Epoka kamienia 2.0 – rewitalizacja najstarszych idei budownictwa murowego w dobie budownictwa zrównoważonego
Open Access (Artykuł w pliku PDF)
citation/cytuj: Balcer-Zgraja M. Stone Age 2.0 – revitalising the oldest ideas of masonry construction in the era of sustainable construction. Materiały Budowlane. 2025. Volume 633. Issue 05. Pages 67-77. DOI: 10.15199/33.2025.05.09
dr hab. inż. Małgorzata Balcer‑Zgraja, prof. PS, Politechnika Śląska, Wydział Architektury
ORCID: 0000-0001-7609-8866
Correspondence address: malgorzata.balcer‑Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
DOI: 10.15199/33.2025.05.09
Review paper / Artykuł przeglądowy
Abstract: The aim of the study is to organise knowledge about the properties of stone and its role in the built environment. Research has been conducted in the areas of: material properties, innovative solutions, and prospects for use in architecture. The popularity of raw aesthetics, the need to exhibit materiality, the physical experience of space in the era of the digital revolution is encouraging the revitalisation of stone in architecture, making this material an important element of sustainable construction.
Keywords: architecture; stone; structure; materiality; recycling.
Streszczenie: Celem artykułu jest uporządkowanie wiedzy o właściwościach kamienia i jego roli w środowisku zbudowanym. Przeprowadzono badania właściwości materiału, innowacyjnych rozwiązań oraz perspektyw zastosowania w architekturze. Popularność surowej estetyki, potrzeba eksponowania materialności, fizycznego doświadczania przestrzeni w erze rewolucji cyfrowej sprzyja rewitalizacji kamienia w architekturze, czyniąc z tego materiału istotny element budownictwa zrównoważonego.
Słowa kluczowe: architektura; kamień; struktura; materialność; recykling.
Literatura:
[1] https://www.archdaily.com/934819/the‑new‑stone‑age.
[2] https://www.dezeen.com/stone‑age‑2- 0/.
[3] Webb S. Stone age: a new architecture from an old material. Architectural Review 6 April 2022. https://www.architectural‑review. com/essays/keynote/ stone‑age‑a‑new‑architecture‑from‑an‑old‑material.
[4] Winkler EM. Stone. Properties, Durability in Man’s Environment. 1st ed. Springer; 1973, 2nd ed. Springer 1975
[5] Winkler EM. Stone in Architecture. Properties, Durability. 3rd ed. Springer; 1997,
[6] Siegesmund S, Snethlage R. Stone in Architecture. Properties, Durability. 4th ed. Berlin and Heidelberg: Springer‑Verlag GmbH & Co. KG; 2011, 5th ed. Berlin and Heidelberg: Springer‑Verlag GmbH & Co. KG; 2014
[7] Osiecka E. Materiały budowlane. Kamień, ceramika, szkło. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej; 2003
[8] Lorenc MW, Mazurek S. Wykorzystać kamień. Wrocław: Studio Jasa; 2007
[9] Hudson J, Cosgrove J. Understanding Building Stones and Stone Buildings. Routledge, Taylor&Francis; 2019
[10] Siegesmund S, Weiss T, Vollbrecht A. Natural stone, weathering phenomena, conservation strategies and case studies: Introduction. Geological Society London Special Publications 205 (1): 1‒7. 2002; https://doi.org/10.1144/ GSL.SP.2002.205.01.01
[11] Viles HA. Implications of future climate change for stone deterioration, Geological Society London Special Publications 205 (1): 407‒418. 2002, https://doi.org/10.1144/GSL.SP.2002.205.01.29
[12] English Heritage. Practical Building Conservation: Stone. Taylor & Francis Ltd, 2012
[13] McLean W, Silver P. Sustainable and Regenerative Materials for Architecture. Laurence King, 2025
[14] Schulz B, Schulz A. Manual of Natural Stone: A Traditional Material in a Contemporary Context. De Gruyter; 2020
[15] Perraudin G. Constructing in Massive Stone Today. Les Presse Du Reel; 2014
[16] Hall W. Stone. Phaidon Press; 2019
[17] Blaser W, Souto de Moura E, Herzog J. Eduardo Souto de Moura – Stein Element Stone. Birkhäuser Architecture; 2003
[18] Niebrzydowski W. Architektura brutalistyczna a idee Nowego Brutalizmu. Białystok: Oficyna Wydawnicza Politechniki Białostockiej; 2018
[19] Toromanoff A. Brutalism Reinvented. Prestel Verlag; 2021
[20] McLaughlin K. Brutalist Architecture: Everything You Need to Know, The imposing, concrete‑heavy aesthetic has long divided architecture fans and critics. Architectural Digest, 12.07.2023 https://www.architecturaldigest.com/ story/brutalist‑architecture‑101.
[21] Harvey J, Fisher J, Mendelle N. Stone: A Legacy and Inspiration for Art. Black Dog Press; 2011
[22] Tilley Ch. The Materiality of Stone: Explorations in Landscape Phenomenology. Taylor & Francis. Routledge; 2004
[23] Dernie D. New Stone Architecture. Laurence King Pub; 2003
[24] Sert JL, Léger F, Giedion S. Nine Points on Monumentality (1943), Polis Research Center. Txt. Public art observatory project. Universitat de Barcelona https://monoskop.org/images/7/72/Sert_Leger_Giedion_1943_1958_Nine_Points_ on_Monumentality.pdf.
[25] Stone in Modern Buildings. Principles of Cladding. Preservation technology. Dossier 6 April 2003. https://docomomo.com/wp‑content/ uploads/ 2022/06/Dossier‑6‑Stone‑in‑Modern‑Buildings_ OCR.pdf.
[26] https://franklloydwright.org/work/.
[27] Stone Age 2.0 https://www.dezeen.com/2024/02/15/sagrada‑familia‑tristram‑carfrae‑interview‑stone/.
[28] https://www.arup.com/projects/sagrada‑familia/.
[29] https://2bmfg.com/en/.
[30] https://www.buildingcentre.co.uk/whats_on/exhibitions/the‑new‑stone‑age.
[31] https://www.carlfredriksvenstedt.com/.
[32] https://www.ericparryarchitects.co.uk/.
[33] Stone Tower Research Project (2020). https://www.buildingcentre.co.uk/ whats_on/exhibitions/the‑new‑stone‑age.
[34] New Stone Age exhibition handout. https://www.buildingcentre.co.uk/ whats_on/exhibitions/the‑new‑stone‑age.
[35] https://www.polycor.com/sustainability/how‑stone‑is‑sustainable/.
[36] Badanie SNROC, targi Rocalia 2023, https://www.salon‑rocalia. com/en/ news/rocalia‑2023
[37] Zumthor P. Myślenie architekturą. Karakter; 2010. S. 31
[38] https://www.ensamble.info/musicalstudycentre.
[39] Couchez E, Heynickx R. Architectural Education Through Materiality. Pedagogies of 20th Century Design Routledge; 2022
[40] https://www.wxca.pl/.
