Search
Department of Engineering Structures
Publications
Filters
total: 1117
displaying 1000 best results Help
Catalog Publications
Year 2024
-
Discrete element method modelling of elastic wave propagation in a meso-scale model of concrete
PublicationThis paper deals with the accurate modelling of ultrasonic wave propagation in concrete at the mesoscopic level. This was achieved through the development of a discrete element method (DEM) model capable of simulating elastic wave signals comparable to those measured experimentally. The main objective of the work was to propose a novel methodology for constructing a meso-scale model of concrete dedicated to the analysis of elastic...
Year 2023
-
A novel DEM-based pore-scale thermal-hydro-mechanical model for fractured non-saturated porous materials
PublicationDo propagacji pęknięć wykorzystano nowy oparty na DEM, termiczno-hydromechaniczny model dwufazowego przepływu płynu w skali porów rozszerzony o wymianę ciepła w nienasyconych materiałach porowatych o małej porowatości. Wykonano obliczenia numeryczne dla kohezyjnych próbek ziarnistych przy użyciu DEM w pełni sprzężonego z CFD (opartego na sieci przepływu płynu) i wymianą ciepła, który zintegrował mechanikę dyskretną z mechaniką...
-
Modelling hydraulic and capillary-driven two-phase fluid flow in unsaturated concretes at the meso-scale with a unique coupled DEM-CFD technique
PublicationThe goal of the research was to demonstrate the impact of thin porous interfacial transition zones (ITZs) between aggregates and cement matrix on fluid flow in unsaturated concrete caused by hydraulic/capillary pressure. To demonstrate this impact, a novel coupled approach to simulate the two-phase (water and moist air) flow of hydraulically and capillary-driven fluid in unsaturated concrete was developed. By merging the discrete...
Year 2022
-
Analiza możliwości rozwoju Mieszkalnych Obiektów Pływających (MOP) w aspekcie czynników środowiskowych
PublicationW publikacji przestawiono wyniki badań dotyczących możliwości rozwoju Mieszkalnych Obiektów Pływających (MOP), popularnie nazywanych Domami Na Wodzie (DNW) z uwzględnieniem wpływu czynników środowiskowych. Badanie potencjalnych kierunków rozwoju MOP w aspekcie czynników środowiskowych przeprowadzone zostało z zastosowaniem metody Scenariuszy Stanów Otoczenia dla scenariusza optymistycznego, pesymistycznego i najbardziej prawdopodobnego....
-
Experimental and numerical investigations on RC beams with stirrups scaled along height or length.
PublicationBelki żelbetowe (RC) ze zbrojeniem poprzecznym (strzemiona) poddane czteropunktowemu zginaniu zostały zbadane eksperymentalnie i numerycznie. Belki były skalowane wzdłuż wysokości lub długości. Były przezbrojone, aby uniknąć płynięcia zbrojenia podłużnego. W pierwszej kolejności przeprowadzono badania laboratoryjne na belkach żelbetowych ze strzemionami. Ze względu na brak podobieństwa geometrycznego zaobserwowano dwa odrębne tryby...
-
Limits of enhanced of macro- and meso-scale continuum models for studying size effect in concrete under tension
PublicationThe paper investigates a mechanical quasi-static size effect in concrete during splitting tension at the macro- and meso-level. In experiments, five different diameters of cylindrical concrete specimens were tested. Twodimensional plane strain finite element (FE) simulations were carried out to reproduce the experimental size effect. The size effect in experiments by Carmona et al. was also simulated. Two enhanced continuum concrete...
-
Modelling of Longitudinal Elastic Wave Propagation in a Steel Rod Using the Discrete Element Method
PublicationThe paper deals with the issue of modelling elastic wave propagation using the discrete element method (DEM). The case of a longitudinal wave in a rod with a circular cross-section was considered. A novel, complex algorithm consisting of the preparation of models and simulation of elastic waves was developed. A series of DEM models were prepared for simulations, differing in discretisation and material parameters. Additional calculations...
