Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Shell Deformation During the Construction of Record Span Soil-steel Buried Structure in Ras-Al-Khaimah (UAE)

Machelski Czesław, Tomala Piotr

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2023

|

Vol. 45, nr 3

197--208

EN

The algorithm presented in this paper concerns the processing of data in the form of coordinates of measurement points located around the structure periphery, obtained from the geodetic measurements. The geometric parameter used here to study the deformation of the steel shell is the change of curvature. It is used to estimate the bending moment and hence the normal stress in the corrugated steel shell. The results given in the examples of calculations of the analyzed structure show the possibility of determining places with extreme values. For this purpose, a dense layout of measuring points and use the precision geodesy technique is necessary. Of significant importance in stress estimation is the correction of the geodetic measurement base. This is due to the fact that the points in the initial measurement do not lie on a section of the circle as a reference curve, used to determine the deformation of the shell.

2

Sztywność i zmiany podatności mostowych obiektów gruntowo-powłokowych

Machelski Czesław

Inżynieria i Budownictwo

|

2023

|

R. 79, nr 3-4

160--164

PL

Praca dotyczy analizy charakterystycznych cech mostów o konstrukcji gruntowo-powłokowej. Analizowano sztywność, stosowaną w przypadku obciążeń ruchomych, oraz podatność przydatną do oceny efektów obciążeń stacjonarnych. Sformułowano model konstrukcji z wykorzystaniem linii wpływu ugięcia klucza powłoki. Przedstawiono dwa ujęcia podatności. Pierwsze dotyczyło fazy budowy obiektu, w drugim uwzględnia się zmiany zachodzące w gruncie jako wynik obciążeń stałych i eksploatacji mostu.

EN

The work concerns the analysis of characteristic flexibility of bridges with a soil-shell structure. The stiffness used for moving loads and the susceptibility useful for assessing the effects of stationary loads were analyzed. A structure model was formulated using the shell crown deflection influence line. Two approaches to the vulnerability are presented. The first concerned the construction phase of the flexibility. The second takes into account changes in the ground as a result of constant loads and bridge operation.

3

Displacements of shell in soil-steel bridge subjected to moving load: determination using strain gauge measurements and numerical simulation

Machelski Czesław, Sobótka Maciej, Grosel Szczepan

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2022

|

Vol. 44, nr 1

26--37

EN

This paper analyses displacements of a shell in a soil-steel bridge subjected to quasi-static moving loads. The considerations relate to a large span structure located in Ostróda, Poland. In particular, shell displacements during a loading cycle consisting of consecutive passages of a pair of trucks over the bridge are investigated. The results of a full-scale test, that is, the readings from a system of strain gauges arranged along the shell circumferential section, are the basis for determination of shell displacements. The proposed algorithm makes it possible to calculate any component of the displacement using just a simple model of the shell in the form of a linear elastic curvilinear beam. The approach uses real measurements, and thus, it yields results of displacements reflecting the actual mechanical behaviour of the entire composite structure including not only the shell, but also the backfill, the pavement, etc. The calculated state of displacement sets the basis for calibration of the numerical model. Finite element (FE) analyses include staged construction, that is, backfilling the shell by placing successive soil layers, as well as the loading test with the vehicles moving over the bridge. It is demonstrated that the ballasting of the shell during backfilling contributes to the improvement of the simulated behaviour of the object at the stage of operation, that is, when subjected to moving truck load. Thus, the calibration of the FE model is successfully carried out using the results of strain gauge measurements.