Received: 07.01.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 07.01.2025 r.
Revised: 24.02.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 24.02.2025 r.
Published: 22.05.2025 / Opublikowano: 22.05.2025 r.
Materiały Budowlane 05/2025, strona 67-77 (spis treści >>)
Wytyczne architektoniczno-urbanistyczne dotyczące transformacji nadrzecznych obszarów miast w kontekście paradygmatu zrównoważonego rozwoju
Open Access (Artykuł w pliku PDF)
citation/cytuj: Jaszek M., Majerska-Pałubicka B. Architectural and urban planning guidelines for the transformation of riverside urban areas in the context of the paradigm of sustainable development. Materiały Budowlane. 2025. Volume 633. Issue 05. Pages 58-66. DOI: 10.15199/33.2025.05.08
dr inż. arch. Monika Jaszek, Politechnika Śląska, Wydział Architektury
ORCID: 0000-0002-1783-4736
dr hab. inż. arch. BeataMajerska-Pałubicka, Politechnika Śląska, Wydział Architektury
ORCID: 0000-0002-5951-2727
Correspondence address: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
DOI: 10.15199/33.2025.05.08
Original research paper / Oryginalny artykuł naukowy
Abstract. The aim of this article is to specify the architectural and urban planning guidelines for transformation activities implemented in riverside areas of contemporary cities in the context of sustainable development. These guidelines constitute an original set of solutions resulting from the author's research. The main assumption of these guidelines is to shape the Integrated Blue-Green City System, which will allow to strengthen the built environment and the natural environment.A systemthat continuously connects water and greenery resources, creating supra-local, supra-urban connections. The guidelines were developed based on the analysis of changes in the approach to transformation activities implemented in riverside areas of cities. The analysis also covered the foundations and assumptions regarding sustainable development in architecture and urban planning. The research used the author's mixed method, which is a configuration of the logical argumentation, interpretative, heuristic and prognostic method, as well as a case study. The research results in the form of architectural and urban planning guidelines constitute an important set of assumptions helpful in the development of city strategic and planning documents.
Keywords: architecture and urban planning; transformation of riverside areas; sustainable development.
Streszczenie. Celem artykułu jest wyszczególnienie wytycznych architektoniczno-urbanistycznych dotyczących działań transformacyjnych realizowanych w nadrzecznych obszarach współczesnych miast w kontekście zrównoważonego rozwoju. Wytyczne te stanowią oryginalny zbiór rozwiązań, będących wynikiem autorskich badań. Głównym ich założeniem było ukształtowanie Zintegrowanego Błękitno-Zielonego Systemu Miasta, pozwalającego wzmocnić środowisko zbudowane oraz przyrodnicze, który w sposób ciągły łączy zasoby wód i zieleni, kreując ponadlokalne, ponadmiejskie połączenia. Wytyczne opracowane zostały na podstawie analizy zmian w podejściu do działań transformacyjnych realizowanych w nadrzecznych obszarach miast. Analizie poddano także podstawy i założenia dotyczące zrównoważonego rozwoju w architekturze i urbanistyce. W realizacji badań wykorzystano autorską metodę mieszaną, będącą konfiguracją metody logicznej argumentacji, interpretacyjnej, heurystycznej i prognostycznej oraz studium przypadku. Wyniki badań w postaci wytycznych architektoniczno-urbanistycznych stanowią istotny zbiór założeń pomocnych podczas opracowywania miejskich dokumentów strategiczno-planistycznych.
Słowa kluczowe: architektura i urbanistyka; transformacje obszarów nadrzecznych; zrównoważony rozwój.
Literature
[1] Pancewicz A. Rzeka w krajobrazie miasta. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2004.
[2] Nyka L. Architektura i woda – przekraczanie granic. Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk 2013.
[3] Lorens P, Martyniuk-Pęczak J. Wybrane zagadnienia rewitalizacji miast. Wydawnictwo Urbanistyka, Gdańsk 2009.
[4] Wierzbicka B. Miasto tyłem do rzeki. Biblioteka Wydawnictwa Opieki Nad Zabytkami, Warszawa 1996.
[5] Naumann S. Błękitno-zielona infrastruktura dla łagodzenia zmian klimatu w miastach. Narzędzia strategiczne. Wydawnictwo Ecologic Institute & Fundacja Sendzimira, Kraków 2022.
[6] Majerska-Pałubicka B. Zintegrowane projektowanie architektoniczne w kontekście zrównoważonego rozwoju. Doskonalenie procesu. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2014.
[7] Januchta-Szostak A. Miasta przyjazne rzekom. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2019.
[8] Jaszek M. Rozprawa doktorska pt. Znaczenie architektury terenów nadrzecznych dla współczesnych miast w kontekście paradygmatu zrównoważonego rozwoju. Optymalizacja strategii projektowych. Gliwice 2024.
[9] Niezabitowska E. Metody i techniki badawcze w architekturze. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2014.
[10]Marschall R.Waterfronts in Post-Industrial Cities. Taylor&Francis, London 2001.
[11] Jaszek M. Współczesne funkcje terenów nadrzecznych, w kontekście zrównoważonego rozwoju w architekturze, na przykładzie Wyspy Młyńskiej w Bydgoszczy. Czasopismo Builder Science 2022; 296 (3): s. 48-53, Wydawnictwo PWB Media 2022.
[12] Fundacja Sendzimira. Zarządzanie miejskimi dolinami rzecznymi. Raport z seminariów eksperckich. Warszawa 2022.
[13] Autorskie Biuro Architektury Investprojekt-Partner 6 Sp. z o.o. Koncepcji programu rewitalizacji i zagospodarowania doliny rzeki Bystrzycy w Lublinie. Lublin 2016.
[14] Uchwała nr 283/VIII/2019 Rady Miasta Lublin z 01.07.2019 r. w sprawie uchwalenia Studium uwarunkowań i kierunków zagospodarowania przestrzennego miasta Lublin.
[15] Stangel M. Kształtowanie współczesnych obszarów miejskich w kontekście zrównoważonego rozwoju. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2013.
[16] Farr D. Sustainable Urbanism – Urban Design With Nature. New Jersey 2008.
[17] Lehmann S. Green Urbanism: Formulating a Series of Holistic Principles. S.A. P.I.N.S No. 3.22010.
[18] Zespół Projektowy REURIS. Rzeki w miastach – Przestrzenie pełne życia. MERKUR Druck- und Kopierzentrum GmbH & Co. KG, Lipsk 2012.
Received: 07.01.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 07.01.2025 r.
Revised: 03.03.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 03.03.2025 r.
Published: 22.05.2025 / Opublikowano: 22.05.2025 r.