-
Prediction of fracture toughness in fibre-reinforced concrete, mortar, and rocks using various Machine learning techniques
PublicationMachine Learning (ML) method is widely used in engineering applications such as fracture mechanics. In this study, twenty different ML algorithms were employed and compared for the prediction of the fracture toughness and fracture load in modes I, II, and mixed-mode (I-II) of various materials, including fibre-reinforced concrete, cement mortar, sandstone, white travertine, marble, and granite. A set of 401 specimens of “Brazilian...
-
SFEM Analysis of Beams with Scaled Lengths including Spatially Varying and Cross-Correlated Concrete Properties
PublicationThis paper presents the results obtained for plain concrete beams under four-point bending with spatially varying material properties. Beams of increasing length but constant depth were analyzed using the stochastic finite element method. Spatial fluctuation of a uniaxial tensile strength, fracture energy and elastic modulus was defined within cross-correlated random fields. The symmetrical Gauss probability distribution function...
-
Size effect at aggregate level in microCT scans and DEM simulation – Splitting tensile test of concrete
PublicationThe paper describes an experimental and numerical study of size effect on concrete cylindrical specimens in splitting tensile test. Own experimental campaign was performed on specimens with 5 various diameters from D = 74, 105, 150, 192 and 250 mm with hardboard loading strips (distributed load according to standard methods) scaled proportionally to the specimen diameter. The crack opening-control system was applied to obtain the...
Year 2021
-
3D DEM SIMULATIONS OF BASIC GEOTECHNICAL TESTS WITH EARLY DETECTION OF SHEAR LOCALIZATION.
PublicationW artykule przedstawiono rezultaty numeryczne dla podstawowych testów geotechnicznych: testu trójosiowego ściskania oraz w aparacie bezpośredniego ścinania dla piasku bez kohezji. Wszystkie testy zostały wykonane w 3D, a piasek został wymodelowany w postaci kulek wraz z momentami symulującymi nieregularny kształt ziarna. Podczas badań sprawdzono wpływ parametrów fizycznych (m. in. początkowy wskaźnik porowatości, obciążenie pionowe...
-
3D DEM simulations of monotonic interface behaviour between cohesionless sand and rigid wall of different roughness
PublicationArtykuł omawia wyniki metodą elementów dyskretnych (DEM) dotyczace zachowania się strefy kontaktu między bezkohezyjnym piaskiem a sztywną scianą o różnej szorstkości. Obliczenia wykonano dla dla różnej wysokości, nachylenia i rozstawu rowków wzdłuż sciany, które symulowały jej szorstkość. W symulacjach zmieniano dodatkowo ciśnienie pionowe i początkowy wskaźnik porowatosci piasku. Nacisk położono na wpływ szorstkości na mobilizowany...
-
A 95-Year-Old Concrete Arch Bridge: From Materials Characterization to Structural Analysis
PublicationThe structural analysis of a 95-year-old concrete arch bridge located in Jagodnik (Poland) is performed in this paper, in order to check its behavior under today’s traffic loads. The mechanical properties of both the concrete and the reinforcement are investigated by testing cores and bar stubs extracted from the bridge. Structural analysis confirms that the bridge meets today’s load requirements in terms of bearing capacity, serviceability...
-
A dynamic vehicle-bridge model based on the modal identification results of an existing EN57 train and bridge spans with non-ballasted tracks
PublicationThis paper addresses the methodology of the bridge-vehicle dynamic model definition based on the free response measurements of an existing train and existing bridge spans. In the case of the railway vehicle, the methodology uses the impulse excitations of a single car by means of the wedge method. In the case of the bridge spans, free responses are collected after the passages of trains. The global modal parameters (frequencies...
-
Analysis of Failure Mechanism in Joints with Positive Eccentricity in CFS Truss
PublicationThe paper presents studies concerning the load-bearing capacity of truss joints with a positive eccentricity resulting from the arrangement of geometric members and the failure mechanisms observed in the joints. Based on the previously conducted experimental study, a numerical model of the tested fragment of the CFS truss with eccentricity in the joint was created and validated. All structural details of the tested truss and the...
