Wpływ rozwiązania progowego oraz dokładności montażu na dymoszczelność drzwi przeciwpożarowych
Open Access (Artykuł w pliku PDF)
citation/cytuj: Sędłak B., Jakimowicz M., Frączek A., Kuczyński K. The influence of the door threshold solution and installation accuracy on the smoke tightness of aluminium glazed fire door. Materiały Budowlane. 2025. Volume 639. Issue 11. Pages 77-84. DOI: 10.15199/33.2025.11.09
dr inż. Bartłomiej Sędłak, Instytut Techniki Budowlanej, Zakład Badań Ogniowych
ORCID: 0000-0002-4715-6438
mgr inż. Marzena Jakimowicz, Instytut Techniki Budowlanej, Zakład Inżynierii Elementów Budowlanych
ORCID: 0000-0002-8173-3585
mgr inż. Artur Frączek, Instytut Techniki Budowlanej, Zakład Badań Ogniowych
ORCID: 0000-0003-4826-2010
dr inż. Krzysztof Kuczyński, Instytut Techniki Budowlanej
ORCID: 0000-0001-9243-2529
Correspondence address: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
DOI: 10.15199/33.2025.11.09
Scientific report / Doniesienie naukowe
Abstract. Toxic smoke represents themost frequent cause of human fatalities in fire incidents. Therefore, it is crucial to design proper evacuation routes in buildings which one of the components are fire doors characterized by appropriate fire resistance and smoke containment classification. Achieving the required smoke containment class for fire doors primarily depends on effectively sealing gaps between movable door leaves, frames, and thresholds. For threshold edges, the most common solutions involve either special drop-down seals or properly profiled thresholds equipped with compression gaskets. In both cases, installation precision is paramount. The purpose of this study was to analyze the impact of threshold solution type and gap widths between door leaves, frames, and thresholds on door smoke containment performance.
Keywords: fire doors, smoke control, fire safety, assembly accuracy.
Streszczenie. Toksyczny dym jest najczęstszą przyczyną śmierci ludzi w przypadku wystąpienia pożaru. Bardzo istotne jest więc zaprojektowanie w budynku odpowiednich dróg ewakuacyjnych, których jednym ze składowych elementów są drzwi przeciwpożarowe, charakteryzujące się odpowiednią odpornością ogniową i klasą dymoszczelności. W celu osiągnięcia odpowiedniej klasy dymoszczelności drzwi przeciwpożarowych najistotniejsze jest zabezpieczenie szczelin pomiędzy ruchomymi elementami skrzydła a ościeżnicą oraz progiem. W przypadku krawędzi progowej najczęściej stosowane rozwiązania polegają na zastosowaniu specjalnej uszczelki opadającej lub na wykonaniu odpowiednio wyprofilowanego progu wyposażonego w uszczelkę dociskową. W obu przypadkach ogromne znaczenie ma dokładność montażu. Celem zaprezentowanych badań było przeanalizowanie wpływu rodzaju zastosowanego rozwiązania progowego oraz szerokości szczelin pomiędzy skrzydłem a ościeżnicą i progiem na dymoszczelność drzwi.
Słowa kluczowe: drzwi przeciwpożarowe; dymoszczelność; bezpieczeństwo pożarowe; dokładność montażu.
Literature
[1] Zhang G, Li C, Lu S.Analysis of Fire Evacuation in High-rise Hospitals from a High-rise Hospital Fire Case, in 2019 9th International Conference on Fire Science and Fire Protection Engineering (ICFSFPE). 2019. DOI: 10.1109/ICFSFPE48751.2019.9055807.
[2] Connolly RJ, Charters DA. The Use of Probabilistic Networks to Evaluate Passive Fire Protection Measures in Hospitals” in Fire Safety Science – Proceedings of the fifth International Symposium. 1997, pp. 583–593.
[3] Dundar U, Selamet S. Fire load and fire growth characteristics in modern high-rise buildings. Fire Saf. J. 2023. DOI: 10.1016/j.firesaf. 2022.103710.
