Effects of Low Carbohydrate High Protein (LCHP) diet on atherosclerotic plaque phenotype in ApoE/LDLR−/−ApoE/LDLR^{-/-} mice : FT-IR and Raman imaging

Low Carbohydrate High Protein (LCHP) diet displays pro-atherogenic effects, however, the exact mechanisms involved are still unclear. Here, with the use of vibrational imaging, such as Fourier transform infrared (FT-IR) and Raman (RS) spectroscopies, we characterize biochemical content of plaques in Brachiocephalic Arteries (BCA) from ApoE/LDLR−/− mice fed LCHP diet as compared to control, recomended by American Institute of Nutrition, AIN diet. FT-IR images were taken from 6–10 sections of BCA from each mice and were complemented with RS measurements with higher spatial resolution of chosen areas of plaque sections. In aortic plaques from LCHP fed ApoE/LDLR−/− mice, the content of cholesterol and cholesterol esters was increased, while that of proteins was decreased as evidenced by global FT-IR analysis. High resolution imaging by RS identified necrotic core/foam cells, lipids (including cholesterol crystals), calcium mineralization and fibrous cap. The decreased relative thickness of the outer fibrous cap and the presence of buried caps were prominent features of the plaques in ApoE/LDLR−/− mice fed LCHP diet. In conclusion, FT-IR and Raman-based imaging provided a complementary insight into the biochemical composition of the plaque suggesting that LCHP diet increased plaque cholesterol and cholesterol esters contents of atherosclerotic plaque, supporting the cholesterol-driven pathogenesis of LCHP–induced atherogenesis

A microsatellite study in the Łęgucki Młyn/Popielno hybrid zone reveals no genetic differentiation between two chromosome races of the common shrew (Sorex araneus)

This study investigated a chromosome hybrid zone between two chromosomal races of the common shrew (Sorex araneus). Gene flow and genetic structure of the hybrid zone, located in the northeast of Poland, were studied using seven polymorphic autosomal microsatellite loci (L9, L14, L33, L45, L67, L68, L97) and a Y-linked microsatellite locus (L8Y). Seventy-five animals (46 of the Łęgucki Młyn race and 29 of the Popielno race) from nine different localities were examined and the data were analyzed using hierarchical AMOVA and F-statistic. The studied microsatellite loci and races (divided into nine geographical populations) were characterized by observed heterozygosity (HO), expected heterozygosities within (HS), and between (HT) populations, inbreeding coefficient (FIS), fixation index (FST), and average allelic richness (A). We found that genetic structuring within and between the two chromosome races were weak and non-significant. This finding and unconstrained gene flow between the races indicates a high level of migration within the Łęgucki Młyn/Popielno hybrid zone, suggesting that evolutionarily important genetic structuring does not occur in interracial zones where races which are not genetically distinct come into contact

Wybrane problemy szacowania prawdopodobieństwa zawodu w sytuacji pożaru

To reliably calibrate suitable partial safety factors, useful for the specification of global condition describing structural safety level in considered design case, usually the evaluation of adequate failure probability is necessary. In accidental fire situation, not only probability of the collapse of load-bearing structure, but also another probability related to the people staying in a building at the moment of fire occurence should be assessed. Those values are different one from another in qualitative sense but they are coupled because they are determined by similar factors. The first one is the conditional probability with the condition that fire has already occured, whereas the second is the probability of failure in case of a potential fire, which can take place in the examined building compartment, but its ignition has not yet appeared. An engineering approach to estimate such both probabilities is presented and widely discussed in the article.W artykule podjęto próbę doprecyzowania interpretacji prawdopodobieństwa zawodu szacowanego w odniesieniu do wyjątkowej sytuacji projektowej pożaru rozwiniętego. Rozważa się dwa rodzaje prawdopodobieństw. Są one różne zarówno w sensie jakościowym jak i ilościowym. Niemniej jednak w analizie powinny być traktowane jako sprzężone, ich wartość determinują bowiem te same czynniki. Pierwszą z badanych wielkości jest warunkowe prawdopodobieństwo zawodu przy warunku że pożar został zainicjowany i rozgorzał. Drugie prawdopodobieństwo odnosi się do potencjalnego pożaru, który może zaistnieć w określonej strefie pożarowej ale jak dotąd jego zainicjowanie nie miało miejsca. Prawdopodobieństwa omawiane w pracy kojarzy się zwykle z odmiennymi celami badawczymi. Pierwsze z nich wykorzystywane jest głównie w klasycznej analizie bezpieczeństwa konstrukcji, drugie natomiast stosuje się do oceny ryzyka towarzyszącego użytkownikom budynku jeśli przebywają wewnątrz w chwili rozgorzenia ognia, a także w celu oszacowania stopnia zagrożenia ekip gaśniczych podejmujących walkę z pożarem. Aby w sposób wiarygodny oszacować wartości poszukiwanych prawdopodobieństw należy posłużyć się odpowiednim modelem obliczeniowym, w szczególności opartym na analizie pewnego typu diagramu sieciowego. Alternatywnym rozwiązaniem dyskutowanym w pracy jest wykorzystanie koncepcji prawdopodobieństwa zupełnego. W prezentowanym artykule zamieszczono przykłady praktycznego zastosowania podejść proponowanych przez autora. W jego końcowej części uzyskane oszacowania prawdopodobieństwa zawodu odnosi się do normowej metody stanów granicznych wykorzystującej półprobabilistyczny format obliczeń. Przeciwstawia się ją obliczeniom w pełni probabilistycznym wskazując na istotne różnice formalne i wykazując konieczność innej specyfikacji globalnego warunku bezpieczeństwa