Materiały Budowlane 05/2025, strona 58-66 (spis treści >>)
Forma architektoniczna a efektywność konstrukcji łukowych z drewna klejonego
Open Access (Artykuł w pliku PDF)
citation/cytuj: Wiercińska M., Dzun M. Architectural form and structural efficiency of arched glued-laminated timber structures. Materiały Budowlane. 2025. Volume 633. Issue 05. Pages 50-57. DOI: 10.15199/33.2025.05.07
mgr inż. arch. Milena Wiercińska, Politechnika Białostocka, Wydział Architektury
ORCID: 0000-0003-3354-9780
mgr inż. Michał Dzun, Politechnika Białostocka, Wydział Budownictwa i Nauk o Środowisku
ORCID: 0000-0003-2478-5538
Correspondence address: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
DOI: 10.15199/33.2025.05.07
Scientific report / Doniesienie naukowe
Abstract. Contemporary architecture integrates traditional materials withmodern technologies, and glued-laminated timber is playing an increasingly significant role in large-scale structures. This study compares the stress distribution in three arches of identical span, designed using two different methods. The first method involves determining the geometric axis of the arch through a graphical approach based on the force triangle. The second method assumes the arch axis as a circular segment. The results indicate that arches designed using the force triangle method exhibit a more uniform stress distribution. This finding highlights the potential of this method for further research on material optimization in relation to cross-sectional variability.
Keywords: glued-laminated timber; arches; shape optimization.
Streszczenie. Współczesna architektura łączy tradycyjne materiały z nowoczesnymi technologiami, a drewno klejone odgrywa coraz większą rolę w dużych konstrukcjach. W artykule porównano rozkład naprężeń w trzech łukach o tej samej rozpiętości, ukształtowanych wg dwóch metod projektowania. Pierwsza z nich to wykreślanie osi geometrycznej łuku z użyciem graficznej metody wykorzystującej trójkąt sił, natomiast druga polega na przyjęciu osi łuku jako wycinka okręgu. Wyniki wskazują, że łuki wykreślone metodą trójkąta sił mają bardziej równomierny rozkład naprężeń, co oznacza potencjał metody do dalszych badań nad optymalizacją materiałową w związku ze zmiennością przekrojów.
Słowa kluczowe: drewno klejone; łuki; optymalizacja formy.
Literature
[1] Szewczyk J. Drewno we współczesnej architekturze Część 1.Wstęp do architektury drewnianej. Builder. 2019; 265 (8): 28 – 32.
[2] Hennessy R, Harris R. The Winter Gardens, Sheffield, UK.World Conf Timber Eng. 2004.
[3] https://www.prsarchitects.com/projects/arts-civic/sheffield-winter-garden.
[4] https://rshp.com/projects/culture-and-leisure/bodegas-protos/.
[5] Gonzalo PalomarG. Control deGestión. Cuadro deMando Integral para la Bodega Protos. 2016.
[6] Martínez Cordón D. Traducción comentada ES>FR de parte de la página web de las Bodegas Protos de Peñafiel. 2022.
[7] Bowen DH, Greene JP, Kisida B. Learning to think critically: A visual art experiment. Educ Res. 2014; 43 (1): 37 – 44.
[8] https://www.enr.com/articles/56522-contractors-take-care-in-expanding-arkansas- art-museum.
[9] Dickson M, Parker D. Sustainable Timber Design. Oxford: Routledge; 2014.
[10] Vranovci K. The Effects of Crystal Bridges in Downtown Revitalization of Bentonville, Arkansas in The Last Decade. Fayetteville, AR: University of Arkansas; 2018.
[11] Burry J, et al. Fabricate 2020. London: UCL Press; 2020.
[12] Kamionka L, Wdowiak-Postulak A, Hajdenrajch A. Nowoczesne budownictwo drewniane w technologii CLT na przykładzie budynku Bioklimatycznej Jednostki Modularnej. MateriałyBudowlane. 2022; https://doi. org/10.15199/33.2022.03.07.
[13] Issa CA, Kmeid Z. Advanced wood engineering: glulambeams. Constr Build Mater. 2005; 19 (2): 99 – 106.
[14] Haddadi R. An Industry in Transition: Early Glue-Laminated Timber in Switzerland, 1909-1939. Zurich: ETH Zurich; 2023.
[15] Szewczyk J. Drewno we współczesnej architekturze Część 2. Budownictwo szybkościowe z drewna. Builder. 2019; 266 (9): 32 – 36.
[16] Moody RC, Hernandez R. Glued-laminated timber. Madison: Forest Product Laboratory, USDH Forest Service; 1997.
[17] Kram D, Nowak K, Śliwa-Wieczorek K, Hrehorowicz-Gaber H, Błazy R, Hrehorowicz- Nowak A, Błachut J, Łysień M, Ciepiela A, Dudek J. Drewniane budownictwo modułowe jako innowacyjne rozwiązanie szkół przyszłości. Materiały Budowlane. 2023; https://doi. org/10.15199/33.2023.12.06.
[18] Nowak T. Wpływ smukłości przekrojów zginanych elementów z drewna klejonego warstwowo na nośność w warunkach pożaru. Materiały Budowlane. 2015; 1: 52 – 55.
[19] Aicher S, Stapf G. Block glued glulam – Bridges, beams and arches. In: Proceedings of the World Conference on Timber Engineering (WCTE 2014). Quebec City, Canada; 2014.
[20] Stefanska A, Cygan M, Batte K, Pietrzak J. Applications of timber and wood- basedmaterials in architectural design usingmulti-objective optimisation tools. ConstrEconBuild. 2021; https://doi.org/10.5130/AJCEB. v21i3.7606.
[21] Wiercińska M. Potencjał oszczędności materiału w łukach pracujących na ściskanie, a forma architektoniczna. Optymalizacja zużycia materiału na etapie projektowania wstępnego konstrukcji. Przegląd Budowlany. 2025; 3.
[22] Średniawa W. Zastosowanie konstrukcji z drewna klejonego w budownictwie ogólnymi mostownictwie. Kraków: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej; 2021.
[23] Premrov M, Žegarac, Leskovar V. Innovative structural systems for timber buildings: Acomprehensivereviewofcontemporarysolutions.Buildings.2023;13(7):1820.
[24] Ong C. B. Glue-laminated timber (Glulam). In: Wood Composites. 1st ed. 2015. p. 123–140.
[25] Szeptyński P, Jasińska D, Mikulski L. Shape optimization and experimental investigation of glue-laminated timber beams. Materials. 2024; https://doi.org/10.3390/ma17246263.
[26] Kukule A, Rocens K. Reduction of wood consumption for glulam arch by its strengthening. In: Proceedings of the International Scientific Conference „Innovative Materials, Structures and Technologies”. 2014. p. 69–76.
Received: 16.12.2024 / Artykuł wpłynął do redakcji: 16.12.2024 r.
Revised: 14.02.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 16.12.2024 r.
Published: 22.05.2025 / Opublikowano: 22.05.2025 r.
