Local vertical compressive stress in the crane runway beam web

In this paper, the authors analysed several variants of connections between a block rail (60 mm × 60 mm) and a crane runway beam (IKS 800-6). They compared local vertical compressive stress in the crane runway beam web, calculated using an analytical approach and numerical simulations. In the case of the continuous block rail rigidly fixed to the beam flange, satisfactory convergence was obtained. For the remaining types of connections the results based on the analytical method were different from the results of the numerical simulations. The difference resulted from the fact that the analytical method did not take into account the crane rail joint. Furthermore, the impact of the elastomeric bearing pad on the local stress value was taken into account in a simplified manner in the analytical method by increasing the effective length by approximately 30%. The local vertical compressive stress in the crane runway beam web was significantly affected by the connection between the rail and the crane runway beam, the crane rail joint type, the use of the elastomeric bearing pad, the length of the elastomeric bearing pad, and the crane rail wear

Badania eksperymentalne i numeryczne paneli z drewna klejonego warstwowo z fornirów

This paper presents a study of laminated veneer lumber panels subjected to bending. Laminated veneer lumber (LVL) is a sustainable building material manufactured by laminating 3-4-mm-thick wood veneers, using adhesives. The authors of this article studied the behaviour of type R laminated veneer lumber (LVL R), in which all veneers are glued together longitudinally - along the grain. Tensile, compressive and bending tests of LVL R were conducted. The short-term behaviour, load carrying-capacity, mode of failure and load-deflection of the LVL R panels were investigated. The authors observed failure modes at the collapse load, associated with the delamination and cracking of veneer layers in the tensile zone. What is more, two non-linear finite element models of the tested LVL R panel were developed and verified against the experimental results. In the 3D finite element model, LVL R was described as an elastic-perfectly plastic material. In the 2D finite element model, on the other hand, it was described as an orthotropic material and its failure was captured using the Hashin damage model. The comparison of the numerical and experimental analyses demonstrated that the adopted numerical models yielded the results similar to the experimental results.W pracy przedstawiono wyniki badań zginanych paneli wykonanych z drewna klejonego warstwowo z fornirów (LVL). Materiał zgodny z ideą zrównoważonego budownictwa powstaje przez połączenie 3–4 mm fornirów za pomocą kleju. Autorzy badali zachowanie drewna klejonego warstwowo z fornirów, w którym wszystkie forniry są sklejone wzdłużnie – wzdłuż włókien (LVL R). Wyznaczono wytrzymałość materiału LVL R na rozciąganie, ściskanie i zginanie. Określono zachowanie, nośność, formę zniszczenia paneli LVL R oraz zależność siła-przemieszczenie. Autorzy zaobserwowali formę zniszczenia paneli związaną z rozwarstwianiem warstw materiału oraz z pękaniem fornirów w rozciąganej strefie panelu. Przygotowano dwa modele numeryczne panelu LVL R i porównano ich zachowanie z laboratoryjną próbą zginania. W trójwymiarowym modelu numerycznym, zachowanie LVL R opisano za pomocą modelu sprężysto-idealnie plastycznego. W dwuwymiarowym modelu numerycznym materiał LVL R opisano, wykorzystując model ortotropowy a jego zniszczenie uwzględniono, biorąc po uwagę kryterium Hashin’a. Wyniki otrzymane z analiz numerycznych były zbliżone do rezultatów badań

Structural Behaviour of Aluminium–Timber Composite Beams with Partial Shear Connections