Testing of construction steel after a fire to assess the possibility of its continued use in the load-bearing elements of built structures

W pracy wskazano na potrzebę uzupełnienia typowego zakresu badań eksperckich odnoszonych do właściwości stali konstrukcyjnej po pożarze, co najmniej o analizę jej mikrostruktury, a także o testy twardości i udarności. Są one o tyle istotne, że pozwalają ocenić czy na skutek trwałych zmian strukturalnych po przejściu sekwencji epizodów gwałtownego nagrzewania i stygnięcia, w szczególności ewentualnej rekrystalizacji materiału, wytrącania grafitu, powstawania cementytu kulkowego lub koalescencji faz międzymetalicznych, nie nastąpił znaczący wzrost podatności na kruche pękanie. Cecha ta może dyskwalifikować stal czyniąc ją nieprzydatną do dalszego użytkowania, pomimo braku zaobserwowania wyraźnych deformacji wykonanego z niej elementu konstrukcyjnego.This article points out the need for the normal range of expert testing regarding the properties of construction steel following a fire to be expanded to include at least analysis of its microstructure, and also tests of hardness and impact resistance. These are important in that they enable assessment of whether, as a result of persistent structural changes following a sequence of episodes of rapid heating and cooling, in particular the possible recrystallization of the material, precipitation of graphite, formation of globular cementite or coalescence of intermetallic phases, there has been a significant increase in susceptibility to brittle cracking. This characteristic may disqualify the steel, making it unsuitable for continued use, in spite of the absence of clearly observable deformation of the structural element made from the steel

Authoritative Fire Load Density Value at a Building Compartment – Nominal Value Taken From a Single Inventory or, Alternatively, a Characteristic Value Statistically Deduced