4

Contact interactions between soil and a corrugated metal sheet in soil-shell structures under construction

Machelski Czesław

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2022

|

Vol. 44, nr 1

1--12

EN

During the construction of soil-shell objects, large deformations of the shell, which is made of corrugated metal sheet, occur. This enables geodetic techniques to be used when monitoring such objects. On this basis, displacements of selected points of the shell are determined, and it is then possible to obtain bending moments, as shown in this paper. Based on measurements using strain gauges in the circumferential band of the shell, internal forces in steel are estimated. The algorithm given in the paper enables the impact of soil on the shell in the examined objects to be analysed. The proposed method of analysing forces in the contact layer becomes especially useful when the static conditions of the model of a shell, which is considered as a bar submerged unilaterally in the soil medium, are met. The paper indicates the possibility of using both measuring techniques. Calculations include a smaller share of axial forces on the contact impact during the laying phase of the backfill. The paper provides examples of the analysis of built shells and record-breaking objects, with an assessment of the effectiveness of the proposed algorithm. Good mapping of contact forces, which were calculated on the basis of bending moments, was indicated even when there was not a dense grid of measuring points. An important advantage of the algorithm involves reduction of the circumferential band that is separated from the soil-shell system to the bar, which is an element resulting from the division of the structure into subsystems.

5

Examination of the deformation of an animal overpass soil-steel structure by means of geodetic measurements

Machelski Czesław

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2022

|

Vol. 21, no. 2

133--149

EN

The algorithm presented in this paper processes data in the form of the coordinates of points located on the shell’s circumferential section, obtained from geodetic measurements. The change in curvature is a geometric parameter used to study the deformation of the shell in a corrugated steel buried structure and to estimate the bending moment and hence the normal stress in the corrugated plate. The results of exemplary calculations of the analysed structure show that places with extreme values can be determined in this way. For this purpose a dense grid of measuring points needs to be created using precision land surveying. For stress estimation it is essential to correct the geodetic measurements base since the points in the initial measurement do not lie on the circular sector used as a reference line for determining the deformation of the shell.

PL

Przedstawiony w pracy algorytm dotyczy przetwarzania danych w postaci współrzędnych punktów pasma obwodowego powłoki, uzyskanych z pomiarów geodezyjnych. Parametrem geometrycznym wykorzystywanym w pracy do badania deformacji powłoki w obiekcie jest zmiana krzywizny. Służy ona do szacowania momentu zginającego, a stąd – naprężenia normalnego w blasze falistej. Z rezultatów podanych w przykładach obliczeń analizowanej konstrukcji wynika możliwość określania miejsc o wartościach ekstremalnych. Do tego celu niezbędna jest gęsta siatka punktów pomiarowych utworzona z wykorzystaniem techniki geodezji precyzyjnej. Istotne znaczenie w szacowaniu naprężeń ma korekta geodezyjnej bazy pomiarowej. Wynika to z faktu, że punkty w pomiarze początkowym nie leżą na wycinku okręgu jako linii odnoszącej, wykorzystywanej do określenia deformacji powłoki.

6

Soil-steel structure shell displacement functions based on tensometric measurements

Machelski C.

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2018

|

Vol. 40, nr 3

170--179

EN

This paper analyses the effects of loads that change their location, i.e. moving but quasi-static loads. Displacements defining the deformation of the soil-steel structure’s shell buried in soil are calculated from the results of measurements performed using a dense grid of points located on the circumferential section of the corrugated plate. In this way, all the components of the structure, namely the corrugated plate, the backfill and the pavement with its foundation, as well as the natural (real) principles of their interaction, are taken into account in the solution. In the proposed algorithm, unit strains are converted into displacements, whereby results as accurate as the ones obtained by direct experimental measurements are obtained. The algorithm’s main advantages are that the number of points is limitless, they are regularly distributed on the circumferential section of the shell and any displacement directions can be obtained. Consequently, the deformations of the shell can be faithfully reproduced. The algorithm’s convenient feature is that one can use a simplified computational diagram of the shell in the form of a beam having the shape of the shell in 2D space (without the other components of the soil-steel structure). The advantage of this measuring method (electric resistance tensometry) is that there is no need to build the solid scaffold used for displacement measurements. The research focuses on the analysis of the displacements and the unit strains arising during the primary and secondary (return) travel of the load.

7

Porównanie metod wymiarowania konstrukcji zespolonych stalowo-gruntowych o przekroju skrzynkowym

Bakalarz M., Kossakowski P., Wciślik W.

