach. Zaproponowano autorską koncepcję architektoniczną obiektu oraz rozwiązania funkcjonalne. Analizie poddano wydzielony fragment konstrukcji, ze szczególnym uwzględnieniem stref podporowych układu płytowo-słupowego, rozważając różne sposoby modelowania numerycznego. Wymiarowanie, zgodne z wymaganiami eurokodów, przeprowadzono metodami analitycznymi oraz z wykorzystaniem programów komputerowych.
EN
Multi-storey garages are one way to solve problems with parking cars in large agglomerations. Proprietary architectural concept of the object and functional solutions have been proposed. A separate fragment of the structure was analyzed with particular emphasis on support zones of the plate-column system. Various methods of numerical modeling were considered. Designing in accordance with the requirements of Eurocodes was carried out by analytical methods and using computer programs.
Artykuł przedstawia wyniki prac dotyczących oszacowania wytrzymałości i energochłonności drewnianej zapory drogowej. Obliczenia wykonano metodą numeryczną z wykorzystaniem metody elementów skończonych (MES). Badano ilość energii pochłanianej przez zaporę podczas testu zderzeniowego. W modelu uwzględniono właściwości materiałowe drewna oraz gruntu.
EN
The article presents the results of work on the estimation of strength and energy consumption of a wooden road barrier. Numerical calculations were performed using the Finite Element Method (FEM). The amount of energy absorbed by the wooden pole during the crash test was tested. The model includes materiał properties of wood and soil.
W artykule omówiono problemy związane z realizacją żelbetowej konstrukcji wsporczej fundamentu turbozespołu nowo budowanej elektrowni. Analizowana konstrukcja stanowiła układ 14 słupów połączonych w górnej części belkami. Po zakończeniu betonowania żelbetowych, masywnych słupów (filarów) i usunięciu deskowania stwierdzono występowanie licznych uszkodzeń o charakterze powierzchniowym i wgłębnym. Ze względu na wątpliwości dotyczące trwałości Katedrze Budownictwa Betonowego Politechniki Łódzkiej zlecono przygotowanie ekspertyzy na temat przyczyn powstałych uszkodzeń. Obejmowała ona ocenę jednorodności struktury betonu, technologii betonowania słupów, a także planu napraw opracowanego przez wykonawcę konstrukcji. Stwierdzono, że prawdopodobną przyczyną wystąpienia uszkodzeń na powierzchniach słupów był brak możliwości prawidłowego podawania mieszanki betonowej do dolnych części deskowania słupów. Ograniczenie dostępu spowodowane było dużym zagęszczeniem prętów zbrojenia poprzecznego, a co za tym idzie – koniecznością podawania mieszanki betonowej ze zbyt dużej wysokości. Przeprowadzone nieniszczące badania ultradźwiękowe słupów nie wykazały wewnętrznych defektów i potwierdziły dobrą jakość betonu. Wytrzymałość betonu na ściskanie odpowiadała projektowanej, co również potwierdzono w badaniach. Na tej podstawie zdecydowano o naprawie konstrukcji według sposobu zaproponowanego przez wykonawcę.
EN
The paper discusses the problem related to the casting of the reinforced concrete supporting structure for the turbine set of the newly built power plant. The analyzed structure consisted of 14 columns connected in the upper part with beams. After casting reinforced concrete massive columns and removing the formwork, numerous surface and deep voids were found. Due to doubts regarding the durability of the structure, the Department of Concrete Structures at the Lodz University of Technology was commissioned to compile an independent expert opinion. It included an assessment of the homogeneity of the concrete structure as well as the technology of concrete casting and a repair plan developed by the contractor. It was found that the probable reason for the occurrence of the surface defects was the inability to properly cast the concrete mix to the bottom part of the columns due to the high intensity of the reinforcement and the need to cast concrete from too high a height. The conducted ultrasonic pulse tests indicated no internal defects and confirmed good concrete quality. Moreover, destructive tests confirmed the achievement of the designed concrete compressive strength. On this basis, it was decided to repair the structure according to the method proposed by the contractor.