Cel: Przedstawiono dwa alternatywne podejścia do specyfikacji miarodajnej wartości gęstości obciążenia ogniowego strefy pożarowej. Gęstość ta zależy od nagromadzonych w rozpatrywanej strefie materiałów palnych i determinuje intensywność pożaru, który w tej strefie może rozgorzeć. Za miarodajną uznaje się wartość reprezentatywną dla założonego charakteru użytkowania strefy. Decyduje ona o prognozie poziomu bezpieczeństwa w pożarze, w tym w szczególności o ryzyku zniszczenia mieszczącej się w badanej strefie konstrukcji nośnej. Metody: Oszacowanie miarodajnej gęstości obciążenia ogniowego odniesionej do konkretnej strefy pożarowej będzie wiarygodne tylko wtedy, jeśli dokona się go na podstawie specjalistycznej i zindywidualizowanej inwentaryzacji zgromadzonych w tej strefie materiałów palnych. Miarą poszukiwanej wartości będzie w takim przypadku wartość nominalna uzyskana bezpośrednio z pomiarów. Wartość tę trzeba jednak powiązać jednoznacznie nie tylko z samą badaną strefą, ale i z chwilą przeprowadzenia obserwacji. Z tego względu bardziej uniwersalną miarą wydaje się być wartość charakterystyczna, wyliczona jako odpowiedni kwantyl rozkładu prawdopodobieństwa gęstości traktowanej jako zmienna losowa. Tego typu postępowanie uwzględnia zmienność statystyczną wartości gęstości zinwentaryzowanych w strefach o podobnym sposobie użytkowania. Uzyskaną wartość interpretuje się zatem jako miarodajną dla strefy pożarowej określonego typu, nie zaś jako tę kojarzoną ze strefą badaną w konkretnym budynku. Wyniki: Omówiono metody prowadzenia inwentaryzacji, sposób interpretacji uzyskanych wyników oraz ograniczenia wpływające na malejącą z czasem wiarygodność oszacowania wyznaczonego w sposób bezpośredni. Rozważania te skonfrontowano z procedurą obliczeń probabilistycznych, prowadzącą do specyfikacji statystycznie uzasadnionej wartości charakterystycznej losowej gęstości, reprezentatywnej dla stref pożarowych o podobnym sposobie użytkowania. Wnioski: Tradycyjny sposób postępowania oparty na zindywidualizowanej inwentaryzacji pojedynczej strefy pożarowej wydaje się żmudny i mało praktyczny. Każda zmiana sposobu użytkowania strefy, a nawet samo tylko uzupełnienie zgromadzonych w niej materiałów palnych, prowadzi do zakwestionowania wiarygodności wyliczonego wcześniej oszacowania. Z tego względu w pracy rekomenduje się zastosowanie podejścia opartego na obliczeniach probabilistycznych, bardziej uniwersalnego i dającego wyniki o zweryfikowanej wiarygodności.Aim: To identify two alternative approaches for the specification of a reliable value, which describes fire load density in building compartments. Such density depends on the accumulation of combustible materials in an area under consideration and determines the intensity of a fire, which may flare up at the facility. A reliable value is recognised as one representing the accepted nature of utilization for given premises. It determines the estimated level of safety during a fire incident, specifically in connection with the risk of destruction of load bearing structures. Methods: Estimation of an authoritative fire load density measure applicable to a given facility is credible only if it is carried out on the basis of a specialist and individual inventory of flammable materials accumulated within. The magnitude of the sought value will, in such a case, be the nominal value obtained from direct measurements. However, this value must be unambiguously connected, not only with the facility under examination, but also linked to the time of the performed observation. For this reason a more universal measure may be a characteristic value calculated as an appropriate quantile of a probability distribution for random fire load density. Such an approach takes into account statistical changes in density values inventoried in facilities with similar utilisation. Identified values are interpreted as authoritative for a specified fire zone type and not as one associated with a zone studied in the specific building. Results: Examined methods used for the conduct of inventory, interpretation approach for derived results and limitations, which over time decrease the credibility of estimates determined by direct intervention. These reflections were confronted with probabilistic calculation methods, which lead to statistical specification of characteristic values of random fire load density, which were representative for facilities with a similar utilisation pattern. Conclusions: The conventional procedure, based on an individualized inventory for discrete premises appears arduous and impractical. Each change in the use of such a facility or a simple addition of combustible materials stored inside the premises, leads to questions about the credibility of previously calculated estimates. For this reason, the study recommends an application of a more universal approach, based on probabilistic calculations, which provides credible results

Verification of the safety level for a beam designed using various load combination rules

Metodologia oceny poziomu bezpieczeństwa obliczona dla belki zaprojektowanej zgodnie z zaleceniami normy PN-EN 1990 została omówiona w sposób szczegółowy. Stosuje się trzy różne zasady dotyczące kombinacji obciążeń, oznaczone odpowiednio literami A, B i C, a gwarantowany poziom bezpieczeństwa związany z każdą z tych zasad weryfikowany jest oddzielnie w celach porównawczych.The evaluation methodology of the safety level calculated for a beam designed according to the recommendations given in the standard PN-EN 1990 is presented and discussed in detail. Three different load combination rules, marked with the letters A, B and C, respectively, are taken into account, one after the other and the guaranteed safety level associated with each of these principles is verified separately for comparative purposes

Moment – rotation dependence under fire conditions for steel beam-to-column joint with known flexibility

