Eurokod 2 podając podstawowe zasady projektowania konstrukcji żelbetowych, do opisu nośności na ścinanie, stosuje analogię kratownicową, w której krzyżulcami ściskanymi są pasma betonu między rysami a krzyżulcami rozciąganymi – zbrojenie w postaci strzemion lub prętów odgiętych. Zarówno w przypadku krzyżulców betonowych, jak i strzemion, możliwe jest przyjmowanie różnych kątów ich nachylenia względem głównego zbrojenia rozciąganego. Zagadnienie optymalizacji kątów nachylenia krzyżulców betonowych jest dobrze opisane w literaturze. Przedmiotem artykułu jest opis optymalizacji kątów nachylenia strzemion. Podano optymalne kąty nachylenia strzemion ze względu na otrzymywaną nośność na ścinanie odcinków wymagających zbrojenia na siłę poprzeczną. Podano również oszczędność stali wynikającą z pochylania strzemion oraz kąty, przy których występuje największa oszczędność. Kąty te nie pokrywają się z kątami występowania największej nośności.
EN
Eurocode 2, providing the basic principles of designing reinforced concrete structures, uses the truss analogy to describe the shear capacity, the compresion struts are conrtere between the cracks, and the tensile struts – reinforcement in the form of stirrups or bent bars. Both in the case of concrete and reinforcement struts, it is possible to design them at different angles to the main tensile reinforcement. The issue of optimizing the angles of concrete struts is well known in the literature. The topic of the paper is a description of the optimization of stirrup inclination angles. The optimal angles of inclination of the stirrups are given due to the shear capacity of sections requiring transverse force reinforcement. The savings in steel resulting from inclining the stirrups and the angles at which the greatest savings occur are also given. These angles do not coincide with the angles of the highest shear capacity.
This article presents contemporary methods for diagnosing corrosion damage in reinforced concrete structures. The first section provides a brief overview of traditional measurement methods used to assess the corrosion risk of reinforced concrete, including tests of concrete’s protective properties against reinforcement, corrosion probability tests, and polarisation tests of the corrosion rate of reinforcement in concrete. The second part of the article describes modern digital technologies that support the diagnosis of corrosion damage, including visual inspection using mixed reality and artificial intelligence, and remote inspection using drones. Additionally, the article describes a BIM model of the diagnosed structure allowing for the creation of a digital twin. This model integrates all classical and digital diagnostic tools.
PL
W artykule przedstawiono współczesne możliwości prowadzenia zaawansowanej diagnostyki uszkodzeń korozyjnych konstrukcji żelbetowych. W pierwszej części skrótowo omówiono standardowe metody pomiarowe, od dawna stosowane w ocenie zagrożenia korozyjnego żelbetu: badania właściwości ochronnych betonu względem zbrojenia, badania prawdopodobieństwa korozji i polaryzacyjne badania szybkości korozji zbrojenia w betonie. W drugiej, zasadniczej części artykułu scharakteryzowano nowoczesne technologie cyfrowe wspierające diagnostykę uszkodzeń korozyjnych: inspekcję wizualną z użyciem technologii rzeczywistości mieszanej i sztucznej inteligencji, a także zdalną inspekcję z wykorzystaniem dronów. Jako technologię integrującą wszystkie standardowe i cyfrowe narzędzia diagnostyczne opisano model BIM diagnozowanej konstrukcji, umożliwiający stworzenie cyfrowego bliźniaka.
The Model Code for Service Life Design developed by the European FIB organization, provides a method for ensuring the durability of designed reinforced concrete structures based on meeting the conditions defining the reinforcement depassivation limit state. The article presents the principles of this design procedure for concrete carbonation and chloride-induced degradation. The required thickness of the reinforcement cover is determined according to the diffusion equation, while the characteristics of the material are included in the coefficients used in the equation. These coefficients are determined based on the results of accelerated tests, a statistical description of the behaviour of concrete in the expected environment, and climatic conditions at the location of the erected structure.