Materiały Budowlane 05/2025, strona 50-57 (spis treści >>)
Proces zmęczenia stali w konstrukcjach budowlanych – kryteria oceny i metody analizy
Open Access (Artykuł w pliku PDF)
citation/cytuj: Rowiński S. Fatigue process of steel in building structures – assessment criteria and methods of analysis. Materiały Budowlane. 2025. Volume 633. Issue 05. Pages 40-49. DOI: 10.15199/33.2025.05.06
dr inż. Sławomir Rowiński, Politechnika Wrocławska, Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego
ORCID: 0000-0001-5512-7381
Correspondence address: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
DOI: 10.15199/33.2025.05.06
Review paper / Artykuł przeglądowy
Abstract. The aim of this study was to analyze the mechanism of fatigue crack propagation in steel and to assess the fatigue strength of structures based on the stress intensity factor. The article presents the stages of crack initiation and propagation in steel elements subjected to cyclic loading. The static load-bearing capacity condition in the presence of material defects is discussed. A key part of the study is the analysis of the Paris curve. The application ofWöhler fatigue curves in the assessment of steel fatigue durability is also presented.
Keywords: material fatigue; stress intensity factor; Paris curve; Wöhle rcurve.
Streszczenie. Celem pracy była analiza mechanizmu propagacji pęknięć zmęczeniowych w stali oraz ocena wytrzymałości zmęczeniowej konstrukcji na podstawie współczynnika intensywności naprężenia. W artykule przedstawiono etapy inicjacji i propagacji pęknięć w elementach stalowych poddanych obciążeniom cyklicznym. Omówiono warunek nośności statycznej w obecności defektów materiałowych. Kluczową częścią pracy jest analiza krzywej Parisa. Przedstawiono również zastosowanie krzywych zmęczeniowych Wöhlera w ocenie trwałości zmęczeniowej stali.
Słowa kluczowe: zmęczenie materiału; współczynnik intensywności naprężenia; krzywa Parisa; krzywa Wöhlera.
Literature
[1] He L, Tian Y, Akebono H, Sugeta A. Prediction of fatigue crack propagation behavior in elastic plastic region nder block loading for type 316 steel via artificial neural network approach. International Journal of Fatigue. 2025; 192, 108725: 1 – 17.
[2] Safaei S, Bernasconi A, Carboni M, Martulli LM. A novel implementation of the cohesive zone model for the fatigue propagation of delamination in composites using a sequential static fatigue algorithm. International Journal of Fatigue. 2025; 192, 108712: 1 – 12.
[3] Paysan F, Melching D, Breitbarth E. Plasticity-induced crack closure identification during fatigue crack growth inAA2024-T3 by using high-resolution digital image correlation. International Journal of Fatigue. 2025; 192, 108703: 1 – 14.
[4] Chiocca A, Pedranz M, Zanini Z, Carmignato S, Fontanari V, Benedetti M, Frendo F.Application of the Effective critical plane approach for the fatigue assessment of ductilecast iron under multiaxial and non-proportional loading conditions. International Journal of Fatigue. 2025; 192, 108716: 1 – 14.
[5] Dastgerdi JN, Jaberi O, Hensel J. Characterization of surface irregularities and fatigue strength evaluation of wire arc additive manufactured high strength steel specimens. International Journal of Fatigue. 2025; 192, 108737: 1 – 15.
[6] Gericke A, Thomas von Borstel, Goeran G, Strandberg M, Knuth-Michael Henkel. Fatigue strength of blast cleaned and stress relief annealed butt joints made of structural steel S355J2+N for offshore wind support structures. International Journal of Fatigue. 2025; 192, 108711: 1 – 17.
[7] Rowiński S. Effect of steel-cutting technology on fatigue strength of steel structures: tests and analyses.Materials. 2021, vol. 14, nr 20, art. 6097, s. 1 – 15.
[8] Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-9: Zmęczenie.
[9] Griffith AA. The Phenomenon of Rupture and Flow in Solids, Philosophie Transactions of Royal Society, Serie A, 1921: 163 – 198.
[10] PN-87/H-04335.Metoda badania odporności na pękanie w płaskim stanie odkształcenia.
[11] Barsom JM, Rolfe ST. Fracture and Fatigue Control in Structures, Prentice- -Hall, Inc. 1987.
[12] Girienko WS, Diadin WP. Zawisimosti mieżdu udarnoj wjazkostju i kritierijami miechaniki razruszenija konstrukcjonnych stalej i ich swarnych sojedinienij. Awtomaticzeskaja Swarka. 1985, No 9, s. 13-20.
[13] Kalana K. Hodnotenie odolnosli proti krehkemu poruseniu zvaranych ocelovych konstrukcji. Zvaranie 1990, No 9, s. 265-271.
[14] PD, Guidance on Methods forAssessing theAcceptability of Flaws in Fusion WeldedStructures BSI, 1991.
[15] Rykaluk K. Pęknięcia w konstrukcjach stalowych, Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, Wrocław 2000.
[16] Kocańda S, Szala J. Podstawy obliczeń zmęczeniowych. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1997.
[17] Paris PC, Erdogan FA. A Critical Analysis of Crack Propagation Laws, Journal of Basic Engineering ASME Transaction, Serie D, 85,No 4, 1963, pp. 528-534.
[18] Sedlacek G, Stranghöner N, Stötzel G, Dahl W, Lungenberg P, Liessem A. Die Tragsicherheit, die Ermüdungssicherheit und das Sprödbruchproblem, Der Stahlbau 1996, H. 11, s. 407-414.
[19] Feldmann M, Hegger J, Hechler O, Rauscher S. Untersuchungen zumTrag- - und Verformungsverhalten von Verbundmitteln unter ruhender und nichtruhender Belastung bei Verwendung hochfesterWerkstoffe,Abschlussbericht Institutsbericht- Nr. 169/2006 des Lehrstuhls für Stahlbau und Leichtmetallbau und Instituts für Massivbau der RWTH Aachen, Aachen 2007.
[20] Rykaluk K. Nośność połączeń i węzłów pod obciążeniem zmęczeniowym, referat XXVII Konferencji „Warsztaty pracy projektanta konstrukcji”, Szczyrk 2012, t. 3, s. 129 – 176.
[21] Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-9: Zmęczenie.
[22] PN-90/B-03200. Konstrukcje stalowe. Obliczenia statyczne i projektowanie.
[23] PN-EN 1090-2:2009. Wykonanie konstrukcji stalowych i aluminiowych. Część 2:Wymagania techniczne dotyczące konstrukcji stalowych.
[24] Rowiński S. Czynniki wpływające na wytrzymałość zmęczeniową konstrukcji stalowych. Builder. 2020; R. 24, nr 4, s. 51-53.
[25] Fustar B, Lukacević I, Dujmović D. Review of Fatigue Assessment Methods for Welded Steel Structures. Advances in Civil Engineering. Volume 2018, ID 3597356, 16 stron.
Received: 16.12.2024 / Artykuł wpłynął do redakcji: 16.12.2024 r.
Revised: 17.02.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 17.02.2025 r.
Publshed: 22.05.2025 / Opublikowano: 22.05.2025 r.