The present paper is dedicated to the analysis of deployable tensegrity columns. The main aim of this work is to present a technique, developed by combining the finite element (FE) analysis and the multibody dynamics (MBD) simulation, which enables precise and reliable simulations of deployable structures. While the finite element model of the column provides information on structural behavior in the deployed state, the dynamical modeling allows to analyze various deployment scenarios, choose active cables for the deployment and for the self-stress application, and to control distributions of internal forces during the assembly process. An example of a deployable column based on a popular tensegrity module - a 3-strut simplex - is presented. By analyzing the proposed column with the use of the developed method it is proven that the technique is suitable for complex simulations of deployable systems.
PL
W pracy został poruszony problem analizy rozwijalnych słupów tensegrity. Głównym celem opracowania jest zaprezentowanie techniki pozwalającej na zapewnienie niezawodnych symulacji tego typu struktur. Zaproponowana technika wykorzystuje metodę elementów skończonych (MES) oraz symulacje dynamiki układów wieloczłonowych (MBD). Metoda elementów skończonych dostarcza informacji odnośnie zachowania konstrukcji w stanie rozwiniętym, podczas gdy analiza dynamiki układu wieloczłonowego daje informacje dotyczące zachowania układu podczas realizacji różnych scenariuszy rozwijania, wyboru aktywnych cięgien, wartości samonaprężenia oraz rozkładu sił w elementach podczas rozwijania. Połączenie MES i MBD daje możliwość dokładnych i niezawodnych symulacji skomplikowanych struktur do jakich należą rozwijalne konstrukcje tensegrity.
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.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper proposes a novel cross-shaped column in which steel fibre reinforced concrete (SFRC) is integrated with a high-strength stirrup to enhance its seismic behaviour. An experimental investigation was conducted on eight cross-shaped column specimens subjected to cyclic lateral loading. All of the specimens were evaluated in terms of their cracking patterns, failure modes, hysteresis behaviour, deformation and ductility, strength and stiffness degradation, and energy dissipation performance. The effects of the stirrup strength, stirrup spacing, steel fibre content, and axial load ratio were investigated. The experimental results demonstrated that all of the specimens exhibited flexural failure. The cracked concrete of the specimens with steel fibres could be prevented from spalling. The hysteresis loops of all of the specimens were relatively full without a readily observable pinching phenomenon and the specimens possessed a satisfactory energy dissipation capacity. Compared with the normal specimens, the specimens with high-strength stirrups, close stirrup spacing, and steel fibre exhibited a higher energy dissipation capacity, lateral bearing capacity, displacement ductility, and initial stiffness. However, the ductility rapidly decreased as the axial load ratio increased. Additionally, neither the incorporation of steel fibre nor the reduction of the stirrup spacing or the axial load ratio substantially mitigated the stiffness degradation. Based on the test results, calculation models were proposed for calculating the seismic bending moment capacities of the specimens. The calculated values were in accordance with the test results.
Free vibrations of slender systems are the subject of many scientific and research works. In this work, the boundary problem of free vibrations of a compressed column, which is additionally heat loaded, is considered. The issue of heat flow in the column is solved using the Finite Element Method. Averaged distribution of material properties is obtained in individual segments of the column in subsequent heating times. The mathematical model of free vibrations takes into account the thermal expansion of the material and the effect of changing the Young's modulus resulting from the effect of heat load. The boundary problem of the free vibrations of the considered system is limited to the linear range (the linear component of natural frequency is considered). The influence of the heat source exposure time on the course of characteristic curves (on the plane: load – natural frequency) is determined. The results are presented for various column diameters.
W pracy przedstawiono krótką definicję tarcz żelbetowych, rozkład naprężeń, zasady kształtowania otworów drzwiowych i zbrojenia w tarczach. W części zasadniczej przedstawiono przypadek utworzenia tarczy żelbetowej z murowanej ściany poddasza, dzięki czemu możliwe było usunięcie wewnętrznego słupa w piwnicy budynku trójkondygnacyjnego. Tarcza ze ściągiem, do której zostały podwieszone niższe elementy, pozwoliła osiągnąć rozpiętość 10 m. Rozwiązanie to porównano z innymi rozważanymi, takimi jak zastosowanie belek stalowych lub belki sprężonej.