PL
W ramach europejskiej organizacji FIB opracowano Model Code for Service Life Design, w którym opisano metodę zapewnienia trwałości projektowanym konstrukcjom żelbetowym na podstawie spełnienia warunków stanu granicznego depasywacji zbrojenia. W artykule przedstawiono zasady tego postępowania projektowego w przypadku karbonatyzacji betonu i działania chlorków. Wymaganą grubość otuliny zbrojenia określa się zgodnie z rozwiązaniem równania dyfuzji, natomiast charakterystyki materiałowe są ujęte we współczynnikach do obliczeń. Współczynniki te wyznacza się na podstawie wyników przyśpieszonych badań, statystycznego opisu zachowania się betonu w przewidywanym środowisku oraz informacji o warunkach klimatycznych w miejscu lokalizacji wznoszonego obiektu.
The paper presents an original proposal to assess the safety of internal panel elements in buildings implemented in the systemic structural systems of a large panel. The publication, based on the author's shell model of the large-panel building structure, presents an innovative method of assessing the impact of imperfection in internal panel elements on the safety of buildings erected on the basis of industrialized structural systems.
Concrete and reinforced concrete structures are subjected to chloride corrosion, which can shorten their service life and safety of use. Reliability and safety prediction of concrete structures is a crucial task for optimizing their life cycle design and maintenance and for minimizing their life cycle costs. In the paper a probabilistic analysis of concrete durability in structural members is presented. Two methods: simplified-probabilistic and full-probabilistic have been applied for modelling chloride-induced corrosion in concrete structures. The uncertainty of the key parameters including surface chloride concentration, chloride threshold, cover depth and diffusion coefficient, which govern the chloride ingress into concrete and corrosion of reinforcing steel have been analyzed. A case study of a reinforced concrete bridge has been used to illustrate the capability and efficiency of these probabilistic methods in modeling the uncertainty and predicting the time-dependent probability of corrosion. FREeT-D and ProCAAT software have been used for the analysis.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Advancement of the novel strengthening method improvement including electromagnetic interference (EMI) shielding and structural performance is of utmost importance and essential in reinforced concrete structures. The purpose of this study is to present a state-of-the-art review of methods used in the effective strengthening of conductive concrete and conductive grid-strengthened RC structures. There have been novel experiments into the development of conductive concrete that can be used as both an effective external load and EMI shielding. While most of the literature focuses on developing conductive concrete that is used in casting RC structures, a few researchers have focused on developing RC structures strengthening resistance to external loads and EMI. Using this conductive concrete to strengthen RC structures is insufficient and would require additional conductive grids. This paper reviews such novel strengthening materials that have been developed to shield against external loads and EMI. Numerous research claim that using one type of conductive material to improve the SE of reinforced concrete structures is insufficient and additional conductive materials are necessary. Shielding effectiveness values exceed the standard requirement only when using fully fabricated fiber-reinforced concrete strengthened by the metallic grid. Furthermore, the review emphasizes the type of conductive materials used in the RC structures strengthening to achieve adequate SE as described standards.
Thermal hardening is widely used nowadays for modification of steel bar properties and obtaining effective reinforcing material. Strength and deformation characteristics of thermally hardened reinforcement is the complex indicator of reinforcement efficiency. Therefore, reliable assessment of physico-mechanical characteristics of thermally hardened rebar is topical and important issue. This article is intended to the analysis of physico-mechanical characteristics of thermally hardened rebar on the basis of experimental data. Thorough statistical processing of experimental data was made and specific features of strength parameters were identified. Analytical model of strength characteristics is proposed, which enables to take into account inhomogeneous strength properties of the rebar along its cross-section. It could be stated that assessment of physico-mechanical characteristics of thermally hardened rebar is topical and important issue, which is the prospective area of further research.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Protective coating of reinforcement extends the period of safe use of reinforced concrete structures. However, the available literature does not present any methods for reliable evaluation of extended durability of concrete members with galvanized reinforcement compared with conventional rebars without any protection. This paper proposes a simple method of comparative evaluation of durability on the basis of corrosion current density in the function of time measured with polarization (LPR and EIS) methods. After converting distribution of corrosion current density into distribution of corrosion rate CR indicator, accumulated corrosion loss of zinc coating on a rebar was determined by numerical integration of the surface under the distribution of the CR indicator in the function of time. Then, as further corrosion rate of zinc coating was predicted until dissolution of its thinnest fragment, the extended durability of reinforced concrete member was estimated. This extended time was a result of applying the protective coating of reinforcement in the form of hot-dip galvanisation.