Inżynieria i Budownictwo

|

2018

|

R. 74, nr 9

492--496

PL

Porównano metody wymiarowania drogowych obiektów inżynierskich o konstrukcji skrzynkowej. Omówiono wybrane aspekty projektowania konstrukcji podatnych według metody Sundquista-Petterssona oraz metody Canadian Highway Bridge Design Code. Zamieszczono przykład wymiarowania przepustu.

EN

Article present the comparsion of two main designing methods of road structures with box cross-section. Paper is divided into theoretical and analitical part. In theoretical part the selected aspects of designing of susceptible structures according to Sundquist-Pettersson method and Canadian Highway Bridge Design Code method are described. In the second part design example of culvert is presented.

8

Analiza konstrukcji gruntowo-powłokowej poddanej działaniu wody

Łydżba D., Różański A., Sobótka M., Stefaniuk D., Chudy G., Wróblewski T.

Mosty

|

2017

|

nr 1

20--28

PL

Celem analiz numerycznych jest ocena możliwości użytkowania mostu gruntowo-powłokowego zlokalizowanego w czaszy suchego zbiornika przeciwpowodziowego. Zamodelowano fazę budowy oraz użytkowania obiektu przy rożnych stanach piętrzenia: zbiornik suchy, maksymalne piętrzenie, opadanie wody w zbiorniku. Analizowano zmiany sił wewnętrznych i naprężenia w powłoce wywołane wskutek kilku cykli ruchomego, quasi-statycznego obciążenia taborem samochodowym.

EN

The planned construction of a dry reservoir Roztoki Bystrzyckie is a part of the flood control program in the Kłodzko Valley. The project includes, i.a., the construction of a new section of road with a soil-steel bridge over the Nowinka stream. The road crosses the reservoir basin, which can be filled with water during flood. The aim of the numerical analysis presented in the paper is the assessment of the possibility of using the structure under varying water conditions. The structure under consideration is a three-span soil-steel bridge made of corrugated steel sheets. 2D calculations are carried out assuming elastic-plastic behavior of soil and varying pore pressure distributions. First, the construction stage is modelled. This includes laying and compaction of the backfill. Then, the bridge in operation is investigated under three different water conditions: normal use (dry reservoir), maximum water level (flood) and lowering of the water level in the reservoir. The main part of the analysis concerns mainly the variation of both internal forces and stress in the shell due to quasi-static live load.

9

Mechanical behavior of soil-steel structure subjected to live loads and different water conditions

Łydżba D., Różański A., Sobótka M., Stefaniuk D., Chudy G., Wróblewski T.

Archiwum Instytutu Inżynierii Lądowej

|

2017

|

Nr 23

163--174

EN

The paper describes the analysis of a three-span soil-steel bridge along the road section crossing a dry anti-flood reservoir. The structure can be occasionally filled with water. The authors investigate internal forces and stresses in the shells due to live loads at different water conditions. Finite element simulations are carried out assuming elastic-plastic behavior of soil, elastic shell and nonlinear (frictional) contact zone. The analysis takes into account soil load history. In particular, the construction and operation of the bridge under quasi-static live loads is considered. The construction stage includes laying and compaction of the backfill. Then, the bridge in operation is investigated at three different water conditions: normal use (dry reservoir), maximum water level (flood) and lowering of the water level in the reservoir. The results show that during the flood the maximum stress in the shell significantly increases. Moreover, some of non-linear effects, typical in such structures, e.g. hysteretic effect, become more evident in comparison to normal use of the bridge.

10

Corrugated shell displacements during the passage of a vehicle along a soil-steel structure

Machelski C., Mumot M.

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2016

|

Vol. 38, nr 4

25--32

EN

Corrugated steel plates are highly rigid and as the constructions can be immersed in soil, they can be used as soil-steel structures. With an increase of cover depth, the effectiveness of operating loads decreases. A substantial reduction of the impacts of vehicles takes place as a road or rail surface with its substructure is crucial. The scope of load’s impact greatly exceeds the span L of a shell. This article presents the analysis of deformations of the upper part of a shell caused by a live load. One of the assumptions used in calculations performed in Plaxis software was the circle-shaped shell and the circumferential segment of the building structure in the 2D model. The influence lines of the components of vertical and horizontal displacements of points located at the highest place on the shell were used as a basis of analysis. These results are helpful in assessing the results of measurements carried out for the railway structure during the passage of two locomotives along the track. This type of load is characterized by a steady pressure onto wheels with a regular wheel base. The results of measurements confirmed the regularity of displacement changes during the passage of this load.