Materiały Budowlane 05/2025, strona 40-49 (spis treści >>)
Naprężenia własne w walcowanych dwuteownikach stalowych po formowaniu na zimno względem silnej osi bezwładności
Open Access (Artykuł w pliku PDF)
citation/cytuj: Marcinczak K. Residual stresses in steel I‑sections after cold forming about strong axis. Materiały Budowlane. 2025. Volume 633. Issue 05. Pages 32-39. DOI: 10.15199/33.2025.05.05
dr inż. Krzysztof Marcinczak, Politechnika Wrocławska, Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego
ORCID: 0000-0002-8789-5243
Correspondence address: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
DOI: 10.15199/33.2025.05.05
Original scientific article / Oryginalny artykuł naukowy
Abstract. This article presents the issue of self stresses and the methods for determining them. Describes the methodology of using the hole drilling method to determine the residual stresses occurring in cold bended I beams to the strong axis. The results of a study of the residual stresses in a steel I beam made of S460M steel are presented. The resulting stress distributions are compared with theoretical models.
Keywords: residual stresses, hole.drilling method, semi.destructive tests, cold bending.
Streszczenie. W artykule omówiono zagadnienie naprężeń własnych oraz metody ich określania. Opisano metodę wykorzystania metody otworkowej do określenia naprężeń własnych występujących w dwuteownikach giętych na zimno względem silnej osi bezwładności. Przedstawiono wyniki badań naprężeń własnych w stalowej belce dwuteowej ze stali S460M. Otrzymane rozkłady naprężeń porównano z modelami teoretycznymi.
Słowa kluczowe: naprężenia własne, metoda otworkowa, badania półniszczące, gięcie na zimno.
Literature
[1] Marcinczak K. Gięcie na zimno wyrobów gorącowalcowanych. Builder. 2017, R. 21, nr 8, s.84‒87 https://doi.org/01.3001.0013.4271
[2] Skiadopoulos A, de Castro e Sousa A, Lignos DG. Experiments and proposed model for residual stresses in hot‑rolled wide flange shapes, Journal of Constructional Steel Research, vol. 210 (2023), https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2023.108069
[3] Tankova T, Rodrigues F, Leitao C, Martins C, Simoes da Silva L. Lateral‑torsional buckling of high strength steel beams: Experimental resistance. Thin‑Walled Struct 2021;164:107913.
[4] Marcinczak K, Lorenc W, Rowiński S. Pomiar naprężeń własnych w kształtowniku stalowym metodą otworkową. Materiały Budowlane. 2018; 4: 103‒104, https://doi.org/10.15199/33.2018.04.23
[5] Spoorenberg RC, Snijder H, Cajot L.‑G, May M. Experimental investigation on residual stresses in heavy wide flange QST steel sections, Journal of Constructional Steel Research, vol. 89, pp. 63‒74, 2013.
[6] Poudre D. Inelastic spatial stability of circular wide flange steel arches, Technische Universiteit Eindhoven, Eindhoven 2005.
[7] Spoorenberg RC, Snijder H, Hoenderkamp J. Proposed residual stress model for roller bent steel wide flange sections, Journal of Constructional Steel Research, vol. 67, no. 6, pp. 992‒1000, 2011, https://doi.org/10.1016/j. jcsr.2011.01.009
[8] Schajer Gary S, Rolfe ST. Practical residual stress measurement methods, John Wiley and Sons Ltd. 2013, https://doi.org/10.1002/9781118402832
[9] Kudryavtsev YF. (2008) „Residual Stress” In: Sharpe, W. (ed) Handbook of Experimental Solid Mechanics. Springer: New York, pp 371 – 386, https:// doi.org/10.1007/978‒0‑387‒ 30877‒7_15
[10] Adamski M. Naprężenia własne. Przykłady pomiarów ultradźwiękowych, Biuro Gamma, Warszawa 1999.
[11] Timoshenko S. Strength of materials. Part II advanced theory and problems, D. Van Nostrand Company, New York 1940.
[12] Dudek K. Dokładność metody otworkowej w ocenie poziomu naprężeń własnych w elementach ustrojów nośnych maszyn roboczych, Problemy Maszyn Roboczych, tom Z. 24, 2004 r., s 17÷27
[13] ECCS, Ultimate limit state calculations of sway frazes with Brigid joint. Technical Working Group 8.2‑System, European Convention for the Constructional Steelwork, Paris 1984
Received: 03.02.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 03.02.2025 r.
Revised: 17.03.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 17.03.2025 r.
Published: 22.05.2025 / Opublikowano: 22.05.2025 r.
Materiały Budowlane 05/2025, strona 32-39 (spis treści >>)
Analiza wykorzystania deskowań systemowych w świetle wyzwań współczesnego budownictwa betonowego
Open Access (Artykuł w pliku PDF)
citation/cytuj: Krawczyńska-Piechna A. The efficiency of system formwork utilization in the light of challenges of modern concrete construction. Materiały Budowlane. 2025. Volume 633. Issue 05. Pages 26-31. DOI: 10.15199/33.2025.05.04
dr. inż. Anna Krawczyńska‑Piechna, Politechnika Warszawska; Wydział Budownictwa, Mechaniki i Petrochemii
ORCID: 0000-0002-0174-7929
Correspondence address: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
DOI: 10.15199/33.2025.05.04
Review paper / Artykuł przeglądowy
Abstract: The article discusses briefly the influence of trends and changes in contemporary concrete construction on technological and organizational aspects of work planning. In this context, a technique for analyzing the efficiency of system formwork utilization was also proposed; it uses available engineering software for scheduling construction works. The method was illustrated with an example from a real construction site.
Keywords: system formwork; monolithic concrete works; scheduling; resources’ utilization.
Streszczenie: W artykule przedstawiono problematykę wpływu trendów i zmian zachodzących we współczesnym budownictwie betonowym na technologiczne i organizacyjne aspekty planowania robót. W tym kontekście zaproponowano także technikę analizy efektywności wykorzystania deskowań systemowych, wykorzystującą dostępne oprogramowanie inżynierskie do harmonogramowania robót budowlanych. Metoda została zilustrowana przykładem z realnej budowy.
Słowa kluczowe: deskowania systemowe; monolityczne budownictwo betonowe; harmonogramowanie; wykorzystanie zasobów.
