Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Experimental evaluation of hot mix asphalt using coal bottom ash as partial filler replacement

Kamran Muhammad, Khan Muhammad Tariq, Khan Diyar, Mohd Hasan Mohd Rosli, Khan Noman, Ullah Mati

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2023

|

Vol. 22, no. 2

167--179

EN

The purpose of this study is to evaluate the performance of hot mix asphalt (HMA) prepared with coal bottom ash (CBA) as an alternative mineral filler. In this study, the effect of CBA on rutting, stiffness and fatigue resistance was experimentally evaluated. Combinations of conventional filler (stone dust) with different percentages of CBA (at 1.5%, 3%, and 4.5% by volume) were adopted. The HMA samples were prepared and tested using the Marshall mix design method. Following the Asphalt Institute MS-2 and the Pakistani National Highway Authority (NHA) General Specifications, sixty samples of HMA were compacted; stability tests at varying bitumen contents (3.5%, 4.0%, 4.5%, 5.0%, and 5.5%) were used to determine the optimum bitumen content (OBC) in the mixture for each percentage of CBA in the filler. For 0%, 1.5%, 3%, and 4.5% CBA, the optimum bitumen contents of 4.27%, 4.47%, 4.53%, and 5.0% were obtained, respectively. They were used throughout the study. Three samples with the optimum binder content were made for each of the four analysed CBA proportions. The wheel tracker test was run on 12 OBC samples, and the dynamic modulus test was run on 12 OBC samples. The Marshall stability and flow test results showed that the samples prepared with 3% CBA as filler and an OBC of 4.53% satisfied the NHA requirements for flexible pavement. It was noted that CBA greatly improves the rutting resistance and stiffness of asphalt mixtures. It also improved the fatigue life. Therefore, adding up to 3% CBA by volume to stone dust used as filler in asphalt concrete can minimize the need for stone dust and provide a suitable method of CBA disposal.

PL

Przedstawione badania miały na celu ocenę mieszanek mineralno-asfaltowych (MMA) wykonanych na gorąco i przygotowanych z zastosowaniem popiołów dennych pochodzących ze spalania węgla w roli alternatywnego dodatku do wypełniacza. Zbadano doświadczalnie, jaki wpływ na koleinowanie, sztywność i trwałość zmęczeniową mieszanek ma zawartość popiołów dennych w typowym wypełniaczu. Zastosowano kombinacje konwencjonalnego wypełniacza (mączki kamiennej) z różnymi udziałami w nim popiołu dennego: 1,5%, 3% oraz 4,5% (v/v). Mieszanki zaprojektowano i zbadano wg metody Marshalla. Zgodnie z instrukcją MS-2 Instytutu Asfaltowego oraz specyfikacjami ogólnymi pakistańskiego Zarządu Dróg Krajowych (NHA) zagęszczono sześćdziesiąt próbek mieszanek. Na podstawie oznaczeń stabilności wykonanych przy różnych zawartościach lepiszcza (3,5%, 4,0%, 4,5%, 5,0% i 5,5%) określono optymalny jego udział w przypadku każdej z rozpatrywanych zawartości popiołów dennych w wypełniaczu. Dla zawartości popiołów dennych w wypełniaczu 0%, 1,5%, 3% i 4,5% uzyskano odpowiednio optymalne udziały objętościowe lepiszcza w mieszance: 4,27%, 4,47%, 4,53% oraz 5,0%. Uzyskane w wyniku tej analizy wartości zastosowano następnie we wszystkich dalszych badaniach mieszanek. Dla każdego z czterech rozpatrywanych udziałów popiołu dennego w wypełniaczu przygotowano po trzy próbki mieszanki o optymalnej zawartości lepiszcza. Badanie odkształceń trwałych w koleinomierzu wykonano na 12 próbkach. Również badanie modułu dynamicznego przeprowadzono na 12 próbkach. W oparciu o uzyskane w badaniu metodą Marshalla parametry stabilności i osiadania wykazano, że próbki mieszanek zawierające 3% popiołów dennych w wypełniaczu przy optymalnej zawartości lepiszcza 4,53% spełniały wymogi NHA przeznaczone dla nawierzchni podatnych. Stwierdzono, że dodatek popiołów dennych w wypełniaczu znacznie poprawił odporność mieszanek na koleinowanie oraz ich sztywność. Wpłynął również na wzrost trwałości zmęczeniowej. Dodatek popiołów dennych w ilości do 3% (v/v) w stosunku do mączki kamiennej może zatem zminimalizować jej zużycie jako wypełniacza do mieszanek i jednocześnie zapewnić odpowiednią metodę wykorzystania popiołów pochodzących ze spalania węgla kamiennego.