PL
W wyniku zastosowania ochrony powłokowej zbrojenia w konstrukcjach żelbetowych istotnie wydłuża się okres ich bezpiecznego użytkowania. W literaturze przedmiotu nie wskazuje się jednak sposobów miarodajnej oceny wzrostu trwałości elementów betonowych z ocynkowanym zbrojeniem w porównaniu z tradycyjnie wykonywanymi elementami z prętami, w wypadku których nie zastosowano żadnej ochrony. W artykule zaproponowano prosty sposób porównawczej oceny trwałości na podstawie realizowanych w funkcji czasu pomiarów gęstości prądu korozyjnego metodami polaryzacyjnymi (LPR i EIS). Po przeliczeniu rozkładów gęstości prądu korozyjnego na rozkłady wartości wskaźnika szybkości korozji CR sumaryczny ubytek korozyjny powłoki cynkowej na pręcie zbrojeniowym wyznaczono przez numeryczne całkowanie powierzchni pod rozkładem wskaźnika CR w funkcji czasu. Następnie, prognozując dalszą szybkość korozji powłoki cynkowej do momentu roztworzenia jej najcieńszego fragmentu, oszacowano czas wydłużenia trwałości elementu żelbetowego dzięki zastosowaniu ochrony powłokowej zbrojenia w formie ogniowej powłoki cynkowej.
Carbon fiber reinforced polymers (CFRP) have been widely used for retrofitting of reinforced concrete members over the past three decades. This study presents the experimental results of four reinforced concrete beams retrofitted with CFRP and tested under four point monotonic loading. CFRP strips (Sika Carbo-Dur S812) and wraps (Sika-Wrap 230C) were used in two different patterns to evaluate their effect on the flexural behavior of RC beams. Two beams were first tested until their ultimate capacity, retrofitted with the application of CFRP and re-tested again, and two beams were retrofitted before the application of any load. The CFRP strips provided in the middle one-third of the span with U-shaped anchorage at the ends enhanced the capacity of beams up to 15 percent. The stiffness of the beams were significantly increased as demonstrated by smaller displacement at the ultimate load. However, the CFRP wraps provided without the anchorage didn’t enhance the strength due to pre-mature debonding.
It is implemented the method of normal rectangular sections slab (shell) reinforced concrete elements strength calculating with flat eccentric tensile strength using the deformation m ethod. The results of the calculation are analyzed for the case of eccentric tension with small eccentricities with varying next parameters: the height of the cross section and the reinforcement coefficient. It is investigated the character of diagrams condition change of section “N - εc(1)” at gradual change of the stress-strain state from eccentric to the central tension. It is revealed that when the eccentricity of external forces decreases, the compressed zone of concrete decreases until its complete disappearance, and at rather small values of eccentricities of force application the balance between external and internal forces cannot be found by the method of current norms. An equilibrium is found between internal and external forces only at a two-digit diagram of the distribution of relative longitudinal deformations (in the case of a compressed zone). Variants of the given problem decision without considerable loss of calculations accuracy are offered, the most expedient of which is transition to algorithm of calculation by a method of limiting efforts. It was accepted as the basic in the previous building norms. The results of numerical calculations performed in the software complex “Lira-CAD” and the corresponding mathematical modeling confirmed the rationality and allowable accuracy of further calculations by this method.
The article analyses the impact of modeling the cross-section of two-nave and two-storey reinforced concrete frame with dimensions: 18.0 m × 32.0 m as a bars on the results of bending moments, the value of elastic deflection and dimensioning of reinforcement due to bending. Six options were considered: a beam as a rectangular section and five T-beam variants with different definition of effective flange width. The differences in obtained results were commented. Conclusions useful for the designing of reinforced concrete structures were presented. The procedure for determining the effective flange width in the context of PN-EN 1992-1-1:2008 and PN-B 03264:2002 standards with a commentary on the use of effective flange width in calculations and construction of reinforcement in reinforced concrete structures were described. Brief description of determining the reinforcement due to bending according to simplified method given in PN-EN 1992-1-1:2008 was presented. In addition, the standard formula for determining the minimum cross sectional area of reinforcement (9.1N) in PN-EN 1992-1-1:2008 with a proposal for its strict determination for the T-beam with a flange in the tensile zone was analyzed.