-
Analytical approach for membrane action in laterally-restrained reinforced concrete square slabs under uniformly distributed loads
PublicationLaterally-restrained reinforced concrete slabs can mobilise compressive membrane action and subsequent tensile membrane action under extreme loading conditions, thereby enhancing the load resistance under uniformly distributed loads. Previous analytical study focuses primarily on tensile membrane action in simply-supported slabs. This paper describes an analytical approach for membrane action in laterally-restrained square slabs....
-
Application of advanced spectroscopic methods in the assessment of the leachability degree of hazardous elements from the matrix of cellular concretea
PublicationDue to its structure, autoclaved cellular concrete exhibits good insulating properties with relatively high compressive strength values. It is increasingly used in construction because of its economic attractiveness. Autoclaved cellular concrete is mainly used in interior structure layers, and therefore its potential exposure to heavy metal leaching from the matrix may be related to the presence of a high pH medium from other materials...
-
Axial capacity of steel built-up battened columns
PublicationThis paper deals with the numerical investigation aimed to study the axial capacity of pin-ended steel built-up columns. Three methods of calculating forces in chords and batten, taking into account the material and geometric imperfections specified in the Eurocode 3 are considered. The aim of this study was to compare different methods allowing the calculation of the column load capacity and determine a simpler and faster method...
-
Biomass in biogas production: Pretreatment and codigestion
PublicationGlobally, there is increasing awareness that the implementation of ‘waste to energy’ technology is one of the best means to achieve sustainable energy development. The most popular approach is the conversion of organic-rich compounds into clean and renewable products by anaerobic digestion (AD). Biogas can be produced from agricultural residues, municipal/industrial biowastes, and sustainable biomass, especially materials that...
-
Błedy realizacji prac remontowych przyczyną uszkodzeń wilgotnościowych zabytkowego budynku sali BHP w Gdańsku
PublicationW artykule przedstawiono opis uszkodzeń wilgotnościowych występujących w historycznym budynku sali VBHP w Gdańsku po zakończeniu prac związanych z jego remonem opraz opisano zakres podjętych prac naprawczych
-
Bypass kolejowy dla wiaduktu łukowego i kratownicowego w ciągu modernizowanej linii kolejowej E59 na odcinku Wronki – Dobiegniew
PublicationW artykule przedstawiono realizacje bypassu kolejowego, zlokalizowanego nieopodal miejscowości Krzyż Wielkopolski w ciągu linii kolejowej E59 na skrzyżowaniu z linią kolejową 203. Wariantowa analiza kilku zaproponowanych rozwiązań wykazała, ze wykonstruowanie bypassu na czas prowadzenia prac modernizacyjnych pozwoli na utrzymanie ciągłości ruchu kolejowego, nie stworzy nadmiernych problemów podróżnym, a jednocześnie pozwoli na...
-
Cable-stayed bridges. Basic static schemes
PublicationThe paper presents an overview of shaping of cable-stayed bridges. Historical background, basic static sketches and overview of selected bridges are included. Selected natural solutions and interesting unrealized projects were presented. Basic ideas and most important principals are discussed. The examples and sketches were given an author's comment. Static diagrams of two pylon structures with three variants of the arrangement...
-
Case study of water vapour transmission properties of EPDM façade membranes
PublicationThis research aimed to investigate the water vapour transmission properties of chosen EPDM membranes applied in façade and window systems under laboratory tests. The applied procedure included in national and international standards utilized for the laboratory tests of water vapour transmission properties of EPDM membrane is described. Two main types (outside and inside types) of EPDM membranes are laboratory tested. The authors...
-
CFFT columns in road through railroad crossings
PublicationThere were 12801 road through railroad one-level crossings in Poland in 2018. 215 accidents happened at them in 2018. In order to increase safety in rail and road traffic two-level crossings should be used. They are definitely safer and make the traffic more smooth. In the design and construction of two-level intersections of railway and road or path columns of circular cross-section are often used. They can be successfully replaced...