2

Cracking resistance of recycled mineral-cement-emulsion mixtures

Skotnicki Łukasz, Kuźniewski Jarosław

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2023

|

Vol. 22, no. 1

19--39

EN

Recycling enables reduction in usage of natural resources in road construction, positively affecting its environmental aspects. Construction materials obtained through recycling include mineral-cement-emulsion (MCE) mixtures, which are used in road pavements as base courses. MCE mixture consists of aggregate, added aggregate that improves gradation, bituminous emulsion and cement. Aggregate may be substituted with reclaimed asphalt material obtained from deteriorated pavements. Use of cement in pavement structure generates cracks that propagate upwards through the upper layers. When innovative binders are used instead of pure cement, the number of cracks may be reduced, improving the life of the entire pavement structure. The article presents selected problems pertaining to MCE mixtures produced using an innovative cement-based binder incorporating cement by-pass dust (CBPD). The performed laboratory tests encompassed fatigue life and fracture toughness. The innovative cement-based binders displayed significant influence on the obtained results. Used in combination with reclaimed asphalt pavement material, they reduced cracking in MCE mixtures, improving their fatigue life.

PL

Recykling pozwala na ograniczenie użycia w budownictwie drogowym surowców naturalnych, pozytywnie wpływając na aspekty ochrony środowiska. Do materiałów budowlanych powstających dzięki recyklingowi zalicza się mieszanka mineralno-cemen- towo-emulsyjna (MCE), która jest stosowana do warstw podbudowy konstrukcji nawierzchni drogowych. MCE składa się z kruszywa, kruszywa doziarniającego oraz emulsji asfaltowej i cementu jako spoiw. Kruszywo można zastąpić destruktem asfaltowym ze zdegradowanych nawierzchni drogowych. Zastosowanie cementu w warstwach podbudowy generuje pojawienie się spękań propagujących w kierunku górnych warstw nawierzchni drogowej. Poprzez zastosowanie innowacyjnych spoiw zamiast cementu można zredukować liczbę spękań, a tym samym pozytywnie wpłynąć na trwałość całej konstrukcji nawierzchni. W artykule przedstawiono wybrane zagadnienia dotyczące zastosowania w mieszankach MCE innowacyjnego spoiwa cementowego, wykorzystującego uboczne produkty pylaste pochodzące z cementowni (UCPP). Badania laboratoryjne prowadzone były w zakresie analiz trwałości zmęczeniowej i odporności na pękanie. Innowacyjne spoiwa cementowe wykazały istotny wpływ na rezultaty badań. W połączeniu z destruktem asfaltowym zapewniły redukcję zjawiska pękania w mieszankach typu MCE, co poprawiło ich trwałość zmęczeniową.

3

Optimization of parts cutting process parameters working in conditions of cyclic loads

Barandych Kateryna, Vysloukh Sergii, Tymchyk Grygoriy, Murashchenko Oleksandr, Smailova Saule, Kumargazhanova Saule

Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2023

|

T. 13, nr 3

90--93

EN

The paper is devoted to questions of technological fatigue life assurance of parts working in conditions of cyclic loads by optimization their cutting conditions for finish turning process. In order to solve the task of optimizing the parts cutting conditions, the corresponding software, based on the previously created mathematical model of the finishing turning process, was developed in the C# programming language. With the purpose of technological providing the necessary fatigue life of the part, taking into account the real conditions of its operation for the maximum productivity of the finishing turning process, the methodical recommendations for determining the optimal parts cutting conditions at the phase of production technological preparation are given. An example application of the proposed solution is presented.

PL

Artykuł poświęcony jest zagadnieniom zapewnienia technologicznej trwałości zmęczeniowej części pracujących w warunkach obciążeń cyklicznych, poprzez optymalizację ich warunków skrawania w procesie toczenia wykańczającego. W celu rozwiązania zadania optymalizacji warunków skrawania części, zostało opracowane odpowiednie oprogramowanie w języku C#, oparte na wcześniej stworzonym modelu matematycznym procesu toczenia wykańczającego. W celu technologicznego zapewnienia niezbędnej trwałości zmęczeniowej części, biorąc pod uwagę rzeczywiste warunki jej działania dla maksymalnej wydajności procesu toczenia wykańczającego, podano metodyczne zalecenia dotyczące określania optymalnych warunków skrawania części na etapie technologicznego przygotowania produkcji. Zaprezentowano przykładowe zastosowanie proponowanego rozwiązania.