Literature:
[1] Peurifoy R.L, Oberlender G.D. Formwork for concrete structures. New York: McGraw‑Hill; 2010
[2] Nemati K.M. Temporary structures: Formwork for concrete. Washington: University of Washington; 2007
[3] Illingworth J.R. Construction methods and planning. London: E&FN Spon Press; 2010
[4] Hurd MK. Formwork for concrete. Michigan: American Concrete Institute; 2005
[5] Jarkas AM. Buildability factors affecting formwork labour productivity of building floors. Canadian Journal of Civil Engineering. 2010; 37; 1383‒1394
[6] Krawczyńska‑Piechna A. Wspomaganie planowania monolitycznych robót betonowych z zastosowaniem technik interaktywnych. Materiały Budowlane. 2016; https://doi.org/10.15199/33.2016.06.16
[7] Huszár Z, Lublóy E. Examination of the cost ratio of the formwork. Acta Technica Jaurinensis. 2021; https://doi.org/10.14513/actatechjaur.00598
[8] Terzioglu T, Polat G, Turkoglu H. Formwork System Selection Criteria for Building Construction Projects: A Structural Equation Modelling Approach. Buildings. 2022; https://doi.org/10.3390/buildings12020204
[9] Krawczyńska‑Piechna A. Wykorzystanie metod wielomodelowej analizy dyskryminacyjnej do wyboru systemu deskowania stropowego. Materiały Budowlane. 2017; https://doi.org/10.15199/33.2017.08.34
[10] Radziejowska A, Sobotka A. Comparative analysis of slab formwork of monolithic reinforced concrete buildings. Archives of Civil Engineering. 2020; https://doi.org/10.24425/ace.2020.131779
[11] Devi K, Yadav T. Cost Comparison of Different Types of Formworks. Journal of Building Material Science. 2023; https://doi.org/10.30564/jbms. v5i1.5515
[12] The GCCA 2050 Cement and Concrete Industry Roadmap for Net Zero Concrete, Global Cement and Concrete Association. London; 2021
[13] Boruc J. Betony niskoemisyjne – geneza, możliwości, perspektywy zastosowania. https://bzg.pl/poradnik/artykul/betony‑niskoemisyjne‑geneza‑mozliwosci‑perspektywy‑zastosowania/ id/40530.
[14] Ambroziak A. Przegląd metod wyznaczania parcia mieszanki betonowej na deskowanie. Przegląd Budowlany. 2024; https://doi. org/10.5604/01.3001.0054.4873
[15] Arbeitszeit‑Richtwerte Hochbau – Tabellen., Neu‑Isenburg: Zeittechnik‑Verlag GmbH; 2014
[16] Hoffmann F, Motzko Ch, Corsten B. Aufwand und Kosten zeitgemäßer Schalverfahren. Neu‑Isenburg: Zeittechnik‑Verlag; 2012.
[17] ASTM C1074‒17: Standard Practice for Estimating Concrete Strength by the Maturity Method
[18] Kapliński O (red). Metody i modele badań w inżynierii przedsięwzięć budowlanych. Warszawa: Polska Akademia Nauk, Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej; 2007.
[19] Zalewski D. Projekt wykonania konstrukcji żelbetowej obiektu z analizą efektywności wykorzystania deskowań systemowych. Praca dyplomowa magisterska. Płock: Wydział Budownictwa, Mechaniki i Petrochemii; 2020.
Received: 03.01.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 03.01.2025 r.
Revised: 03.03.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 03.03.2025 r.
Published: 22.05.2025 / Opublikowano: 22.05.2025 r.
Materiały Budowlane 05/2025, strona 26-31 (spis treści >>)
Karbonatyzacja sekwestracyjna kruszywa z recyklingu – droga do cyrkularności i lepszej jakości betonu
Open Access (Artykuł w pliku PDF)
citation/cytuj: Zawal D. Sequestrational carbonation of recycled aggregate – the path to circularity and improved concrete quality. Materiały Budowlane. 2025. Volume 633. Issue 05. Pages 16-25. DOI: 10.15199/33.2025.05.03
dr inż. Daniel Zawal, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, Wydział Nauk Geograficznych i Geologicznych
ORCID: 0000-0002-9682-9176
Correspondence address: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
DOI: 10.15199/33.2025.05.03
Review paper / Artykuł przeglądowy
Abstract: For about a decade, the carbonation of concrete has been viewed as a way to enable the sequestration of carbon dioxide, previously emitted in cement production processes. CO2 sequestration can be intensified by subjecting recycled aggregate to carbonation. The use of such aggregate in the realization of warm foundation slabs, which are a solution in passive and zero‑energy houses, contributes not only to one of the principles of sustainable construction, which is the circularity of building materials, but also to the improvement of the properties of concrete, such as obtaining greater strength comparing to the use of aggregate not subjected to carbonation. The study shows that the strength increased by an average of about 16% and was comparable to that of concrete with natural aggregate. At the same time, the concrete’s water absorption decreased (13 to as much as 30%) as well as the degree of strength loss in the frost resistance test.
Keywords: sustainable construction; insulated foundation slab; recycled aggregate concrete; concrete carbonation.
Streszczenie: Od prawie dekady karbonatyzację betonu postrzega się jako sposób umożliwiający sekwestrację dwutlenku węgla, wyemitowanego wcześniej w procesach produkcji cementu. Sekwestrację CO2 można zintensyfikować, poddając karbonatyzacji kruszywo z recyklingu. Zastosowanie takiego kruszywa w realizacji ciepłych płyt fundamentowych, stanowiących rozwiązanie w domach pasywnych i zeroenergetycznych, przyczynia się nie tylko do realizacji jednego z założeń budownictwa zrównoważonego, jakim jest cyrkularność materiałów budowlanych, ale również do poprawy właściwości betonu, m.in. uzyskania większej wytrzymałości niż w przypadku zastosowania kruszywa niepoddanego karbonatyzacji. Z przeprowadzonych badań wynika, że wytrzymałość zwiększyła się średnio ok. 16% i była porównywalna z wytrzymałością betonu z kruszywem naturalnym. Jednocześnie zmniejszeniu uległa nasiąkliwość betonu (13 do nawet 30%) oraz stopień utraty wytrzymałości w badaniu mrozoodporności.
Słowa kluczowe: budownictwo zrównoważone; ciepła płyta fundamentowa; beton recyklingowy; karbonatyzacja betonu.
Literature
[1] Average carbon dioxide (CO₂) levels in the atmosphere worldwide from 1959 to 2024. Statista.com.
[2] https://ourworldindata.org/emissions‑by‑sector.
[3] PN‑EN 15978:2012 Zrównoważone obiekty budowlane.
[4] Dusiło M. Transformacja energetyczna w Polsce. Edycja 2024. www. forum‑energii. eu.
[5] UNEP, United Nations Environment Programme. Sustainable building and construction: Facts and figures. Industry and Environment. 2003; p. 5).
[6] Berardi U. Clarifying the new interpretations of the concept of sustainable building. Sustain Cities Soc. 2013; 8, 72‒78.
[7] Grodecki M. Load capacity of the mixed bench and slab foundation. Numerical simulations and analytical calculation model. Stud Geotech Mech. 2021; 43 (2), 135‒141.
[8] Godlewski T, Mazur Ł, Szlachetka O, Witowski M, Łukasik S, Koda E. Design of passive building foundations in the Polish climatic conditions. Energies, 2021; 14 (23), 7855.
[9] Küpfer C, Bastien‑Masse M, Fivet C. Reuse of concrete components in new construction projects: Critical review of 77 circular precedents. J Clean Prod. 2023; 383:135235.
[10] Silva S, Evangelista L, De Brito J. Durability and shrinkage performance of concrete made with coarse multi‑recycled concrete aggregates. Constr Build Mater, 2021; 272, 121645.