EN
The article presents the case of the creating reinforced concrete deep beam instead of brick wall. As a result of this it was possible to remove the inner column in the garage of a 3-story building. Lower elements are suspensioned to deep beam with tie beam and thanks to that beam reaches a span of 10 meters. The analysis below broaches basing on three various of application of structural elements in that issue. This solution will be compared with others, such as steel beam or prestressed beam.
W pracy zawarto wyniki analiz dotyczących nośności elementów konstrukcji w warunkach pożarowych. Pokazano, że słupy zespolone z rur wypełnionych betonem mogą być alternatywą dla elementów stalowych, biorąc pod uwagę ich nośność w warunkach pożarowych. Wyniki pracy i przedstawiona metodologia mogą mieć zastosowanie praktyczne, z uwagi na wykazaną możliwość zwiększenia odporności ogniowej słupów bez stosowania standardowych zabezpieczeń ogniochronnych w postaci mas natryskowych lub farb pęczniejących. Rozpatrując klasę R30, wypełnienie betonem może pozwolić na sześciokrotne zwiększenie siły osiowej w porównaniu z niezabezpieczoną rurą stalową o takiej samej geometrii zewnętrznej. Samo uwzględnienie betonu jako elementu przejmującego ciepło, co za tym idzie, obniżającego temperaturę rury stalowej, pozwoliłoby w niektórych przypadkach na osiągnięcie wyższej klasy odporności ogniowej bez stosowania obliczeń wykraczających poza Eurokod 3.
EN
The paper contains the results of analyses regarding the load-bearing capacity of construction elements in fire conditions. It shows that columns made out of pipes filled with concrete may constitute an alternative for steel elements, taking into account their load-bearing capacity in fire conditions. The results of the work and the presented methodology may be applied in practice, due to the revealed possibility to increase fire resistance of columns without the use of standard fire protection measures in the form of spray masses or intumescent paints. Considering the R30 class, the concret filling may increase six times the axial force in comparison to unprotected steel pipe with the same external geometry. Just considering the concrete as an element intercepting the heat, thus decreasing the temperature of the steel pipe, would in some cases make it possible to achieve higher class of fire resistance without the use of calculations extending beyond the Eurokod 3.
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule omówiono technologię trójwarstwowej powłoki ochronnej powierzchni betonowej ponad 400 naprawionych słupów podbudowy kilku chłodni kominowych w jednej z polskich elektrowni. Przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych betonu rodzimego słupów i badania in situ uszkodzeń powłoki ochronnej oraz wyniki badań laboratoryjnych, tj. strukturalnych, przyczepności do podłoża, rozwartości i głębokości rys w materiale naprawczym i w powłoce ochronnej.
EN
In the paper the technology of a three-layer protective coating for concrete surface over 400 repaired columns of several cooling towers in one of the Polish power plants is presented. The results of laboratory tests of native material concrete columns, observations of damage of the protective coating in situ and the results of laboratory tests, i.e. structural tests of protecting coating by microscope, adhesion to the concrete substrate, width and crack depth in the repairmaterial and in the protective coating are presented.
Omówiono zagadnienie stateczności niestężonych ram stalowych o węzłach podatnych, ze szczególnym zwróceniem uwagi na problem określenia długości wyboczeniowej Lcr słupów tych ram. Omówiono sposoby wyznaczania długości wyboczeniowej słupów ram przy użyciu procedury uproszczonej, jak również na podstawie numerycznych metod analizy stateczności.
EN
The paper presents the issue of unbraced and semi-rigid steel frames stability with special attention paid to the problem of determining buckling length Lcr of columns in these frames. The paper discusses ways of buckling length determination in frames columns with the use of simplified procedure, as well as numerical method of stability analysis.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.