11

Wykorzystanie techniki georadarowej do oceny poprawności wykonania konstrukcji gruntowo-powłokowej – studium przypadku

Świt G., Kosno Ł., Sławski Ł.

Przegląd Spawalnictwa

|

2016

|

R. 88, nr 10

5--10

PL

Podatne konstrukcje gruntowo-powłokowe są obecnie szeroko stosowane ze względu na szereg zalet, takich jak: niższe koszty inwestycji i utrzymania, krótki czas wznoszenia oraz walory architektoniczne. Różnią się one jednak od konstrukcji sztywnych sposobem pracy co powoduje, że zdarzają się przypadki występowania błędów projektowych i wykonawczych. W celu ich wykrycia i eliminacji właściwe jest zastosowanie nieniszczących metod badawczych (NDT), które umożliwiają ocenę poprawności wykonania niedostępnych elementów konstrukcyjnych. Jedną z popularnych technik badawczych jest metoda georadarowa. Jest ona stosowana między innymi w budownictwie komunikacyjnym do oceny stanu technicznego klasycznych konstrukcji mostowych, nawierzchni drogowych, czy nasypów kolejowych. Metoda ta nie znalazła jednak szerszego zastosowania w badaniach podatnych konstrukcji gruntowo-powłokowych. W artykule przedstawiono przykład użycia metody georadarowej do badań nowo wybudowanego przepustu typu SuperCor. W wyniku badań uzyskano serię radargramów, które umożliwiły wykrycie niewłaściwego przebiegu warstw konstrukcyjnych oraz elementów odwodnienia obiektu. Występowanie tych nieprawidłowości może mieć znaczny wpływ na trwałość, która związana jest z właściwym wykonaniem elementów odwodnienia obiektu mostowego.

EN

Flexible steel-shell-and-soil structures are widely used due to its advantages including lower cost of construction and maintenance, quicker erection process and architectural values. However these structures differs from rigid ones in stress distribution, what may be the reason why construction and design faults occur. To enable its detection and elimination non-destructive testing methods (NDT) should be applied due to their capabilities of assessment of inaccessible elements’ construction correctness. One of the popular NDT methods is Ground Penetrating Radar method. It is applied in communication engineering for technical condition assessment of bridge decks, road pavements or railway embankments. However, this method is not commonly used for inspections of flexible steel-shell-and-soil structures. This paper presents application of georadar method in testing a newly built SuperCor culvert. A series of radargrams attained through the research revealed improper construction of backfill layers and drainage elements. Presence of the incorrectness may affect the durability of the structure which is dependent on the proper execution of drainage system.

12

Klasyfikacja obiektów gruntowo-powłokowych z uwagi na zmiany deformacji powłoki podczas budowy

Machelski C.

Przegląd Komunikacyjny

|

2016

|

Nr 9

5--10

PL

W pracy dzieli się konstrukcje gruntowo-powłokowe z blach falistych na dwie grupy. Podział ten wynika z niebezpiecznych sytuacji spowodowanych naprężeniami wynikającymi ze zginania powłok. Jedna z nich występuje w fazie budowy, podczas układania zasypki - jest wówczas kontrolowany wskaźnik wypiętrzenia ω. Druga sytuacja jest trudniejsza do identyfikacji gdyż występuje podczas użytkowania obiektu. Możliwość jej wystąpienia widoczna jest w końcowej fazie budowy obiektu, na co wskazuje wartość wskaźnika zmiany ugięcia η. W pracy analizuje się charakterystyczne przykłady obydwu grup powłok. Do oceny bezpieczeństwa obiektu przyjęto zależność ugięcia klucza powłoki i naprężenia normalnego określanego w pracy w postaci geometrycznej - zmiany krzywizny. W przykładach obliczeń wskazano na użyteczność podstawowych, dostępnych na budowie technik geodezyjnych. Umożliwiają one ocenę bezpieczeństwa powłoki na podstawie deformacji strefy klucza powłoki.