[11] Banjad Pečur I, Štirmer N, Milovanović B. Recycled aggregate concrete for nearly zero‑energy buildings. Mag Concr Res. 2015; 67 (11), 575‒584.
[12] Silva LS, Najjar MK, Stolz CM, Haddad AN, Amario M, Boer DT. Multiple dimensions of energy efficiency of recycled concrete: a systematic review. Energies. 2024; 17 (15), 3809.
[13] lowcarboneconomy.cembureau.eu/carbon‑neutrality/ our‑2050‑roadmap‑the‑5c‑approach‑carbonation/.
[14] Zhan BJ, Poon CS, Liu Q, Kou SC, Shi CJ. Experimental study on CO2 curing for enhancement of recycled aggregate properties. Constr Build Mater. 2014; 67, pp. 3‒7.
[15] Ramachandran (1988) za Kurdowski W. Chemia cementu i betonu. Wydawnictwo Polski Cement/Wydawnictwo Naukowe PWN. Kraków; 2010.
[16] Matschei T, Lothenbach B, Glasser FP. The role of calcium carbonate in cement hydration. Cem Concr Res. 2007; 37 (4), 551‒558.
[17] Haselbach LM, Ma S. Potential for carbon adsorption on concrete: Surface XPS analyses. Environmental Science & technology, 2008; 42 (14), 5329‒5334
[18] Bruno M, Massaro FR, Prencipe M. Theoretical structure and surface energy of the reconstructed {01.2} form of calcite (CaCO3) crystal. Surf Sci. 2008; 602 (16), 2774‒2782.
[19] Malešev M, Radonjanin V, Marinković S. Recycled concrete as aggregate for structural concrete production. Sustainability 2010; 2 (5), 1204‒1225.
[20] PN‑EN 1097‒6:2002. Badania mechanicznych i fizycznych właściwości kruszyw – Oznaczanie gęstości ziarn i nasiąkliwości.
[21] Singh PK, Rajhans P, Influence of treated recycled concrete aggregate and modified mixing approach on the mechanical properties of ternary blend geopolymer concrete: Experiments and machine learning algorithms. J Clean Prod. 2024; DOI: 10.1016/J.JCLEPRO.2024.141007.
[22] Mandal R, Panda SK, and Nayak S. Evaluation of rheological properties of sustainable self‑compacting recycled aggregate concrete produced by two‑stage mixing approach. J Build Eng. 2024; DOI: 10.1016/J.JOBE.2024.109126.
[23] Salas‑Montoya A, Chung CW, and Mira‑Rada BE.Interaction effect of recycled aggregate type, moisture state, and mixing process on the properties of high‑performance concretes. Case Stud Constr Mater. 2023; DOI: 10.1016/J. CSCM.2023.E02208.
[24] Tam VWY, Gao XF, Tam CM. Microstructural analysis of recycled aggregate concrete produced from two‑stage mixing approach. Cem Concr Res. 2005; DOI: 10.1016/j.cemconres.2004.10.025
[25] Li W, Xiao J, Sun Z, Kawashima S, and Shah SP. Interfacial transition zones in recycled aggregate concrete with different mixing approaches. Constr Build Mater. 2012; DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2012.06.022.
[26] Gholizadeh‑Vayghan A, Bellinkx A, Snellings R, Vandoren B, Quaghebeur M. The effects of carbonation conditions on the physical and microstructural properties of recycled concrete coarse aggregates. Constr Build Mater. 2020; DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.119486.
[27] Xuan DX, BJ Zhan, Poon CS. Assessment of mechanical properties of concrete incorporating carbonated recycled concrete aggregates. Cem Concr Compos. 2016; 65, pp. 67‒74
[28] Qu D, Lian W, Fang X. Characterization of the interfacial transition zone between wet carbonated fine recycled aggregate and fresh cement paste. Constr Build Mater. 2025; 458, 139702.
[29] Huang Y, Zhang J, Hu X, Wang Y, Drissi S, Shi C. Effect of early CO2 curing and subsequent water curing on the interfacial transition zone between cement paste and aggregates. Constr Build Mater. 2025; 460, 139857.
[30] Kou SC, Zhan BJ, Poon CS. Use of a CO2 curing step to improve the properties of concrete prepared with recycled aggregates. Cem Concr Compos. 2014; 45, pp. 22‒28
[31] Zhang J, Shi C., Li Y, Pan X, Poon CS, Xie Z. Performance enhancement of recycled concrete aggregates through carbonation. J. Mater. Civ. Eng. 2015; 27 (11), p. 04015029
[32] Zhang T, Chen M, Wang Y, Zhang M. Roles of carbonated recycled fines and aggregates in hydration, microstructure and mechanical properties of concrete: A critical review. Cem Concr Compos. 2023; 138, 104994.
[33] Zhang T, Cui J, Chen M, Yang J, Yan Z, Zhang M. Durability of concrete containing carbonated recycled aggregates: A comprehensive review. Cem Concr Compos. 2024; 105865.
[34] Monkman S., Shao Y. Integration of carbon sequestration into curing process of precast concrete. Can J Civ Eng. 2010; 37 (2), 302‒310.
Received: 20.01.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 20.01.2025 r.
Revised: 10.03.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 10.03.2025 r.
Published: 22.05.2025 / Opublikowano: 22.05.2025 r.
Materiały Budowlane 05/2025, strona 16-25 (spis treści >>)
Zastosowanie otuliny betonowej jako izolacji termicznej prętów BFRP podczas rozciągania we wczesnej fazie pożaru
Open Access (Artykuł w pliku PDF)
citation/cytuj: Wydra M., Sadowski G., Dolny P., Turkowski P., Fangrat J. The performance of concrete cover as a thermal insulation for BFRP bars in tension at early stage of fire. Materiały Budowlane. 2025. Volume 633. Issue 05. Pages 10-15. DOI: 10.15199/33.2025.05.02
dr inż. Małgorzata Wydra, University of Michigan, Ann Arbor, United States of America
ORCID: 0000-0002-4629-9656
dr inż. Grzegorz Sadowski, Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Mechanics and Petrochemistry
ORCID: 0000-0001-6441-0875
dr inż. Piotr Dolny, Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Mechanics and Petrochemistry
ORCID: 0000-0002-5384-9257
dr inż. Piotr Turkowski, Building Research Institute
ORCID: 0000-0002-0020-0091
dr hab. inż. Jadwiga Fangrat, prof. ITB, Building Research Institute
ORCID: 0000-0002-7871-0032
Correspondence address: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
DOI: 10.15199/33.2025.05.02
Scientific report / Doniesienie naukowe
Abstract. Despite multiple beneficial mechanical properties and low ecological impact, limited recognition of the properties of relatively new Basalt Fibre Reinforced Polymer (BFRP) reinforcement bars, especially at elevated and high temperature range, still limits the area of their potential applications in building structures. In this study the performance of such bars in tension during heating up to 200°C in steady state regime, and the performance of concrete cover were investigated. Due to limited data available in terms of elasticity modulus values changes for FRP at elevated temperatures, the Digital Image Correlation (DIC) was used for strain analysis in this study. There was no clearly positive influence of concrete cover on the maximum value of observed stresses. This may be attributed to the loss of bond between concrete and BFRP bars, as well as negligible values of registered strains at the concrete surface were registered.