4

Testing of asphalt mixtures containing an addition of reclaimed asphalt shingles

Zieliński Piotr

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2022

|

Vol. 21, no. 4

277--292

EN

The article presents test results of chosen properties of asphalt concrete mixtures with addition of asphalt shingle offcuts (reclaimed asphalt shingles, RAS). The presented research supplements previous works on the subject. Asphalt concrete AC 16 W 50/70 was adopted as the reference mixture. Results obtained for laboratory-produced mixture containing 4% RAS and plant-produced mixture containing 1% RAS were compared with the results of the reference mixture. Statistical analysis of void content in asphalt mixtures did not indicate significant differences; therefore, performance properties of mixtures may be compared without concern about the influence of physical properties. The research confirmed a significant increase in mixture stiffness with an increase in RAS content, especially at medium (15°C) and high (30°C) service temperatures. Compared to the reference mixture, mixtures incorporating RAS displayed an increase in indirect tensile strength as well. Lower temperature sensitivity of mixtures with RAS was also observed, both in terms of stiffness modulus and indirect tensile strength. Fatigue tests confirmed the positive effect of RAS on the obtained value of strain corresponding to fatigue life of 1 million load cycles.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wybranych właściwości betonu asfaltowego z dodatkiem ścinków bitumicznych gontów papowych (RAS), będące uzupełnieniem wcześniejszych prac. Jako mieszankę referencyjną przyjęto AC 16 W 50/70, do której odniesiono wyniki uzyskane dla mieszanki laboratoryjnej z dodatkiem 4% RAS oraz mieszanki z dodatkiem 1% RAS (wyprodukowanej w wytwórni). Analiza statystyczna w zakresie zawartości wolnych przestrzeni w mieszankach mineralno-asfaltowych nie wykazała istotnych różnic, co pozwala porównać cechy eksploatacyjne mieszanek bez obciążenia wpływem cech fizycznych. Badania potwierdziły istotny wzrost sztywności mieszanek wraz ze zwiększeniem dodatku RAS, zwłaszcza w średnich (15°C) wyższych (30°C) temperaturach użytkowych. Mieszanki z dodatkiem RAS wykazały wzrost w stosunku do mieszanki referencyjnej także w zakresie wytrzymałości na rozciąganie pośrednie. Jednocześnie stwierdzono mniejszą wrażliwość termiczną mieszanek z RAS, zarówno w aspekcie modułu sztywności jak i wytrzymałości na rozciąganie pośrednie. Badania zmęczeniowe potwierdziły pozytywny efekt dodatku gontów papowych do mieszanki na uzyskaną wartość odkształcenia odpowiadającego trwałości 1 miliona cykli obciążeń.

5

Fatigue load effects on highway bridges of Pakistan using Weigh-In-Motion data

Arshad Muhammad Adeel, Fahad Muhammad, Khan Akhtar Naeem, Adil Mohammad, Khan Arsalaan

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2022

|

Vol. 21, no. 1

19--37

EN

Bridges are considered to be the essential structures and represent a vital part of a transportation network. Their safe operation with minimal maintenance closures is paramount for their efficient operation. The continuous increase in volume and weight of truck traffic directly translates into a higher number of accumulated fatigue load cycles. This study utilizes truck traffic data from a Weigh-in-Motion (WIM) station located on Pakistan’s busiest and longest National Highway. An algorithm was developed to simulate vehicle passages over simple analytical bridge models of various span lengths to compute fatigue cycles at critical locations. This was followed by a case study on a reinforced concrete T-beam bridge located under the influence of the selected WIM station to obtain a fatigue stress spectrum for its critical details. This information provides an identification tool for bridges within a stock that are more susceptible to fatigue problems and could form part of a full-bridge management framework.

PL

Drogowe obiekty inżynierskie to elementy infrastruktury o zasadniczym znaczeniu dla bezpieczeństwa transportu, bez których nie sposób wyobrazić sobie funkcjonowania sieci komunikacyjnej. Pierwszorzędne znaczenie ma zapewnienie bezpieczeństwa eksploatacji przy ograniczonych do minimum wyłączeniach z ruchu w celu wykonania prac utrzymaniowych i naprawczych. Nieustannie rosnące natężenie ruchu i obciążenie osi pojazdów ciężarowych przekładają się bezpośrednio na większą sumaryczną liczbę cykli obciążenia zmęczeniowego. W badaniach wykorzystano dane dotyczące ruchu pojazdów ciężarowych, pochodzące ze stacji ważenia pojazdów w ruchu (ang. Weigh-In-Motion), zlokalizowanej na najdłuższej i najbardziej ruchliwej drodze szybkiego ruchu w Pakistanie. W celu obliczenia liczby cykli obciążeniowych w najbardziej wytężonych miejscach opracowano algorytm symulujący przejazdy pojazdów przez obiekty o różnych długościach przęsła, reprezentowane prostymi modelami analitycznymi. Przeanalizowano przypadek obiektu z pomostem z belek żelbetowych typu T, zlokalizowanego w strefie oddziaływania wybranej stacji ważenia pojazdów, w celu uzyskania widma naprężeń w najbardziej wytężonych elementach konstrukcji. Opisana metoda postępowania stanowi narzędzie do identyfikacji obiektów mostowych najbardziej narażonych na uszkodzenia zmęczeniowe w administrowanym obszarze i może być wykorzystana jako element kompleksowego systemu zarządzania obiektami infrastruktury drogowej.

