Building Information Modeling BIM - Level of Digital Construction

In the paper the topic of Building Information Technology BIM is investigated. It is new in Polish circumstances technology for construction and for building product industry, which contribute to change and develop level of industrialization. Especially challenge raising from the information and introducing IT technology into daily practice is considered to provide changes in construction branch of economy. In Poland there is the hot need of start to introduce BIM as the common technology for owners of assets, facility management, construction entities, design offices, administration officers and many other players relative to construction data and processes. BIM technology introduction, basing on foreign case studies, results in cost savings, control and time reduction of investment processes and some more advantages. The perspective of digital buildings, digital infrastructure, digital roads, digital railways and digital cities is outlined at the perspective of technology challenge, but simply transfiguration of many fields of personal everyday life, where digitalization is already present and with the question when it will be common in professional activity, particularly in civil engineering

Fire Resistance of Steel and Reinforced Concrete Columns Exposed to Fire on Less Than Four Sides

Wprowadzenie: W artykule przedstawiono problemy związane z odpornością ogniową słupów stalowych i żelbetowych nagrzewanych z mniej niż czterech stron, z uwzględnieniem elementów wbudowanych w ściany oddzielenia przeciwpożarowego. Jednostronne nagrzewanie słupa sprawia, że na jego przeciwległych stronach występują różne temperatury. Prowadzi to do powstawania przemieszczeń poziomych, które wywołują dodatkowe siły wewnętrzne w samym słupie, jego zamocowaniu oraz w przylegającej konstrukcji. Metody: W odniesieniu do słupów stalowych wskazano, że w normie PN-EN 1993-1-2 brakuje metod uproszczonych pozwalających na obliczenie nośności słupów stalowych poddanych oddziaływaniu wysokiej temperatury tylko z jednej strony. Opisano najważniejsze wnioski z prac badawczych przeprowadzanych w tym obszarze w ostatnich latach i wskazano możliwą do zastosowania metodę obliczania nośności tego typu elementów, uwzględniającą nierównomierny przebieg temperatury w elemencie. Tego typu nagrzewanie i związana z nim nierównomierna temperatura w obrębie przekroju sprawiają, że stal, w zależności od jej położenia w przekroju, wykazuje różne wartości parametrów takich jak granica plastyczności i moduł sprężystości. Uwzględnienie w obliczeniach rzeczywistej temperatury stalowego słupa pozwala na oszacowanie jego przemieszczeń, wywołanych wpływem nierównomiernej temperatury, od których zależą wielkości sił wewnętrznych i jego nośność. W odniesieniu do słupów żelbetowych opisano podstawowy podział metod obliczania nośności zawartych w PN-EN 1992-1-2, ze szczególnym zwróceniem uwagi na ich ograniczony zakres stosowania z uwagi na: typ konstrukcji, długość elementu, smukłość oraz wielkość mimośrodu obciążenia. Dokonano przeglądu metod pod kątem stosowania ich przy narażeniu na działanie ognia z mniej niż czterech stron. Przybliżono metodę zawartą w niemieckim załączniku krajowym do DIN-EN 1992-1-2, która pozwala na obliczenie nośności słupów wspornikowych poddanych działaniu ognia z jednej, trzech lub czterech stron. Przywołano pozycje literaturowe podające uproszczone metody obliczeń wraz z wnioskami. Dyskusja i Podsumowanie: Spośród potencjalnych rozwiązań omawianego problemu można wyróżnić: umieszczenie słupów poza ścianą oddzielenia pożarowego, zaprojektowanie połączenia pozwalającego na zawalenie się konstrukcji dachu do wnętrza hali, bez wywoływania nadmiernych sił poziomych oddziałujących na głowicę słupa lub wykorzystanie usztywnienia przylegającej konstrukcji do przeniesienia sił poziomych. Z uwagi na poziom skomplikowania bardziej zaawansowanych metod obliczania nośności, wskazane jest opracowanie metod uwzględniających nierównomierne nagrzewanie w sposób uproszczony, na bazie faktycznych przypadków pożarów budynków.Introduction: The paper describes problems associated with fire resistance of steel and reinforced concrete columns exposed to fire on less than four sides (such as embedded in firewalls). One-sided exposure is associated with varying temperatures on both sides of the column, which leads to the formation of lateral displacement, causing additional forces in the column, its fixing and in the adjacent structure. Methods: Steel columns: It is emphasised that in PN-EN 1993-1-2 there are no simplified methods which allow to calculate the load-bearing capacity of columns exposed to fire on one side. The article describes the most important conclusions of research work carried out in recent years with an indication of a potential method for calculating load-bearing capacity of such elements, which allows to take into consideration the uneven temperature in a given element. This type of heating and uneven temperature within the cross-section resulting from it, is associated with the variation of material parameters such as yield strength and elasticity modulus depending on location in the cross-section. Reinforced concrete columns: Basic division of methods provided by PN-EN 1992-1-2 is described with special emphasis on scope of its application limited by: the type of construction, the length of the element, its slenderness and the load eccentricity. A review of methods was performed in terms of their application when exposed to fire on less than four sides. A method in the German National Annex to DIN EN 1992-1-2 is described in detail; it allows to calculate the capacity of the load-bearing capacity of cantilever columns exposed to fire from one, three or four sides. Simplified additional methods from literature are briefly described along with their conclusions. Discussion and Conclusions: The following can be distinguished among potential solutions to the problem: placing the columns outside the firewall, designing a special connection which allows the roof structure to collapse into the warehouse without causing excessive horizontal forces acting on the column or using bracing of the adjacent structure to transfer horizontal forces. However, due to the complexity of more sophisticated methods, it would be advisable to develop methods taking into account uneven exposure in a simplified manner, based on actual cases of fires in buildings