-
Charakterystyka materiałowo-technologiczna oraz proces degradacji posadzek betonowych typu lastrico
PublicationW artykule przedstawiono wybrane zagadnienia materiałowe i technologiczne dotyczące posadzek typu lastrico. Opisany został proces degradacji warstwy wierzchniej posadzki lastrico. Szczególną uwagę zwrócono na wpływ specyfiki tego rodzaju posadzki na sposób oceny ich stanu technicznego.
-
Chemical, Physical, and Mechanical Properties of 95-Year-Old Concrete Built-In Arch Bridge
PublicationThis research aimed to determine the durability and strength of an old concrete built-in arch bridge based on selected mechanical, physical, and chemical properties of the concrete. The bridge was erected in 1925 and is located in Jagodnik (northern Poland). Cylindrical specimens were taken from the side ribs connected to the top plate using a concrete core borehole diamond drill machine. The properties of the old concrete were...
-
Comparative 3D DEM simulations of sand–structure interfaces with similarly shaped clumps versus spheres with contact moments.
PublicationThree-dimensional simulations of a monotonic quasi-static interface behaviour between initially dense cohesionless sand and a rigid wall of different roughness during tests in a parallelly guided direct shear test under constant normal stress are presented. Numerical modelling was carried out by the discrete element method (DEM) using clumps in the form of convex non-symmetric irregularly shaped grains. The clumps had an aspect...
-
Effect of gas content in macropores on hydraulic fracturing in rocks using a fully coupled DEM/CFD approach
PublicationW pracy skupiono się na wpływie zawartości gazu w makroporach skał na proces szczelinowania hydraulicznego. Proces został zasymulowany przez połączenie metody elementów dyskretnych (DEM) z obliczeniową dynamiką płynów (CFD) w ramach dwuwymiarowych (2D) warunków izotermicznych. Mechaniczne zachowanie skały zostało zasymulowane za pomocą DEM, a CFD została wykorzystana do opisu zachowanie przepływu laminarnego, dwufazowego płynu...
-
Enviromental factors az the elements determingthe development of floating homes
PublicationThe popularity of Floating Homes in Western Europe and North America is noticeable. The interest in thesefacilities in Poland is also constantly growing. The popularity of Floating Homes is due to climate change, risingland prices and population density in city centers. However, environmental factors play a significant role in theirdevelopment. The publication presents the results of research on the impact of environmental factors...
-
Finite element analysis on failure of reinforced concrete corner in sewage tank under opening bending moment
PublicationW artykule omówiono mechanizm uszkodzenia żelbetowego zbiornika ściekowego w narożniku ściany, który uległ uszkodzeniu podczas próby wypełnienia na skutek nadmiernych przemieszczeń poziomych ścian pod wpływem otwierającego momentu zginającego. Aby wyjaśnić przyczyny awarii, przeprowadzono kompleksowe obliczenia metodą elementów skończonych (MES) żelbetowego zbiornika w warunkach odkształcenia płaskiego. Beton zamodelowano za pomocą...
-
Impact of Geometrical Imperfections on Estimation of Buckling and Limit Loads in a Silo Segment Using the Vibration Correlation Technique
PublicationThe paper examines effectiveness of the vibration correlation technique which allows determining the buckling or limit loads by means of measured natural frequencies of structures. A steel silo segment with a corrugated wall, stiffened with cold-formed channel section columns was analysed. The investigations included numerical analyses of: linear buckling, dynamic eigenvalue and geometrically static non-linear problems. Both perfect...
-
Improvement of the Chimney Effect in Stack Ventilation
PublicationThe article is focused on the airflow in a ventilation system in a building. The work examines the methods which enhance the chimney effect. In this paper, three cases with different chimneys were analyzed for the full-scale experiment. These cases were characterized by different geometrical and material parameters, leading to differences in the intensity of the ventilation airflow. The common denominator of the cases was the room...
-
Influence of effective width of flange on calculation and reinforcement dimensioning of beam of reinforced concrete frame
PublicationThe paper analyses the influence of modelling the cross-section of a beam in two-storey reinforced concrete frame of industrial warehouse with dimensions: 18.0 m × 32.0 m using bar elements on the results of bending moments, the value of elastic deflection and the dimensioning of reinforcement due to bending. Six options were considered: a beam as a rectangular section and five T-beam variants with different definitions of effective...