6

Projektowanie nawierzchni betonowej na obiektach mostowych

Rajchel Mateusz, Siwowski Tomasz, Szydło Antoni

Drogownictwo

|

2022

|

nr 6

185--195

PL

Coraz więcej dróg w Polsce ma nawierzchnię betonową. Jednakże ze względu na brak krajowych technologii na mostach położonych w ciągu tych dróg jest nadal układana nawierzchnia bitumiczna. Powoduje to określone komplikacje technologiczne i eksploatacyjne. W artykule przedstawiono procedurę projektowania nawierzchni betonowej na typowym obiekcie mostowym w celu ułatwienia stosowania tej nowej technologii na polskich mostach.

EN

More and more roads in Poland have a concrete pavement. However, due to the lack of national technologies, bituminous pavement is still being laid on the bridges located along these roads. This causes certain technological and operational complications. The article presents the design procedure of concrete pavement on a typical road bridge to facilitate the application of this new technology on the Polish bridges.

7

Wpływ kulowania na trwałość zmęczeniową stali austenitycznej 1.4539 spawanej metodą TIG

Nasiłowska Barbara, Bogdanowicz Zdzisław

Dozór Techniczny

|

2022

|

z. 1

11--17

PL

W pracy przedstawiono wpływ kulowania pneumatycznego na strukturę, mikrotwardość, naprężenia własne, właściwości cykliczne stali austenitycznej 1.4539 spawanej metodą TIG oraz analizę teoretyczną trwałości zmęczeniowej połączeń spawanych metodą TIG. W połączeniach poddanych kulowaniu obserwowano deformację struktury w warstwie wierzchniej wywołaną zgniotem powierzchniowym, wzrost mikrotwardości oraz naprężeń ściskających. Badania przeprowadzone w zakresie niskocyklowym wykazały wzrost trwałości zmęczeniowej elementów kulowanych w stosunku do elementów niekulowanych. Liczba cykli całkowitych do zniszczenia próbki wykonanej z materiału rodzimego była większa średnio o około 700% niż w wypadku połączeń wykonanych metodą TIG.

8

VECD method as a tool for evaluation of pavement structure fatigue performance

Ostrowski Przemysław, Zofka Adam, Błażejowski Krzysztof

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2021

|

Vol. 20, no. 2

189--212

EN

The technical progress and introduction of advanced materials with superior properties, e.g. asphalt mixtures containing highly modified asphalt binders (HiMA), necessitates investigations of methods that would enable comprehensive consideration of characteristics of the new materials in calculations. Such methods may include the methodology based on viscoelastic continuum damage model (VECD). The article presents the VECD model and its potential for use in pavement structure design. Individual components of the method are described: the elastic-viscoelastic correspondence principle, continuum damage mechanics and the time-temperature superposition principle with growing damage. The concept of calculations using the simplified viscoelastic continuum damage model (S-VECD) is presented as well. The article also includes descriptions of the established failure criteria and the test methods that provide input data. Closing sections of the article present an example of comparative analysis using the S-VECD method for structures with HiMA mixtures in base layer only and and HiMA mixtures in all layers (full-HiMA structures).