[4] Alianto B, Nasruddin N, NugrohoYS. High-rise building fire safety using mechanical ventilation and stairwell pressurization: A review, J. Build. Eng. 2022DOI: 10.1016/j.jobe.2022.104224.
[5] Yi X et al. Numerical Simulation of Fire Smoke Spread in a Super High- -Rise Building for Different Fire Scenarios. Adv. Civ. Eng. 2019. DOI: 10.1155/2019/1659325.
[6] Izydorczyk D, Sędłak B, Sulik P. Fire doors in tunnels emergancy exits – smoke control and fire resistance tests, in IFireSS 2017 – 2nd International Fire Safety Symposium Naples, Italy, June 7-9, 2017, 2017, pp. 1–8.
[7] Baryłka A, Szota M.Material and construction solutions in the construction of civil defence shelters. J. Achiev. Mater. Manuf. Eng. 2023. DOI: 10.5604/01.3001.0053.9620.
[8] Labes WG, Waterman TE, Varley RB. Development of Standard Fire Test Rating Systems for Shelter Components. Final Report. Chicago, IL, 1966.
[9] Marchant EW. Effect of wind on smoke movement and smoke control systems. Fire Saf. J. 1984. DOI: 10.1016/0379-7112 (84) 90008-0.
[10] Ghodrat M, Shakeriaski F, Nelson DJ, Simeoni A. Existing Improvements in Simulation of Fire – Wind Interaction and Its Effects on Structures. Fire. 2021. DOI: 10.3390/fire4020027.
[11] CoxG.The challenge of firemodelling.FireSaf. J. 1994.DOI: 10.1016/0379- 7112 (94) 90021-3.
[12] Yi X et al. Numerical Simulation of Fire Smoke Spread in a Super High- -Rise Building for Different Fire Scenarios. Adv. Civ. Eng. 2019. DOI: 10.1155/2019/1659325.
[13] Huang Y, Wang E, Bie Y. Simulation investigation on the smoke spread process in the large-space buildingwith various height.Case Stud.Therm. Eng. 2020. DOI: 10.1016/j.csite.2020.100594.
[14] HeY, BeckV. Smoke spread experiment in amulti-storey building and computermodelling. Fire Saf. J. 1997. DOI: 10.1016/S0379-7112 (96) 00081-1.
[15] Qin TX, GuoYC, Chan CK, LinWY. Numerical simulation of the spread of smoke in an atrium under fire scenario. Build. Environ. 2009. DOI: 10.1016/j. buildenv. 2008.01.014.
[16] Mc Keen P, Liao Z. Numerical analysis on the hazards of open stairwell doors in high-rise residential buildings. J. Build. Eng. 2022. DOI: 10.1016/j.jobe.2022.104561.
[17] Li LJ, Ji J, Fan CG, Sun JH, Yuan XY, Shi WX. Experimental investigation on the characteristics of buoyant plume movement in a stairwell with multiple openings. Energy Build. 2014. DOI: 10.1016/j.enbuild.2013.09.028.
[18] He J, Huang X, Ning X, Zhou T, Wang J, Yuen R. Stairwell smoke transport in a full-scale high-rise building: Influence of opening location. Fire Saf. J. 2020. DOI: 10.1016/j.firesaf.2020.103151.
[19] Ji J, WanH, LiY, LiK, Sun J. Influence of relative location of two openings on fire and smoke behaviors in stairwell with a compartment. Int. J. Therm. Sci. 2015. DOI: 10.1016/j.ijthermalsci.2014.10.008.
[20] Cheung SCP, Lo SM, Yeoh GH, Yuen RKK. The influence of gaps of fire-resisting doors on the smoke spread in a building fire. Fire Saf. J. 2006. DOI: 10.1016/j. firesaf. 2006.05.007.