-
Measurements of Thermal Conductivity of LWC Cement Composites Using Simplified Laboratory Scale Method
PublicationThe implementation of low-energy construction includes aspects related to technological and material research regarding thermal insulation. New solutions are sought, firstly, to reduce heat losses and, secondly, to improve the environment conditions in isolated rooms. The effective heat resistance of insulating materials is inversely proportional to temperature and humidity. Cement composites filled with lightweight artificial...
-
Micro-modelling of shear localization during quasi-static confined granular flow in silos using DEM
PublicationThe paper deals with the quasi-static confined flow of cohesionless sand in a plane strain model silo with parallel walls and a slowly movable bottom. Numerical modelling was carried out by the discrete element method (DEM) using spheres with contact moments to approximately capture a non-uniform shape of sand particles. Different initial void ratios of sand and silo wall roughness grades were employed. Regular triangular grooves...
-
Model-Based Adaptive Machine Learning Approach in Concrete Mix Design
PublicationConcrete mix design is one of the most critical issues in concrete technology. This process aims to create a concrete mix which helps deliver concrete with desired features and quality. Contemporary requirements for concrete concern not only its structural properties, but also increasingly its production process and environmental friendliness, forcing concrete producers to use both chemically and technologically complex concrete...
-
Modelling of full-scale silo experiments with flow correcting inserts using material point method (MPM) based on hypoplasticity.
PublicationCharakterystyki przepływu materiałów sypkich w silosach mają znaczenie dla naporów wywieranych na ściany silosu. Można je zmieniać za pomocą różnych wkładek. W pracy omówiono wyniki liczbowe dotyczące ograniczonego przepływu niespoistego ziarnistego piasku w pełnowymiarowym silosie metalowym z różnymi symetrycznie rozmieszczonymi wkładami, służącymi do korekcji wzorca przepływu (podwójny stożek, stożek w stożku i odwrócony stożek)....
-
Modelling of shear zones during quasi-static granular silo flow using material point method (MPM)
PublicationThe paper focuses on confined silo flow of cohesionless sand. The problem considered is a quasi-static flow in a plane strain model silo with parallel walls simulated with the material point method (MPM). The simulation used a non-local hypoplastic constitutive model. Initially, the paper validated the implemented numerical approach with basic element tests and a plane strain compression test. The subsequent MPM calculations for...
-
Numeryczna analiza dynamiczna wieszaków w łukowym wiadukcie kolejowym. Analiza przypadku
PublicationW artykule przedstawiono analizę dynamiczną wiaduktu kolejowego w ciągu Centralnej Magistrali Kolejowej zlokalizowanego koło Huty Zawadzkiej. W analizie zwrócono szczególną uwagę na lokalną odpowiedź wieszaków na obciążenie przejeżdżającym pociągiem oraz wiatrem. Obliczenia przeprowadzono na podstawie wykonanego modelu MES. Zweryfikowano poprawność modelu poprzez porównanie uzyskanych wyników z wartościami pomierzonymi. Przeprowadzono...
-
OCENA NOŚNOŚCI STAREGO MOSTU ŁUKOWEGO W JAGODNIKU
PublicationArtykuł opisuje przeprowadzoną analizę statyczno-wytrzymałościowa 95-letniego betonowego mostu łukowego zlokalizowanego w Jagodniku w północnej Polsce. Trwałość i wytrzymałość starego betonu są określane na podstawie wybranych właściwości mechanicznych, fizycznych i chemicznych. Program badań laboratoryjnych składał się z następującego zestawu badań: pomiary głębokości strefy skarbonatyzowanej i gęstości w stanie suchym, badania...
-
Ochrona katodowa stali zbrojeniowej w długoletnim okresie eksploatacji
PublicationZapobieganie powstawaniu ognisk korozji w zbrojeniu konstrukcji żelbetowych jest jednym z głównych czynników, które pozwalają na długą i niezawodną ich eksploatację. W artykule przedstawiono mechanizm działania protektorów cynkowych na podstawie przeprowadzonych badań in situ. Przedstawione badania wskazują, że ochrona katodowa z wykorzystaniem polskich protektorów cynkowych TOP ZINC wykazuje bardzo sprawne działanie.