In this paper, the short-term behaviour of innovative aluminium–timber composite beams was investigated. Laminated veneer lumber panels were attached to aluminium beams with screws. Recently conducted theoretical, experimental, and numerical investigations have focused on aluminium–timber composite beams with almost full shear connections. However, no experiments on aluminium–timber composite beams with partial shear connections have yet been conducted. For this reason, composite action in composite beams with different screw spacing was studied in this paper. Four-point bending tests were performed on aluminium–timber composite beams with different screw spacing to study their structural behaviour (ultimate load, mode of failure, load versus deflection response, load versus slip response, and short-term stiffness). The method used for steel–concrete composite beams with partial shear connection was adopted to estimate the load bearing capacity of the investigated aluminium–timber composite beams. The resistance to sagging bending of the aluminium–timber composite beams with partial shear connections from the theoretical analyses differed by 6–16% from the resistance in the laboratory tests. In addition, four 2D numerical models of the composite beams were developed. One model reflected the behaviour of the composite beam with full shear connection. The remaining models represented the composite beams with partial shear connections and were verified against the laboratory test results. Laminated veneer lumber was modelled as an orthotropic material and its failure was captured using the Hashin damage model. The resistance to sagging bending of the aluminium–timber composite beams with partial shear connections from the numerical analyses were only 3–6% lower than the one from the experiments

Bending Resistance of Metal-Concrete Composite Beams in a Natural Fire

In this paper, the bending resistance of three metal-concrete composite beams was compared in real car fires in an open car park. Steel and concrete composite beams are often used for the construction of ceilings in multi-storey car parks. The authors made an attempt to evaluate how the replacement of a non-alloy steel girder with a stainless steel or aluminium alloy girder affects the bending resistance of a composite beam under fire conditions. The analysed beams were not fire-protected. They consisted of a concrete slab and a girder made of: non-alloy (carbon) S235J2 (1.0117) steel, X6CrNiMoTi17- 12-2 (1.4571) stainless steel, and AW-6061 T6 (EN AW-Al Mg1SiCu) aluminium alloy

Preliminary Analysis of the Aluminiumtimber Composite Beams

This paper presents a new type of composite structures - aluminium-timber beams. These structures have an advantage over other existing composite structures, because they are lighter. However, their application may be limited due to the high price of aluminium alloys. The authors of this article made an attempt to calculate the load-bearing capacity of an aluminium-timber beam

Application of laminated veneer lumber LVL in civil engineering

W artykule przedstawiono zastosowanie drewna klejonego warstwowo z fornirów LVL w budownictwie. Opisano konstrukcje drewniane, drewniano-betonowe, stalowo-drewniane oraz aluminiowo-drewniane, w których zastosowano elementy z drewna klejonego warstwowo z fornirów LVL.The authors of this paper present an application of laminated veneer lumber (LVL) in civil engineering. Timber, timber-concrete, steel-timber, and aluminium-timber structures with LVL elements are described

Elementy ze stopu aluminium w konstrukcjach zespolonych - przegląd

This paper presents a review of composite structures in which aluminium alloys are used. Current trends in the research of composite structures with aluminium girders and their possible applications in structural engineering were shown. In the presented solutions, advantageous properties of aluminium alloys were exploited, such as high strength-to-weight ratio, corrosion resistance and recyclability. The authors demonstrated the structural behaviour of aluminium-concrete and aluminium-timber composite beams based on their own tests as well as investigations presented in the literature. Furthermore, aluminium-concrete composite columns, a composite mullion made of an aluminium alloy and timber, and a military bridge consisting of aluminium truss components, a stay-in-place-form, reinforcement and concrete were presented. In addition to the description of the structural elements, the main conclusions from their experimental, theoretical and numerical analyses were also demonstrated in this paper. The connection of aluminium girders with concrete or timber slabs provided for the increase of the load-bearing capacity and stiffness, and it eliminated the problem of local buckling in girder flanges and lateral-torsional buckling of girders in the analysed solutions.W pracy przedstawiono przegląd zespolonych konstrukcji, w których zastosowano stopy aluminium. Omówiono aktualne kierunki badań nad konstrukcjami zespolonymi z dźwigarami ze stopu aluminium oraz możliwe ich zastosowania w budownictwie. W prezentowanych rozwiązaniach wykorzystano zalety stopów aluminium m.in. korzystny stosunek wytrzymałości do ciężaru, odporność na korozję oraz przydatność do recyklingu. Autorzy opisali zachowanie belek zespolonych aluminiowo-betonowych oraz drewniano-betonowych, biorąc pod uwagę własne badania, jak i te znane z literatury. Dodatkowo, scharakteryzowano słupy zespolone aluminiowo-betonowe, słupek zespolony aluminiowo-drewniany zastosowany w konstrukcji fasadowej oraz wojskowy most składający się z kratownicy ze stopu aluminium, szalunku traconego, zbrojenia oraz betonu. Oprócz opisu elementów konstrukcyjnych, przedstawiono główne wnioski z ich analizy eksperymentalnej, teoretycznej oraz numerycznej. Połączenie dźwigarów ze stopu aluminium z płytami wykonanymi z betonu lub drewna zapewniło wzrost nośności oraz sztywności dźwigarów oraz wyeliminowano problem lokalnego wyboczenia pasa dźwigara oraz jego zwichrzenia