[21] Sędłak B, Frączek A, Sulik P. Wpływ zastosowanego rozwiązania progowego na dymoszczelność drzwi przeciwpożarowych. Matereriały Bududowlane. 2016. DOI: 10.15199/33.2016.07.07.
[22] Kinowski J, Sędłak B, Sulik P. Odporność ogniowa i dymoszczelność drzwi zgodnie z PN-EN 16034. Matereriały Bududowlane. 2015. DOI: 10.15199/33.2015.11.20.
[23] Sędłak B. Przeszklone drzwi dymoszczelne – badania oraz klasyfikacja w zakresie dymoszczelności. Świat Szkła. 2013; vol. 18, no. 4, pp. 35–38.
[24] Hung HY, Lin CY, Chuang YJ, Luan CP. Application Development of Smoke Leakage Test Apparatus for Door Sets in the Field. Fire. 2022. DOI: 10.3390/fire5010012.
[25] EN 13501-2:2023 Fire classification of construction products and building elements. Classification using data from fire resistance tests, excluding ventilation services.
Received: 18.07.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 18.07.2025 r.
Revised: 02.09.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 02.09.2025 r.
Published: 21.11.2025 / Opublikowano: 21.11.2025 r.
Materiały Budowlane 11/2025, strona 77-84 (spis treści >>)
Analiza parametrów cieplno-wilgotnościowych przegród i złączy w budynku jednorodzinnym przed i po ociepleniu
Open Access (Artykuł w pliku PDF)
citation/cytuj: Pawłowski K. Analysis of thermal and humidity parameters of partitions and joints of a single-family building before and after insulation. Materiały Budowlane. 2025. Volume 639. Issue 11. Pages 69-76. DOI: 10.15199/33.2025.11.08
dr inż. Krzysztof Pawłowski, Politechnika Bydgoska, Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska
ORCID: 0000-0002-6738-5764
Correspondence address: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
DOI: 10.15199/33.2025.11.08
Case study / Studium przypadku
Abstract: The external partitions of single-family buildings erected before January 1, 2021, in many cases do not meet the thermal criterion: Uc ≤ Uc(max.) according to the regulation [1]. The adopted construction, material and installation solutions cause the energy performance indicators of buildings (EU, EK, EP) to be relatively high, often failing to meet the energy saving criterion: EP ≤ EP(max.) according to [1]. Therefore, it becomes justified to carry out thermal modernization of buildings. The article presents the results of calculations of thermal and humidity parameters of selected partitions and building joints of a single-family building with single-layer walls made of aerated concrete before and after insulation (using various thermal insulation materials) and assesses the effectiveness of the adopted material solutions.
Keywords: thermal and humidity parameters; external building partitions; building joints; insulation; thermal modernization.
Streszczenie: Przegrody zewnętrzne budynków jednorodzinnych wznoszonych przed 1 stycznia 2021 r. nie spełniają w wielu przypadkach kryterium cieplnego: Uc ≤ Uc(max.) wg rozporządzenia [1]. Przyjęte rozwiązania konstrukcyjno-materiałowe oraz instalacyjne powodują, że wskaźniki charakterystyki energetycznej budynków (EU, EK, EP) kształtują się na stosunkowo wysokim poziomie, nie spełniając kryterium oszczędności energii: EP ≤ EP(max.) wg [1]. W związku z tym zasadne staje się przeprowadzenie termomodernizacji budynków. W artykule przedstawiono wyniki obliczeń parametrów cieplno-wilgotnościowych wybranych przegród i złączy budowlanych budynku jednorodzinnego ze ścianami jednowarstwowymi z betonu komórkowego przed i po ociepleniu (z zastosowaniem zróżnicowanych materiałów termoizolacyjnych) oraz dokonano oceny skuteczności przyjętych rozwiązań materiałowych.
Słowa kluczowe: parametry cieplno-wilgotnościowe; przegrody zewnętrzne budynków; złącza budowlane; ocieplenie; termomodernizacja.