-
Pomiar sił w wantach mostu podwieszonego
PublicationW artykule przedstawiono metodę oraz wyniki badań sił w wantach Mostu III Tysiąclecia im. Jana Pawła II w Gdańsku. Do identyfikacji sił wykorzystano trzy metody: wibracyjną; z wykorzystaniem siłownika jednosplotowego (lift-off) oraz pomiaru strzałki ugięcia. Przedstawione wyniki badań dowodzą, że wszystkie metody mogą być z powodzeniem wykorzystywane do identyfikacji rzeczywistej siły w wancie. Każda z metod ma jednak ograniczenia...
-
Przegląd rozwiązań systemowych łączników balkonowych
PublicationW artykule zamieszczono przegląd aktualnie stosowanych na rynku łączników balkonowych, przeprowadzono szczegółową analizę ich zalet i wad, ze szczególnym uwzględnieniem aspektów wytrzymałościowych oraz izolacyjności termicznej
-
Rewitalizacja posadzek betonowych typu lastrico w obiektach zabytkowych. Część 1
PublicationW artykule przedstawiono zagadnienia materiałowe i technologiczne dotyczące posadzek typu lastrico w aspekcie oceny ich stanu technicznegooraz sposobów naprawy i rewitalizacji.
-
Rewitalizacja posadzek betonowych typu lastrico w obiektach zabytkowych. Część 2
PublicationW artykule przedstawiono zagadnienia materiałowe i technologiczne dotyczące posadzek typu lastrico w aspekcie oceny ich stanu technicznego oraz sposobów naprawy i rewitalizacji. Tekst stanowi kontynuacje artykułu zamieszczonego w Builder Science3 nr 9/2021
-
Shear band evolution phenomena in direct shear test modelled with DEM.
PublicationA direct shear test is widely used in the geotechnical engineering field. It is an easy and quick test to measure the shear properties of soil. This test often replaces more expensive and difficult tri-axial shear test. Despite that the direct shear test is known and used for a long time, it is still not well investigated at the grain scale. This paper deals with the micro behaviour of the cohesionless sand inside the direct shear...
-
Shear fracture of longitudinally reinforced concrete beams under bending using Digital Image Correlation and FE simulations with concrete micro-structure based on X-ray micro-computed tomography images
PublicationThe paper presents experimental and numerical investigations of the shear fracture in rectangular concrete beams longitudinally reinforced with steel or basalt bar under quasi-static three point bending. Shear fracture process zone formation and development on the surface of beams was investigated by Digital Image Correlation (DIC) whereas thorough analyses of 3D material micro-structure, air voids, width and curvature of shear...
-
Stabilizing forces in trapezoidal sheeting used as a part of the bracing system
PublicationIn the analysis of bracing systems imperfections of the restrained elements should be considered. According to EC3 this effect can be calculated by means of the equivalent stabilizing force, which replaces (in simplified way) initial bow imperfection of the braced element. However, alternative suggestions of the equivalent stabilizing force calculations can be also found in the literature. In this paper segment of the pitched roof...
-
Stabilizing forces in trapezoidal sheeting used as a part of the bracing system
PublicationIn the analysis of bracing systems imperfections of the restrained elements should be considered. According to EC3 this effect can be calculated by means of the equivalent stabilizing force, which replaces (in simplified way) initial bow imperfection of the braced element. However, alternative suggestions of the equivalent stabilizing force calculations can be also found in the literature. In this paper segment of the pitched roof...
-
Structural analysis as a supporting method for the research of the medieval brick architecture
PublicationChronology of brick historical buildings might be established much more precisely than the chronology of stone ones due to the architectural and metrical analysis of bricks, mortars and brickworks. Comparison of historical sources allows to reconstruct the previous stages of constructing monuments. Causations between transformations and developments of monuments are usually interpreted as the results of artistic or ideological...