PL
W artykule przeanalizowano wpływ modelowania przekroju rygla dwunawowej, dwukondygnacyjnej ramy żelbetowej o wymiarach: 18,0 m × 32,0 m za pomocą elementów prętowych na wyniki momentów zginających, wartość ugięcia sprężystego oraz wymiarowanie zbrojenia z uwagi na zginanie. Rozważono sześć możliwości: rygiel jako belka prostokątna oraz pięć wariantów belki teowej z różną definicją szerokości efektywnej. Skomentowano różnice w otrzymanych wynikach oraz przedstawiono wnioski przydatne do projektowania konstrukcji żelbetowych. Opisano procedurę wyznaczenia szerokości współpracującej półki przekroju teowego ze środnikiem w ujęciu norm PN-EN 1992-1-1:2008 oraz PN-B 03264:2002 wraz z komentarzem odnośnie wykorzystania szerokości efektywnej w obliczeniach i przy konstruowaniu zbrojenia w konstrukcjach żelbetowych. Przedstawiono w skrócie wyznaczenie zbrojenia z uwagi na zginanie metodą uproszczoną zgodnie z założeniami PN-EN 1992-1-1:2008. Dodatkowo analizie poddano normowy wzór na wyznaczenia minimalnego pola przekroju zbrojenia rozciąganego (9.1N) w PN-EN 1992-1-1:2008, z propozycją jego ścisłego wy-znaczenia dla przypadku przekroju teowego z półką w strefie rozciąganej.
This article deals with the issue of the bond between concrete and reinforcement. The bond is crucial for reinforced concrete elements because it is possible to transfer forces (stresses) from concrete to the reinforcement. Basic information related to the cooperation of concrete and rebars was recalled in the article. Selected issues concerning theoretical and numerical analysis as well as experiments of the bond phenomenon were presented. The article also proposes its own concept of experimental studies on the bond on two types of specimens: so-called short specimen and large specimen that will be subjected to pull-out tests. The described concept is ultimately to form the basis for creating a numerical model, enabling the simulation of bond in various reinforced concrete elements, calibrated based on the results of experimental studies.
PL
Artykuł dotyczy zagadnienia przyczepności między betonem i prętami zbrojeniowymi. Przyczepność ma kluczowe znaczenie dla elementów żelbetowych, ponieważ dzięki niej możliwe jest przeniesienie sił (naprężeń) z betonu na zbrojenie. W artykule przypomniano podstawowe informacje dotyczące współpracy betonu i prętów zbrojeniowych. Przedstawiono wybrane zagadnienia z analizy teoretycznej i numerycznej oraz eksperymentów dotyczących zjawiska przyczepności. W artykule zaproponowano również własną koncepcję badań doświadczalnych przyczepności na dwóch typach próbek: tzw. próbce krótkiej i próbce długiej, które zostaną poddane testom pull-out. Opisana koncepcja ma docelowo stanowić podstawę do stworzenia modelu numerycznego, umożliwiającego symulację przyczepności w różnych elementach żelbetowych, skalibrowanego na podstawie wyników z badań eksperymentalnych.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The article presents an analysis of the influence of the demolition process on the environmental impact of a reinforced concrete structure, based on recycled concrete aggregate (RCA). Two aggregate production scenarios, varied in terms of the scope, were adopted and the contribution of RCA to the total environmental impact as well as the influence of demolition on the environmental performance of RCA were determined. The NONROAD model was used in the research as a tool for calculating the emissions generated by the equipment used for the processing of construction debris. Environmental impacts were assessed on the basis of the Ecopoint value. Despite the large quantity of aggregate in the concrete mixture, it did not constitute a significant environmental impact. However, demolition was the dominant process in the production of recycled concrete aggregate and it is reasonable to consider this process in an environmental analysis.