PL

Postęp technologiczny i wprowadzenie do stosowania zaawansowanych materiałów o ponadstandardowych właściwościach, np. mieszanek mineralno-asfaltowych z lepiszczami wysokomodyfikowanymi polimerami HiMA (ang. highly modified asphalt), wymaga poszukiwania metody umożliwiającej kompleksowe uwzględnienie cech tych materiałów w obliczeniach. Jedną z takich metod może być metoda wykorzystująca model rozproszonego niszczenia w ośrodku lepkosprężystym (ang. viscoelastic continuum damage model, VECD). W artykule zaprezentowano metodologię opartą na modelu VECD oraz możliwości, jakie daje przy wymiarowaniu nawierzchni drogowych. Opisano poszczególne komponenty metody: analogię sprężysto-lepkosprężystą, mechanikę rozproszonego niszczenia i zasadę równoważności temperaturowo-czasowej z przyrostowym niszczeniem. Przedstawiono również koncepcję uproszczonych obliczeń w metodzie S-VECD (ang. simplified viscoelastic continuum damage model). Artykuł zawiera opisy opracowanych kryteriów zniszczenia. Przybliżono również metody badań, które dostarczają danych wejściowych. W końcowej części artykułu przedstawiono przykładową analizę porównawczą z wykorzystaniem metody S-VECD dla konstrukcji z mieszankami mineralno-asfaltowymi z HiMA w warstwie podbudowy i mieszankami mineralno-asfaltowymi z HiMA we wszystkich warstwach.

9

Ocena trwałości zmęczeniowej 100-letniego mostu kolejowego o nitowanej konstrukcji kratownicowej

Siwowski Tomasz, Rajchel Mateusz

Przegląd Komunikacyjny

|

2021

|

R. 76, nr 1

16--23

PL

Zmęczenie materiału to jeden z najczęstszych powodów uszkodzeń istniejących stalowych mostów kolejowych, zwłaszcza nitowanych. Dlatego procedura oceny trwałości zmęczeniowej jest jedną z najistotniejszych w kompleksowej ocenie nośności i trwałości istniejących mostów. Niezawodna ocena trwałości zmęczeniowej jest zazwyczaj decydująca przy szacowaniu przydatności eksploatacyjnej mostu. W pracy przedstawiono przykład oceny trwałości zmęczeniowej kratownicowego mostu kolejowego, bazującej na europejskiej procedurze opartej na Eurokodach. Procedura wykorzystuje metodę bezwarunkowej żywotności zmęczeniowej w konwencji naprężeń nominalnych. Ocena trwałości zmęczeniowej wykazała, że trwałość zmęczeniowa konstrukcji stalowej mostu jest już praktycznie wyczerpana, a dalsza żywotność zmęczeniowa konstrukcji jest zerowa. Biorąc pod uwagę wyniki przeprowadzonej oceny mostu kolejowego jednoznacznie wykazano, że istniejąca konstrukcja stalowa nie nadaje się do wykorzystania w planowanej modernizacji / przebudowie mostu oraz do dalszej eksploatacji w planowanym 50-letnim okresie życia technicznego konstrukcji.

EN

Fatigue is one of the most often reasons for failure in existing steel bridges, particularly with riveted structure. Therefore fatigue assessment is always the most important part of the complex evaluation of existing steel bridges. The reliable fatigue assessment is often decisive in the estimation of the remaining service life of a bridge. The example of a comprehensive fatigue assessment of 100 years old riveted truss railway bridge, based on European procedures and codes, has been presented in the paper. The applied procedure is based on the safe life method in the convention of nominal stresses. The bridge assessment revealed, that the remaining fatigue strength was almost exhausted and the further service life of the bridge was close to zero. Taking into account the assessment results it was also revealed, that the existing riveted truss superstructure was not suitable for further use in the railway bridge after its rehabilitation, which aimed to extend the bridge service life by the next 50 years.

10

Analiza temperatury ekwiwalentnej do projektowania nawierzchni asfaltowych w Polsce z wykorzystaniem metody AASHTO 2004

Leszczyńska Wioletta, Pszczoła Marek

Przegląd Komunikacyjny

|

2021

|

R. 76, nr 4

10--17

PL

W artykule przedstawiono analizę temperatury ekwiwalentnej obliczanej w oparciu o kryterium spękań zmęczeniowych warstw asfaltowych z metody AASHTO 2004 oraz kryterium deformacji strukturalnych Instytutu Asfaltowego. Do obliczeń przyjęto konstrukcję nawierzchni KR5 oraz wykorzystano dane temperaturowe z 50 stacji meteorologicznych z okresu 30 lat od roku 1989 do roku 2019 włącznie udostępnione przez Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej. Uwzględniono wpływ zmiennego obciążenia nawierzchni ruchem pojazdów ciężkich zarówno w ciągu doby, jak i w ciągu całego roku. Przedstawiono, jak wartości temperatury ekwiwalentnej zmieniają się na terytorium Polski w zależności od lokalizacji stacji meteorologicznej. Analiza obliczeniowa wykazała zmienność temperatury ekwiwalentnej na terytorium Polski w zakresie od +14,68°C (Suwałki) do +16,99°C (Tarnów). Średnia ważona wartość temperatury ekwiwalentnej dla okresu całego roku wynosi +16,01°C i jest ona wyższa od wartości przyjętej w katalogu typowych konstrukcji podatnych i półsztywnych równej +13°C. W artykule przeprowadzono również ocenę wpływu zmiany wartości temperatury ekwiwalentnej na projektowaną grubość warstw asfaltowych konstrukcji nawierzchni.