EN

Soil-steel structures made of corrugated sheets are divided into two groups in the paper. This division results from the critical situations caused by flexural stresses (bending stresses) in shells. One of them occurs in the stage of construction, during backfilling - index of uplift ω is then controlled. The other situation is more difficult to be identified as it occurs in the exploitation phase. The possibility of its occurrence is evident in the final stages of construction, which is indicated by the index of deflection change η. Specific examples of both shell groups are analysed in the paper. A relationship between shell crown deflection and normal stress determined in the work in a geometrical form - as a change of curvature - is used to evaluate the structural safety. Usefulness of basic surveying techniques, available during construction, is indicated in the calculation examples. They allow to assess the shell safety on the basis of the shell crown zone deformation.

13

Ekologiczne, estetyczne i ekonomiczne aspekty konstrukcji gruntowo-powłokowych na przykładzie przebudowy mostu drogowego w Żórawinie

Antoniszyn G.

Budownictwo i Architektura

|

2016

|

Vol. 15, nr 1

149--156

PL

W artykule przedstawiono zagadnienia związane z przebudową mostu drogowego w miejscowości Żórawina. Istniejący obiekt został wymieniony na nowy, o konstrukcji gruntowo-powłokowej. Przyjęte rozwiązania, spełniając wytyczne ochrony konserwatorskiej, pozwoliły na wykonanie estetycznej i zarazem efektywnej ekonomicznie konstrukcji mostowej. Bardzo ważnym czynnikiem, decydującym o końcowych rozwiązaniach konstrukcyjnych, był także czas niezbędny do realizacji inwestycji.

EN

The article presents issues related to the reconstruction of the road bridge in the village Żórawina. An existing bridge was replaced by a new soil-steel structure. The adopted solutions, which fulfill the guidelines of conservator’s protection, allowed making aesthetic and simultaneously economically efficient bridge structure. The time needed to carry out the investment was also a very important factor in determining the final design solutions.

14

Stiffness of railway soil-steel structures

Machelski C.

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2015

|

Vol. 37, nr 4

29--36

EN

The considerable influence of the soil backfill properties and that of the method of compacting it on the stiffness of soilsteel structures is characteristic of the latter. The above factors (exhibiting randomness) become apparent in shell deformation measurements conducted during construction and proof test loading. A definition of soil-shell structure stiffness, calculated on the basis of shell deflection under the service load, is proposed in the paper. It is demonstrated that the stiffness is the inverse of the deflection influence function used in structural mechanics. The moving load methodology is shown to be useful for testing, since it makes it possible to map the shell deflection influence line also in the case of group loads (concentrated forces), as in bridges. The analyzed cases show that the shell’s span, geometry (static scheme) and the height of earth fill influence the stiffness of the structure. The soilsteel structure’s characteristic parameter in the form of stiffness k is more suitable for assessing the quality of construction works than the proposed in code geometric index ω applied to beam structures. As shown in the given examples, parameter k is more effective than stiffness parameter λ used to estimate the deformation of soil-steel structures under construction. Although the examples concern railway structures, the methodology proposed in the paper is suitable also for road bridges.

15

Wpływ poziomu sprężenia powłoki na geometryczną trwałość obiektu gruntowo-powłokowego. Cz. 1

Michalski B.

Mosty

|

2015

|

nr 5

25--27

PL

Artykuł prezentuje uwarunkowania sprężenia powłoki na geometryczną trwałość obiektu gruntowo-powłokowego na wybranych przykładach.

16

Wpływ poziomu sprężenia powłoki na geometryczną trwałość obiektu gruntowo-powłokowego. Cz. 2

Michalski B.

Mosty

|

2015

|

nr 6

43--48

PL

Artykuł prezentuje uwarunkowania sprężenia powłoki na geometryczną trwałość obiektu gruntowo-powłokowego na wybranych przykładach.