Nowacki's double shear test in the framework of the anisotropic thermo-elasto-viscoplastic material model

In the paper, the numerical simulation of Nowacki's double shear test in the framework of recently proposed viscoplasticity theory for anisotropic solids is presented. The numerical analysis comprises the full spatial modelling and is carried out for the DH-36 steel sheet in adiabatic conditions (the analysis of anisotropic bodies can be led only on 3D models). During analyses, strain rates of order 104-107 s-1 are observed and the process time duration up to full damage (loss of continuity in the localisation zone) is around 150-300 žs. The novelty of the research is focused on the formulation that includes the anisotropy of the intrinsic microdamage process. Thus, it makes possible to obtain qualitatively and quantitatively new results compared with the existing models, like tracing the softening directions and better (closer to experiment) prediction of damage paths.W pracy przedstawiono numeryczne symulacje testu podwojnego ścinania, zaproponowanego przez prof. Nowackiego, w ramach sformułowania teorii lepkoplastyczności dla anizotropowych ciał stałych. Analizy numeryczne obejmują modele trójwymiarowe i są wykonane dla stali DH-36 w warunkach adiabatycznych (analiza ciał anizotropowych może być przeprowadzona wyłącznie na modelach trojwymiarowych). W trakcie analiz obserwuje się prędkości deformacji rzędu 104-107 s-1, a czas trwania procesu do całkowitego zerwania próbki (utraty ciągłości w strefie lokalizacji) jest z przedziału 150-300 žs. Oryginalność badań wynika z faktu uwzględnienia w definicji konstytutywnego modelu anizotropowego wewnętrznego procesu mikrouszkodzeń. W rezultacie, uzyskane wyniki dają jakościowo i ilościowo nowy obraz procesu, w szczegolności umożliwiają śledzenie kierunkow osłabienia oraz dokładniejsze (bliższe rezultatom eksperymentalnym) odwzorowanie ścieżki zniszczenia

Increasing fire resistance of steel pipe columns through concrete filling

W pracy zawarto wyniki analiz dotyczących nośności elementów konstrukcji w warunkach pożarowych. Pokazano, że słupy zespolone z rur wypełnionych betonem mogą być alternatywą dla elementów stalowych, biorąc pod uwagę ich nośność w warunkach pożarowych. Wyniki pracy i przedstawiona metodologia mogą mieć zastosowanie praktyczne, z uwagi na wykazaną możliwość zwiększenia odporności ogniowej słupów bez stosowania standardowych zabezpieczeń ogniochronnych w postaci mas natryskowych lub farb pęczniejących. Rozpatrując klasę R30, wypełnienie betonem może pozwolić na sześciokrotne zwiększenie siły osiowej w porównaniu z niezabezpieczoną rurą stalową o takiej samej geometrii zewnętrznej. Samo uwzględnienie betonu jako elementu przejmującego ciepło, co za tym idzie, obniżającego temperaturę rury stalowej, pozwoliłoby w niektórych przypadkach na osiągnięcie wyższej klasy odporności ogniowej bez stosowania obliczeń wykraczających poza Eurokod 3.The paper contains the results of analyses regarding the load-bearing capacity of construction elements in fire conditions. It shows that columns made out of pipes filled with concrete may constitute an alternative for steel elements, taking into account their load-bearing capacity in fire conditions. The results of the work and the presented methodology may be applied in practice, due to the revealed possibility to increase fire resistance of columns without the use of standard fire protection measures in the form of spray masses or intumescent paints. Considering the R30 class, the concret filling may increase six times the axial force in comparison to unprotected steel pipe with the same external geometry. Just considering the concrete as an element intercepting the heat, thus decreasing the temperature of the steel pipe, would in some cases make it possible to achieve higher class of fire resistance without the use of calculations extending beyond the Eurokod 3

Wave propagation and strain localization in dynamically loaded specimen

The aim of the presentation is focused on two aspects which are the influance of the waves propagation in specimens on the choise of places of strain localization and the discussion of numerical models that serve the recognition of this phenomenon. There are some experimental tests which are under consideration (thin plate, axisymmetric bar, 3-D specimen) which are numericaly studied. The experiments are made in the Hopkinson tube with the typical velocity of deformations of order 104 s-1 so the processes could be treated as adiabatic. For ductile materials under such conditions to avoid the mathematical consequences due to thermal softening (ill-posedness) the viscoplastic constitutive description is used. In numerical simulations we have shown the well-posedness of the solution of governing equations by showing the insensitivity of the results to spatial discretization. The set of numerical examples proofs that it is possible to estimate the places of strain localization by observing the velocities of particles. Intensive plastic zones appear in the places where the local velocities are close to zero. In the formulation we have accepted the constitutive viscoplastic model, finite deformations and the evolution of porosity. The computations were performed in the environment of ABAQUS finite element program

A Nonlocal Model of Plasticity and Damage with Different Internal Lengths

A nonlocal thermodynamically consistent model of plasticity and damage is presented using an integral approach. The theory is developed in the framework of the generalized standard material and the constitutive model is identified by the specification of a nonlocal first law of thermodynamics and of a local second one. The constitutive model is then addressed by defining a suitable expression of the free energy which yields a nonlocal plastic model in the stress space and a nonlocal damage model in the strain space. A variational formulation depending on local and nonlocal state variables is thus provided