EN

The paper presents the analysis of the equivalent temperature on the basis of the fatigue cracking criterion of asphalt layers according to the AASHTO 2004 method and the structural deformation of subgrade criterion according to the Asphalt Institute procedure. The calculations were made with application of the KR5 pavement structure and temperature data obtained from 50 meteorological stations and from the period of 30 years from 1989 to 2019, provided by the Institute of Meteorology and Water Management. The influence of variable traffic with heavy vehicle traffic was taken into consideration, both during the day and throughout the year. It was presented how the values of the equivalent temperature change in the territory of Poland depending on the location of the meteorological station. The computational analysis showed the variability of the equivalent temperature on the territory of Poland in the range from +14,68°C (Suwalki) to +16,99°C (Tarnow).The weighted mean value of the equivalent temperature for the entire year is +16,01°C and it is higher than the value adopted in the catalogue of typical flexible and semi-rigid structures that is equal to +13,00°C. The change in the equivalent temperature value on the designed thickness of asphalt layers of the pavement structure has been also assessed in the paper.

11

The use of FEM to evaluate the influence of logarithmic correction parameters of roller generators on the axle box bearing life

Chudzik Agnieszka, Warda Bogdan

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 25, nr 1

53--61

EN

In the roller-raceway contacts of the radial cylindrical roller bearing used in the axle boxes of a railway bogie, pressure accumulation may occur, reducing the fatigue life. This accumulation can be eliminated by applying logarithmic correction of generators and in particular varieties of the modified logarithmic correction. The correction parameters should be adapted to the operating conditions of the bearing. This article presents a comparison of the predicted fatigue life of an axle box bearing on correctly selected correction parameters with bearing life, in which correction of roller generators was used, typical for cylindrical roller bearings of general application. The finite element method was used to determine the subsurface stress distributions necessary to calculate the fatigue life.

12

Zastosowanie zużytych łopat turbin wiatrowych w budownictwie mostowym

Siwowski Tomasz, Rajchel Mateusz, Kulpa Maciej, Adamcio Andrzej

Materiały Budowlane

|

2021

|

nr 9

48--50

13

Numerical thermo-mechanical strength analysis of an IC engine component

Ali M. A. N., Hussein R. A., Hussein H. A.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2021

|

Vol. 26, no. 3

1--11

EN

This research investigates a thermo-mechanical strength of three geometrical shape designs of an internal combustion (IC) engine piston by a finite element analysis (FEA). FEA was performed using Solidworks software for modelling geometrical piston designs, and the models were imported into ANSYS software for thermo-mechanical fatigue simulation. The work focused on predicting high stress intensity and indicated the fatigue critical regions and life of the piston shape design. AL7075-T6 aluminium alloy was used as a piston material and thermo-mechanical fatigue simulation was conducted based on the experimental stress-number of cycles recorded data from literature. Analytical results showed the similarity of the critical failure positions to some real failures in the IC engine piston, and the shape design modification of the piston. Hence, this concept can be used to satisfy the IC engine design needs at low cost.

14

Shot peening effects on fatigue life, corrosion behavior and surface roughness of low carbon alloy steel

Selva Senthil Prabhu C., Ashoka Varthanan P., Ram Kumar T.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2021

|

Vol. 69, nr 1

art. no. e136214

EN

In this present study, the effect of the shot peening process on fatigue life, surface hardness and corrosion properties of a low carbon alloy steel is examined at room temperature. The research article addresses the effect of shot peening by varying the process parameters such as peening distance and pressure with amachrome as shots. The experiment is designed by means of full factorial design. The experimental result reveals that the pressure and distance are the most significant factors in the shot peening process. The results illustrate that the average pressure of 7 bar and distance of 100 mm improves fatigue life by 1.5% of unpeened material under 20 Hz frequency while corrosion resistance improves by 4% with unpeening of the low carbon alloy steel by using amachrome as a shot.