17

Numerical simulation of hysteretic live load effect in a soil-steel bridge

Sobótka M.

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2014

|

Vol. 36, nr 1

103--109

EN

The paper presents numerical simulation of hysteretic live load effect in a soil-steel bridge. The effect was originally identified experimentally by Machelski [1], [2]. The truck was crossing the bridge one way and the other in the full-scale test performed. At the same time, displacements and stress in the shell were measured. The major conclusion from the research was that the measured quantities formed hysteretic loops. A numerical simulation of that effect is addressed in the present work. The analysis was performed using Flac finite difference code. The methodology of solving the mechanical problems implemented in Flac enables us to solve the problem concerning a sequence of load and non-linear mechanical behaviour of the structure. The numerical model incorporates linear elastic constitutive relations for the soil backfill, for the steel shell and the sheet piles, being a flexible substructure for the shell. Contact zone between the shell and the soil backfill is assumed to reflect elastic-plastic constitutive model. Maximum shear stress in contact zone is limited by the Coulomb condition. The plastic flow rule is described by dilation angle ψ = 0. The obtained results of numerical analysis are in fair agreement with the experimental evidence. The primary finding from the performed simulation is that the slip in the interface can be considered an explanation of the hysteresis occurrence in the charts of displacement and stress in the shell.

18

Posadowienia mostowych konstrukcji gruntowo-powłokowych z blach falistych

Machelski C.

Mosty

|

2014

|

nr 1

20--23

PL

Konstrukcje gruntowo-powłokowe są budowlami inżynierskimi spełniającymi funkcje obiektów mostowych: wiaduktów, kładek dla pieszych, przepustów, tuneli, przejść podziemnych, przejazdów gospodarczych, przejść dla dziko żyjących zwierząt, jak na fot 1. W artykule omówiono sposoby posadowienia konstrukcji gruntowo-powłokowych z blach falistych.

19

Zagadnienia projektowe i błędy wykonawcze mostowych konstrukcji gruntowo-stalowych

Bęben D.

Drogownictwo

|

2013

|

nr 3

74-79

PL

Powłoki stalowe wykonywane z elementów blach falistych współpracujące z otaczającym je gruntem są coraz częściej wykorzystywane do budowy obiektów mostowych na ważnych drogach i liniach kolejowych. W wielu przypadkach dochodzi jednak do popełniania przez projektantów i wykonawców tych obiektów błędów przy ich projektowaniu i budowie. Przedstawiono najczęstsze błędy projektowe i wykonawcze obniżające, niekiedy w dość istotny sposób, trwałość tych obiektów. Podano wymagania normowe i technologiczne oraz sposoby montażu tego rodzaju konstrukcji.

EN

The steel shells made of corrugated plate elements cooperating with the surrounding soil are increasingly being used for construction of bridges on major roads and railway lines. In many cases the designers and contractors commit faults in design and construction of these structures. The paper presents the most common design and construction faults which lead to lower durability of these structures. The standards and technical requirements as well as the assembly methods of this structure type are also given.

20

Projektowanie kolejowego wiaduktu gruntowo-powłokowego z blach falistych. Podejście analityczne i numeryczne

Urbański A., Ryż K., Milczarek P., Wszołek M.

Czasopismo Techniczne. Środowisko

|

2012

|

R. 109, z. 3-Ś

183--198

PL

W artykule przedstawiono ogólne informacje na temat konstrukcji gruntowo-powłokowych oraz wyniki komputerowej analizy nośności przeprowadzonej na przykładzie dwuprzęsłowego wiaduktu kolejowego. Zastosowano trójwymiarowy model MES (3D). Wykazano wpływ interakcji pomiędzy sąsiadującymi ze sobą powłokami na wartości sił wewnętrznych.

EN

The paper presents general information about design of the soil-steel structures and the results of the load capacity computer analysis of the double span railway viaduct. Three-dimensional FEM model (3D) has been used. The influence of the interaction between neighboring shells on the internal forces has been shown.