Keywords: Basalt Fibre Reinforced Polymer; bars; temperature; fire.
Streszczenie. Pomimo wielu korzystnych właściwości mechanicznych i niewielkiego wpływu na środowisko, niedostateczne rozpoznanie właściwości stosunkowo nowych prętów zbrojeniowych z polimeru wzmocnionego włóknem bazaltowym (ang. Basalt Fibre Reinforced Polymer – BFRP), szczególnie w podwyższonej i wysokiej temperaturze, nadal ogranicza obszar ich potencjalnego zastosowania w konstrukcjach budowlanych. W pracy prezentowanej w artykule zbadano charakterystykę takich prętów przy rozciąganiu podczas nagrzewania do 200°C w stanie ustalonym oraz skuteczność ich otuliny betonowej. Ze względu na ograniczoną liczbę dostępnych danych dotyczących zmian wartości modułu sprężystości BFRP w podwyższonej temperaturze, do analizy odkształceń w tym badaniu wykorzystano cyfrową korelację obrazu (ang. Digital Image Correlation – DIC). Nie zaobserwowano pozytywnego wpływu otuliny na maksymalną wartość naprężeń, co można przypisać utracie wiązania między otuliną a prętami BFRP. Ponadto zarejestrowano znikome wartości odkształceń na powierzchni betonu.
Słowa kluczowe: polimer wzmocniony włóknem bazaltowym; pręty zbrojeniowe; temperatura; pożar.
Literature
[1]Maraveas C, Miamis K, Vrakas AA. Fiber-reinforced polymer-strengthened/reinforced concrete structures exposed to fire:Areview. Struct. Eng. Int. J. Int. Assoc. Bridg. Struct. Eng. 2012; DOI: 10.2749/101686612X13363929517613.
[2] Firmo JP, Correia JR, Bisby LA. Fire behaviour of FRP-strengthened reinforced concrete structural elements: A state-of-the-art review. Compos. Part B Eng. 2015; DOI: 10.1016/j.compositesb. 2015.05.045.
[3] Naser MZ, Hawileh RA, Abdalla JA. Fiber-reinforced polymer composites in strengthening reinforced concrete structures: A critical review. Eng. Struct. 2019; DOI: 10.1016/j.engstruct.2019.109542.
[4] CSA-S806-02Design and construction of building componentswith fibre-reinforced polymers. Ontario: Canadian Standards Association, 2002.
[5] CAN/CSA-S6-06 Canadian highway bridge design code. Ontario: Canadian Standards Association, 2006.
[6]ACI 440.1R-06 Guide for the design and construction of concrete reinforced with FRP bars.ACI Comittee 440,American Concrete Institute (ACI), 2006.
[7] JSCE Recommendation for design and construction of concrete structures using continous fiber reinforcing materials. Tokyo: Research Comittee on Continous Fiber Reinforcin Mateials, Japan Society of Civil Engineers, 1997.
[8] CNR-DT 203/2006 Guide for the design and construction of concrete structures reinforcedwith fiber-reinforced polymer bars. Rome:National Research Council, 2006.
[9] Burgoyne C et al., Technical report: FRP (Fibre Reinforced Polymer) reinforcement in RC structures. fédération internationale du béton (fib). 2007; DOI: 10.1371/journal.pntd. 0001792.
[10]Walraven J. fib Model Code for Concrete Structures 2010:mastering challenges and encountering new ones, Structural Concrete. Wiley Online Library. 2013. [Online]. Available: 10.1002/suco. 201200062
[11] EN 1992-1-1:2023, Eurocode 2: Design of concrete structures – Part 1-1: General rules and rules for buildings.
[12] Najafabadi EP, Oskouei AV, Khaneghahi MH, Shoaei P, Ozbakkaloglu T. The tensile performance of FRP bars embedded in concrete under elevated temperatures. Constr. Build. Mater. 2019;DOI: 10.1016/j. conbuildmat. 2019.03.239.
[13] EN 12390-3:2019 Testing hardened concrete – Part 3: Compressive strength of test specimens. 2019.
[14] EN 12390-6:2011 Testing hardened concrete – Part 6: Tensile splitting strength of test specimens. 2011.
[15] EN 12390-5:2019 Testing hardened concrete – Part 5: Flexural strength of test specimens. 2019.
[16] Prałat K, Ciemnicka J, Koper A, Buczkowska KE, Łoś P. Comparison of the Thermal Properties of Geopolymer and Modified Gypsum. Polymers (Basel). 2021; DOI: 10.3390/polym13081220.
[17] Wydra M, PhD thesis: Fire resistance of concrete columns reinforced with BFRP bars. 2023.
[18] Wydra Met al. Basalt Fibre Reinforced Polymer bars asmain reinforcement of axially compressed concrete column – experimental and numerical considerations of fire resistance. Fire Saf. J. 2023; DOI: 10.1016/j. firesaf. 2023.103898.
[19] Wydra M, Dolny P, Sadowski G, Grochowska N, Turkowski P, Fangrat J. Analysis of Thermal and Mechanical Parameters of the BFRP bars.Mater. Proc. 2023, [Online]. Available: https://doi. org/10.3390/materproc2023013024.
[20] Li C, Gao D, Wang Y, Tang J. Effect of high temperature on the bond performance between basalt fibre reinforced polymer (BFRP) bars and concrete. Constr. Build. Mater. 2017; DOI: 10.1016/j. conbuildmat. 2017.02.125.
[21] Rami Hamad JA, Megat JohariMA, Haddad RH. Mechanical properties and bond characteristics of different fiber reinforced polymer rebars at elevated temperatures. Constr. Build. Mater. 2017;DOI: 10.1016/j. conbuildmat. 2017.03.113.
[22] Rosa IC, Firmo JP, Correia JR, Barros JAO. Bond behaviour of sand coated GFRP bars to concrete at elevated temperature – Definition of bond vs. slip relations. Compos. Part B Eng. 2019; DOI: 10.1016/j.compositesb. 2018.10.020.
[23] Hajiloo H, Green MR, Gale J. Mechanical properties of GFRP reinforcing bars at high temperatures. Constr. Build. Mater. 2018; DOI: 10.1016/j. conbuildmat. 2017.12.025.
[24] Ashrafi H, Bazli M, Najafabadi EP, Vatani Oskouei A. The effect of mechanical and thermal properties of FRP bars on their tensile performance under elevated temperatures. Constr. Build. Mater. 2017; DOI: 10.1016/j.conbuildmat. 2017.09.160.
Received: 03.01.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 03.01.2025 r.
Revised: 10.03.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 10.03.2025 r.
Published: 22.05.2025 / Opublikowano: 22.05.2025 r.
Materiały Budowlane 05/2025, strona 10-15 (spis treści >>)
Start 