15

The influence of highly modified asphalt binder on pavement fatigue life prediction - selected problems

Błażejowski Krzysztof, Złotowska Magdalena, Nagórski Roman, Tutka Paweł

Archives of Civil Engineering

|

2021

|

Vol. 67, nr 4

605--624

EN

The introduction of new road pavement materials causes the need to verify whether the existing pavement design methods enable correct incorporation of their properties. In the case of asphalt pavements, the origins of contemporary methods may be traced back to the mid-20th century, when solely unmodified binders were used. The introduction of highly SBS-modified binders in 2009 significantly changed the behaviour of the asphalt mixtures and the entire pavement structure. Asphalt courses are now characterised by very high flexibility, elasticity and fatigue resistance, with simultaneous high resistance to rutting. The aim of the article is to present the effect of the use of asphalt mixtures with HiMA (Highly Modified Asphalt) binders in different variants of flexible pavement structures - including one, two or three courses containing HiMA. Fatigue life calculations were performed using the “Similarity Method”, which enables estimation of the fatigue life of the structure based on its relationship with the results of laboratory fatigue tests. The layer system with HiMA in the asphalt base course proved the most advantageous, combining excellent fatigue properties of the mixture containing HiMA with greater stiffness of the wearing and binder courses containing classic binders. The other aspect taken into account in the calculations was the effect of changing the mixture in the asphalt base course from AC 22 to AC 16. This change proved advantageous in all the analysed structures. The deflections and critical strains decreased, while pavement life, determined by fatigue and permanent deformation criteria, increased.

PL

Wprowadzenie do stosowania nowych materiałów do budowy nawierzchni drogowych pociąga za sobą konieczność weryfikacji, czy istniejące metody projektowania konstrukcji nawierzchni w prawidłowy sposób adaptują ich właściwości i czy w konsekwencji uzyskany wynik można uznać za prawidłowy. W przypadku nawierzchni asfaltowych, współcześnie stosowane metody projektowania sięgają swoimi korzeniami połowy XX wieku, a więc czasów, gdy stosowano wyłącznie lepiszcza asfaltowe bez dodatku modyfikatorów. Wprowadzenie w latach 80 XX wieku bitumów modyfikowanych polimerami zmieniło w pewnym zakresie zachowanie nawierzchni, głównie jednak pod względem ulepszeń funkcjonalnych. Pojawienie się w 2009 r. lepiszczy wysokomodyfikowanych SBS, o odwróconej fazie polimer-bitum, gdzie lepiszcze przejęło dużą część cech polimeru zmieniło bardzo wiele w zachowaniu mieszanek asfaltowych i w konsekwencji całej struktury. Warstwy asfaltowe stały się niezwykle podatne, sprężyste, wytrzymałe zmęczeniowo, z jednoczesną dużą odpornością na koleinowanie. Niesie to za sobą wiele konsekwencji dla pracy układu warstw, w tym na sposób powstawania odkształceń krytycznych. Celem artykułu jest przedstawienie efektów zastosowania mieszanek asfaltowych z asfaltami wysokomodyfikowanymi typu HiMA (Highly Modified Asphalt) w różnych wariantach nawierzchni podatnych - z jedną, dwiema i trzema warstwami HiMA (full-HiMA). Do obliczeń trwałości zmęczeniowej wykorzystano autorską “metodę podobieństw”, która pozwala oszacować trwałości na podstawie relacji z wynikami zmęczenia uzyskanymi w laboratorium. Trwałość ze względu na deformacje strukturalnie obliczono klasycznie, wg równania Instytutu Asfaltowego. Wyniki wskazują, że wszystkie warianty z warstwami z HiMA prezentują z punktu widzenia trwałości zmęczeniowej lepsze wyniki niż wariant referencyjny z lepiszczami klasycznymi. Najkorzystniejszy okazał się układ z warstwą HiMA w ostatniej dolnej warstwie asfaltowej, łączący świetne właściwości zmęczeniowe mieszanki asfaltowej z HiMA, z wykorzystaniem większej sztywności warstwy wiążącej i ścieralnej z klasycznymi lepiszczami. Im więcej warstw z asfaltami wysokomodyfikowanymi HiMA, tym mniejsza trwałość, zarówno pod względem zmęczeniowym, jak i deformacji strukturalnych. Przyczyną takiego wyniku jest znacząco mniejsza sztywność warstw asfaltowych z HiMA (o około 30%) co przekłada się na wzrost ugięcia nawierzchni i odkształceń krytycznych. Dodatkowo, wyraźnie kształtuje się zależność, że im większa liczba warstw asfaltowych z HiMA - o mniejszej sztywności, tym większe znaczenie będzie miała trwałość ze względu na deformacje strukturalne a mniejsze trwałość zmęczeniowa. Niemniej jednak, stosowanie mieszanek asfaltowych z HiMA w więcej niż jednej warstwie ma swoje uzasadnienie w cechach funkcjonalnych, takich jak odporność na spękania niskotemperaturowe, odbite, koleinowanie itd., dzięki czemu nawierzchnia charakteryzuje się nie tylko dużą trwałością strukturalną, ale i użytkową. Ostatnim aspektem obliczeń było sprawdzenie efektu zamiany rodzaju mieszanki asfaltowej w podbudowie, z AC 22 na AC 16. Zamiana ta okazała się korzystna dla wszystkich analizowanych konstrukcji. Zmniejszyły się ugięcia oraz odkształcenia krytyczne, a zwiększyły się trwałości obliczeniowe zarówno ze względu na spekania zmęczeniowe, jak i na deformacje strukturalne.