Porównanie parametrów sprężysto-plastycznych stali S355 w próbie rozciągania metodami pomiarowymi z użyciem ekstensometru, tensometru i systemu cyfrowej korelacji obrazu ARAMIS 3D

The paper presents a comparison of three strain measurement methods. The mechanical parameters of S355 grade steel (yield strength, tensile strength, modulus of elasticity) were determined in tensile tests. Strains were measured using high resolution measuring instruments: an extensometer, a strain gauge and an ARAMIS 3D DIC system. In this paper, these three instruments have been used simultaneously in tensile tests for the first time. The results indicate that the values of the Young’s modulus obtained using different techniques were similar when each instrument measured strain on the same side of the sample. Small differences were connected with different gauge lengths and their locations. The values of the Young’s modulus determined on the opposite sides of the samples were more varied even when the same method was used (strain gauge measurements). For this reason, it is recommended to use double-sided averaging instruments when the Young’s modulus is determined. The strain-curves obtained from the strain gauge measurements were incomplete and they came to an end at the end of the yield plateau due to the fact that they were damaged when the values of strain were relatively high. The extensometer was used up to the point where the strain reached 0.3% and then the strain was measured based on the distance between the machine clamps. The stress-strain curves obtained from the DIC system were complete because the system was able to monitor the sample until the very end of the tests.W artykule przedstawiono porównanie trzech metod pomiarowych odkształceń. Autorzy wyznaczyli parametry mechaniczne stali S355 (granicę plastyczności, wytrzymałość na rozciąganie, moduł elastyczności) w próbie rozciągania. Odkształcenie zostało wyznaczone przy użyciu przyrządów pomiarowych o wysokiej rozdzielczości: ekstensometru, tensometru oraz systemu cyfrowej korelacji obrazu ARAMIS 3D. Po raz pierwszy w próbie rozciągania wykorzystano wszystkie urządzenia pomiarowe jednocześnie. Wartości modułu Younga wyznaczone za pomocą różnych metod były zbliżone, gdy urządzenie mierzyły odkształcenie po tej samej stronie próbki. Niewielkie różnice wynikały z różnych długości pomiarowych oraz z faktu, że przyrządy nie mierzyły odkształcenia dokładnie na tej samej bazie pomiarowej. Wartości moduły Younga wyznaczone dla przeciwnych stron próbki różniły się bardziej nawet, gdy zastosowano tą samą metodę pomiarową (pomiar odkształceń za pomocą tensometrów). W związku z tym w celu wyznaczenia prawidłowej wartości modułu elastyczności zaleca się stosowanie dwóch urządzeń rozmieszonych na przeciwnych stronach próbki oraz obliczanie modułu sprężystości na podstawie średniej wartości odkształcenia. Krzywe naprężenie-odkształcenie otrzymane z pomiarów tensometrycznych były niekompletne i kończyły się zaraz po półce plastycznej, ponieważ tensometry ulegały uszkodzeniu przy większych wartościach odkształceń. Ekstensometr był wykorzystywany do momentu, w którym odkształcenia osiągnęły wartość 0,3%. Od tej wartości odkształcenia były wyznaczane na podstawie odległości między szczękami maszyny. Krzywe naprężenie-odkształcenie otrzymane na podstawie cyfrowej korelacji obrazu były kompletne, ponieważ system mógł obserwować próbkę przez całe badanie. Z tego względu, metoda cyfrowej korelacji obrazu jest skutecznym narzędziem, które może być wykorzystane do wyznaczania parametrów mechanicznych stali