PL
W artykule przedstawiono analizę wpływu procesu rozbiórki na oddziaływania środowiskowe konstrukcji żelbetowej, do wykonania której zastosowano kruszywo z recyklingu betonu. Przyjęto dwa scenariusze produkcji kruszywa zróżnicowane pod względem zakresu i ustalono udział kruszywa w oddziaływaniach całkowitych konstrukcji oraz wpływ rozbiórki na efektywność środowiskową kruszywa. W badaniach wykorzystano model NONROAD jako narzędzie umożliwiające ustalenie emisji generowanych przez sprzęt służący do pozyskania i przetwarzania gruzu budowlanego. Oddziaływania środowiskowe oceniono na podstawie wartości wskaźnika Ecopoint. Pomimo przeważającej w stosunku do pozostałych składników ilości kruszywa w mieszance betonowej nie generuje ono istotnych oddziaływań środowiskowych. Sama rozbiórka jest natomiast procesem dominującym w produkcji kruszywa i zasadne jest uwzględnianie jej w analizie środowiskowej.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Economic development urges design engineers to search for alternative structural materials enabling the fast erection of structures without incurring high investment costs and, afterwards, high running costs. Reinforcement bars are indispensable elements to most civil engineering structures. The article presents information concerned with composite rebars, i.e. their mechanical and physical properties, production technologies and application areas as well as compares composite rebars with their steel equivalents.
PL
Rozwój gospodarczy skłania konstruktorów do poszukiwania alternatywnych materiałów konstrukcyjnych umożliwiających wznoszenie konstrukcji w możliwie krótkim czasie, przy niskich kosztach inwestycyjnych. Natomiast inwestorzy zwracają również uwagę na koszty eksploatacyjne. Niezbędnym elementem większości konstrukcji są pręty zbrojeniowe. W artykule przedstawiono informacje dotyczące prętów zbrojeniowych kompozytowych. Przybliżono własności mechaniczne i fizyczne prętów, technologie produkcji oraz obszary zastosowania. Ponadto porównano pręty kompozytowe z prętami stalowymi.
Linear, nonlinear and test comparison analyses of flat plate slabs with shear reinforcement are presented in the article. Analyses of slabs with and without shear reinforcement by nonlinear simulations are introduced. The calculations of slabs without and with 0.16 m eccentricities were performed. For analyses finite element method were used. Design models of flat slab with column by “Lira SAPR” software were carried out. After the calculations whole results with experimental investigations were compared. The comparison analyses were shown, that presence of shear reinforcement far increase the capacity of slabs. Furthermore, the presence of shear reinforcement depends on eccentricity increases the axial force approximately 25%. Moreover, the difference between tests and nonlinear analyses results are about 6.4%.
PL
W artykule przedstawiono liniowe, nieliniowe i doświadczalne analizy porównawcze płaskich płyt stropowych ze zbrojeniem na ścinanie. Przeprowadzono analizy płyt ze wzmocnieniem i bez zbrojenia z wykorzystaniem symulacji nieliniowych. Wykonano obliczenia płyt bez mimośrodów i z mimośrodami 0,16 m. Do analiz wykorzystano metodę elementów skończonych. Wykonano modelowanie płaskiej płyty ze słupem za pomocą oprogramowania "Lira SAPR". Po zakończeniu obliczeń porównano wyniki z badaniami eksperymentalnymi. Analizy porównawcze wykazały, że obecność zbrojenia na ścinanie znacznie zwiększa zdolność płyt do przenoszenia obciążeń. Ponadto obecność zbrojenia na ścinanie zależy od mimośrodowości, a siła osiowa wynosi około 25%. Co więcej, różnica pomiędzy testami i wynikami analiz nieliniowych wynosi około 6,4%.
The paper presents the problems concerning the principles of developing expertise and performing tests on reinforced concrete structures. The situations that justify the need to provide expertise, the subject of which are constructions made of reinforced concrete, are described. A layout of the content of expertise that is usually adopted in practice has been included and commented on. The basic principles that should be followed when diagnosing the structures in question are provided. The available diagnostic methods and techniques, including non-destructive and semi non-destructive ones, are reviewed. This review is enriched with classifications that facilitate the selection of specific methods for individual diagnostic needs. In addition, useful literature with regards to the discussed topic has been indicated.