16

Effect of multi-wall carbon nanotubes on the flexural performance of cement based composites

Huang Jun, Rodrigue Denis, Guo Peipei

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 21, no. 2

655--671

EN

In this work, multi-wall carbon nanotubes (MWCNT) are added (0–0.5 wt%) into a cement matrix to improve the flexural performance of the resulting nanocomposites. Under static testing, the compressive and flexural strengths were found to increase with MWCNT content with an optimum content of 0.2% and 0.1%, respectively, before decreasing because of dispersion problems (agglomeration). But it was observed that increasing the mixing time and adding silica fume improved the MWCNT dispersion. Under fatigue testing, similar trends were obtained with respect to MWCNT content as the maximum fatigue life was observed at 0.2%. A comparison between nano-silica and MWCNT reinforced concrete is also made showing that MWCNT provides better improvement at lower content. The MWCNT reinforced cement-based composite results were well fitted using linear regressions. Finally, a morphological analysis via scanning electron microscopy (SEM) was performed to explain the results based on the micro-mechanical mechanism of MWCNT reinforced composites.

17

Zastosowanie kompozytów w postaci monolitycznego rusztu i włókniny do zbrojenia warstw asfaltowych oraz ich wpływ na wzrost trwałości zmęczeniowej nawierzchni drogowych

Gołos Michał

Zeszyty Naukowo-Techniczne Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Komunikacji w Krakowie. Seria: Materiały Konferencyjne

|

2020

|

Nr 1 (120)

81--88

PL

Niniejszy artykuł omawia kwestię zastosowania szczególnego typu geosyntetyków, tzw. kompozytów jako warstw pośrednich w nawierzchniach asfaltowych. Autor zwraca uwagę na możliwości jakie dają kompozyty w postaci monolitycznego rusztu i włókniny do zwiększania trwałości zmęczeniowej nawierzchni drogowych. Artykuł omawia badania kompozytów przeprowadzone pod kątem wydłużenia czasu propagacji spękań zmęczeniowych, a także podejście projektowe, uwzględniające wpływ materiałów na wzrost trwałości zmęczeniowej warstw asfaltowych nawierzchni drogowych. Zasygnalizowano także kluczowe wymagania technologiczne dotyczące wbudowania kompozytów w warstwy asfaltowe.

18

Ocena trwałości zmęczeniowej metodą naprężeń efektywnych

Bernatowska Edyta, Ślęczka Lucjan

Inżynieria i Budownictwo

|

2020

|

R. 76, nr 1-2

67--70

PL

Trwałość zmęczeniowa elementów stalowych jest zazwyczaj wyznaczana z wykorzystaniem klasycznej metody naprężeń nominalnych. Przedstawiono jedną ze współczesnych metod oceny zmęczenia, bazującą na lokalnym stanie naprężenia uwzględniającym wpływ ich spiętrzenia. W tej metodzie stan naprężenia jest wyznaczany metodą elementów skończonych. W wielu przypadkach czyni to tę metodę bardziej wszechstronną.

EN

The fatigue life of steel elements is usually predicted by classical nominal stress method. The paper presents one of modern fatigue life approaches based on local state of stress, including stress raising effects. In this method the stress results are obtained from global analysis made by finite element. In many cases approach based on local method offers advantage of wider versatility.

19

O zwiększaniu trwałości zmęczeniowej połączeń spawanych

Raczak Angelika

Inżynieria i Budownictwo

|

2020

|

R. 76, nr 1-2

98--101

PL

Przedstawiono różne, najczęściej stosowane sposoby zwiększenia wytrzymałości zmęczeniowej połączeń spawanych. Zaproponowano wprowadzenie systemu ich klasyfikacji.

EN

Presented different, the most commonly used ways to improve the fatigue strength of welded joints. They proposed to introduce a classification system.

20

Jak zakres ugięcia sprężyn krążkowych wpływa na ich wydajność?

Leckfor John

Fastener : rynek elementów złącznych

|

2020

|

nr 2

24--25