Zaprezentowano uproszczony sposób tworzenia krzywych moment – obrót charakteryzujących podatność stalowego węzła rygiel – słup w pożarze rozwiniętym. Kształt poszukiwanej krzywej zmienia się z narastaniem temperatury elementów tworzących węzeł. Krzywą odniesienia jest analogiczna relacja określona w podstawowej sytuacji projektowej, przy pomocy klasycznej metody składnikowej. W pracy proponuje się zastąpienie tej relacji alternatywnymi formułami wynikającymi z zastosowania modelu Richarda – Abbotta lub z wykorzystania podejścia rekomendowanego w PN-EN 1993-1-8. W celu transformacji do warunków pożaru formułę początkową aproksymuje się łamaną, którą następnie przekształca się do postaci wynikowej, zależnej od założonej temperatury elementów stalowych. Dokonuje się tego stosując współczynniki i będące miarą względnej redukcji odpowiednio granicy plastyczności i modułu sprężystości podłużnej stali. W efekcie otrzymuje się pęk charakterystyk opisujących podatność badanego węzła, z których każda odpowiada innej założonej temperaturze materiału.Simplified methodology helpful in a reliable specification of moment - rotation dependences characterizing the steel beam-to-column joint flexibility under fully developed fire conditions is presented and discussed in detail. The shape of identified dependences changes with the temperature increase of the members connected in the considered joint. The analogous relation, known a priori and determined for examined joint being under persistent design situation, is adopted as the reference dependence specified on the basis of the classical component approach. In the presented paper the alternative calculation technique, recommended by the authors in this field, deals with the replacement of such reference relation by another one resulted from the use of Richard – Abbott formal model. Furthermore, the additional approach, taken from the standard PN-EN 1993-1-8, is examined for comparative purposes. To transform such input dependence, related to the room member temperature, into the case of fully developed fire scenario it is firstly approximated by suitable segmental curve and afterwards the relative reduction ratios referring to the steel elasticity modulus as well as to the steel yield point, the joint is made of, are taken into consideration. As a result, a number of the requested relations is obtained, differentiated dependently on the assumed member temperature

The axial force influence on the flexibility of steel joints subject to bending under fully developed fire conditions

W pracy podjęto próbę jakościowego i ilościowego oszacowania wpływu jaki na zachowanie się w pożarze rozwiniętym zginanych stalowych węzłów podatnych typu rygiel – rygiel albo słup – słup ma równoczesne oddziaływanie siły osiowej. Analiza opiera się na uogólnieniu klasycznego algorytmu metody składnikowej. Obecna w węźle siła podłużna koryguje nie tylko warunki obciążenia poszczególnych elementów, efektywnych w ocenie nośności, ale również wpływa w sposób znaczący na ich odkształcenie, co w konsekwencji przekłada się na zmianę sztywności. Zaobserwowany efekt jest tym bardziej istotny im większy jest udział siły podłużnej w globalnym bilansie oddziaływań.The axial force qualitative influence as well as its quantitative evaluation on the behaviour of the flexible steel beam-to-beam and column-to-column knee joints subject to bending under fire conditions are assessed and discussed in detail. The proposed calculation algorithm is based on the generalization of classical component method. The essential effect of such axial force is not only the correction of internal forces applied to particular joint components, but also the significant modification of their strain conditions

Influence of the End-Plate Thickness on the Steel Beam-to-Column Joint Stiffness when Subject to Bending

Based on the numerical simulation performed within the Abaqus computational environment for a typical end-plate beam-to-column joint the influence of the endplate thickness on the effective joint rigidity has been verified. The initial joint rigidity at first determined for 20 mm thick end-plate has been compared with rigidity of the joint constructed with substantially more flexible end-plates 10, 8 and 6 mm thick. In all the considered cases the column was equipped with horizontal ribs stiffening the web at the height of beam top and bottom flange. No diagonal ribs were applied. In addition the column flange at the zone directly adjacent to the beam end-plate in all the analyzed cases has been set to 30 mm. This way it did not affect the computationally determined rigidity of considered joints. Juxtaposition of M-ϕ curves characterizing the considered joints and depicting the relationship between the applied bending moment and relative change of the initial angle between undeformed axes of beam and column in the analyzed frame indicates qualitatively different modes of destruction of the considered joints, and thus different computational models determining their bearing capacity. In the first case obtained parameters seem to indicate that the joint is nominally rigid but in all the remaining cases the bearing capacity seems to be exhausted by the increasing deformation of the more and more flexible end-plate

Changes in Structural Steel Microstructures Following Heating and Cooling Episodes in Fires