PL
W artykule przedstawiono problematykę dotyczącą zasad wykonywania ekspertyz i badań konstrukcji żelbetowych. Przybliżono sytuacje uzasadniające potrzebę sporządzania ekspertyz, których przedmiotem są konstrukcje wykonane z betonu zbrojonego. Zamieszczono i skomentowano, przyjmowany zazwyczaj w praktyce układ treści ekspertyzy. Podano podstawowe zasady, których należy przestrzegać podczas diagnozowania przedmiotowych konstrukcji. Dokonano przeglądu dostępnych metod i technik diagnostycznych, w tym nieniszczących i seminieniszczących. Przegląd ten wzbogacono klasyfikacjami ułatwiającymi dobory odpowiednich metod do konkretnych potrzeb diagnostycznych. Ponadto wskazano przydatną w rozpatrywanym temacie literaturę.
The paper presents an analysis of the dynamic load capacity of a dynamically loaded rectangular reinforced-concrete deep beam made of high-strength materials, including the physical nonlinearity of the construction materials: concrete and reinforcing steel. The solution was acquired with the use of the method presented in [15]. The dynamic load capacity of the reinforced concrete beam was determined. The results of numerical solutions are presented, with particular emphasis on the impact of the very high strength of concrete and steel on the reinforced concrete beam’s dynamic load capacity. The work confirmed the correctness of the assumptions and deformation models of concrete and steel as well as the effectiveness of the methods of analysis proposed in the paper [1, 15] for the problems of numerical simulation of the behaviour of reinforced concrete deep beams under dynamic loads.
PL
W pracy przedstawiono analizę dynamicznej nośności prostokątnych tarcz żelbetowych wykonanych z materiałów o bardzo wysokiej wytrzymałości obciążonych dynamicznie z uwzględnieniem fizycznych nieliniowości materiałów konstrukcyjnych: betonu i stali zbrojeniowej. Rozwiązanie otrzymano na podstawie metody zaprezentowanej w pracy [15]. Wyznaczono dynamiczną nośność tarczy żelbetowej. Przedstawiono wyniki rozwiązań numerycznych ze szczególnym uwzględnieniem wpływu bardzo wysokiej wytrzymałości betonu i stali na dynamiczną nośność tarczy żelbetowej. Wykazano poprawność przyjętych założeń i modeli odkształcenia betonu i stali oraz efektywność metody analizy proponowanej w pracy [1, 15] dla problemów numerycznej symulacji zachowania tarcz żelbetowych.
This work demonstrates an analysis of the displacement state of rectangular concrete deep beams made of very high strength concrete grade C300 under a dynamic load, including the physical nonlinearity of construction materials: concrete and reinforcing steel. The analysis was conducted with the method presented in [1]. Numerical solution results are presented with particular reference to the displacement state of a rectangular concrete deep beam. The work confirmed the accuracy of the assumptions and deformation models of concrete and steel as well as the effectiveness of the methods of analysis proposed in the paper [1] for the problems of numerical simulation of the behaviour of reinforced concrete deep beams under dynamic loads. A comparative analysis was conducted on the effect of the high-strength concrete and the steel of increased strength on the displacement of a grade C300 concrete deep beam vs. the results produced in [10] for grade C100 and C200 concrete deep beams.
PL
W pracy przedstawiono analizę stanu przemieszczenia prostokątnych tarcz żelbetowych wykonanych z betonu bardzo wysokiej wytrzymałości klasy C300 obciążonych dynamicznie z uwzględnieniem fizycznych nieliniowości materiałów konstrukcyjnych: betonu i stali zbrojeniowej. Analiza została przeprowadzona na podstawie metody zaprezentowanej w pracy [1]. Przedstawiono wyniki rozwiązań numerycznych ze szczególnym uwzględnieniem stanu przemieszczenia tarczy. Wykazano poprawność przyjętych założeń i modeli odkształcenia betonu i stali oraz efektywność metody analizy proponowanej w pracy [1] dla problemów numerycznej symulacji zachowania tarcz żelbetowych. Przeprowadzono analizę porównawczą wpływu betonu wysokiej wytrzymałości i stali podwyższonej wytrzymałości na przemieszczenia tarczy poprzez porównanie uzyskanych wyników dla tarczy z betonu C300 z wynikami uzyskanymi dla tarczy żelbetowej wykonanej z betonu C100 i C200.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.