Cel: Celem artykułu jest krótkie omówienie podstawowych zagrożeń wynikających z epizodów nagrzewania i stygnięcia stali konstrukcyjnej podczas pożaru, które mogą warunkować ewentualne dalsze użytkowanie elementów nośnych z niej wykonanych. Zagrożenia te wiążą się na ogół z termicznie indukowanymi i trwałymi zmianami obserwowanymi w mikrostrukturze stali wystudzonej po zakończeniu ekspozycji na ogień, z reguły niedostrzeganymi wizualnie podczas klasycznej inwentaryzacji przeprowadzanej po pożarze, której celem jest ocena stanu technicznego obiektu. Metody: Struktura artykułu pozwala prześledzić kolejne, potencjalne formy zmian mikrostruktury stali konstrukcyjnej, najpierw inicjowane monotonicznym wzrostem temperatury tego materiału, a następnie mniej lub bardziej gwałtownym jego stygnięciem. W pierwszej kolejności omówiono skutki rozrostu ziaren ferrytu, w drugiej kolejności – efekty częściowej przemiany perlitu w austenit, a w końcu – zagrożenia determinowane zainicjowaniem w fazie chłodzenia przemiany bainitycznej i/lub martenzytycznej. Na tym tle podjęto dyskusję na temat konsekwencji ewentualnego powierzchniowego odwęglenia, a także możliwego wystąpienia zjawisk grafityzacji i/lub sferoidyzacji ziaren cementytu. Wyniki: Wykazano, że zmieniające się w czasie, a przy tym niekontrolowane oddziaływanie wysokiej temperatury pożaru na stal konstrukcyjną z dużym prawdopodobieństwem prowadzi do wystąpienia w tym materiale niekorzystnych przemian strukturalnych, które z reguły skutkują drastycznym zmniejszeniem się jego efektywnej ciągliwości skojarzonym z wyraźnym zwiększeniem się jego twardości. Taki zestaw cech stali w przypadku dalszego jej użytkowania po pożarze nieuchronnie implikuje dużą jej podatność na kruche pękanie, a co za tym idzie – znaczne ryzyko nagłego i niespodziewanego zniszczenia wykonanych z niej elementów. Wnioski: Klasyczna inwentaryzacja przeprowadzana po pożarze w celu oceny deformacji stalowego ustroju nośnego, uzupełniona jedynie o eksperymentalną weryfikację parametrów wytrzymałościowych charakteryzujących taką stal, nie wystarcza, by dostatecznie wiarygodnie wnioskować o przydatności tych elementów do ich dalszego użytkowania pod obciążeniem. Taka ocena musi być bowiem bezwzględnie poszerzona co najmniej o aposterioryczne badania mikrostruktury rozpatrywanego materiału oraz o próby pozwalające na sprawdzenie jego popożarowej twardości i udarności.Aim: The aim of this article is to provide a brief review of the basic hazards which might affect the potential re-use of bearing members made of structural steel following exposure to heating and cooling episodes in a fire. These hazards generally involve thermally induced and permanent changes observed in the microstructure of the steel after the fire is extinguished, usually not seen during a standard post-fire inventory aimed at assessing the technical condition of the building. Methods: The article’s structure guides the reader through the successive potential forms of changes in the microstructure of structural steel, initiated by a monotonic increase in the temperature of the material, and followed by its more or less rapid cooling. The article first discusses the effects of ferrite-grain growth, then proceeds to a description of the effects of a partial pearlite-to-austenite transformation, and finally addresses the threats created by the initiation of a bainitic and/or martensitic transformation during the cooling phase. In this context, it discusses the consequences of potential surface decarburisation and the results of the possible occurrences of graphitisation and/or spheroidisation of cementite grains. Results: It has been shown that the time-varying and uncontrolled impact on structural steel of a high fire temperature is likely to lead to the occurrence of unfavourable structural changes in this material, which usually result in a dramatic decrease in the effective ductility, coupled with a marked increase in hardness. In structural members re-used after a fire, such a set of features inevitably implies the high vulnerability of this type of steel to brittle fracture, and, consequently, carries a significant risk of the sudden and unexpected destruction of the components made of it. Conclusions: The standard post-fire inventory of member deformations in the steel-bearing structure, supplemented only by the experimental verification of such steel-strength parameters, is not sufficient to reasonably conclude that these members are suitable for re-use under load. Such an assessment must be extended at least by a detailed study of the microstructure of the material under consideration, made a posteriori, and also by tests which allow the verification of its post-fire hardness and impact strength