Literature
[1] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Budownictwa z 14 listopada 2017 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2017 r. poz. 2285 z późn. zmianami; DzU z 2022 r., poz. 248).
[2] Kasperkiewicz K. Termomodernizacja budynków. Ocena efektów energetycznych. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2018.
[3] Praca zbiorowa pod kierunkiem dr. inż. Szymona Firląga. Kompleksowa termomodernizacja budynków jednorodzinnych. Fundacja Ziemia i Ludzie, Warszawa 2019.
[4] Pawłowski K. Zasady projektowania budynków energooszczędnych. Grupa Wydawnicza Medium, Warszawa 2018.
[5] Praca zespołowa pod redakcją Jerzego Sowy. Budynek o niemal zerowym zużyciu energii. Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2017.
[6] Pawłowski K. Przykład kształtowania układów materiałowych elementów obudowy budynków niskoenergetycznych. Materiały Budowlane 2023; 4: 41-44.
[7] PN-EN ISO 14683:2017 Mostki cieplne w budynkach. Liniowy współczynnik przenikania ciepła. Metody uproszczone i wartości orientacyjne.
[8] Wouters P., Schietecata J., Standaert P., Kasperkiewicz K. Cieplno-wilgotnościowa ocena mostków cieplnych. Wydawnictwo ITB, Warszawa 2004.
[9] Program komputerowy TRISCO-KOBRU 86.
[10] PN-EN ISO 10211:2017 Mostki cieplne w budynkach. Strumienie ciepła i temperatury powierzchni. Obliczenia szczegółowe.
[11] PN-EN ISO 6946:2017 Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczania.
[12] PN-EN ISO 13788:2003 Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentów budowlanych i elementów budynku. Temperatura powierzchni wewnętrznej umożliwiająca uniknięcie krytycznej wilgotności powierzchni wewnętrznej kondensacji. Metody obliczania.
[13] Pawłowski K. Projektowanie przegród zewnętrznych w świetle aktualnych warunków technicznych dotyczących budynków. Obliczenia cieplno- -wilgotnościowe przegród zewnętrznych i ich złączy. Grupa MEDIUM Warszawa 2016.
Received: 21.07.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 21.07.2025 r.
Revised: 08.09.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 08.09.2025 r.
Published: 21.11.2025 / Opublikowano: 21.11.2025 r.
Materiały Budowlane 11/2025, strona 69-76 (spis treści >>)
Zmiana wytrzymałości płyt elewacyjnych z piaskowca pod wpływem oddziaływania środowiska
Open Access (Artykuł w pliku PDF)
citation/cytuj: Byrdy A., Rembiś M. Changes in the strength of sandstone cladding panels under environmental influences. Materiały Budowlane. 2025. Volume 639. Issue 11. Pages 59-68. DOI: 10.15199/33.2025.11.07
dr inż. Aleksander Byrdy, Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Lądowej
ORCID: 0000-0003-0565-0275
dr hab. Marek Rembiś, prof AGH, Akademia Górniczo‑Hutnicza, Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska
ORCID: 0000-0003-2879-3949
Correspondence address: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
DOI: 10.15199/33.2025.11.07
Case study / Studium przypadku
Abstract. Nevertheless, no comprehensive studies have been conducted thus far to evaluate the influence of environmental factors on the mechanical performance of sandstones quarried and used as façade materials in Poland. Experimental investigations carried out on sandstones from Śmiłów, Żerkowice, and Skała, extracted from existing building façades, revealed substantial degradation in their mechanical strength. The findings also highlighted deficiencies in current evaluation protocols for natural stone materials intended for use in ventilated façade systems. Petrographic and microscopic analyses demonstrated that the loss of structural integrity in the examined sandstones is primarily due to the development of multidirectional microcracks propagating through mineral grains, and, in near‑surface zones, the breakdown of grain‑to‑grain contacts leading to granular disintegration. These deterioration mechanisms were initiated and accelerated by repeated freeze‑thaw cycles associated with the infiltration of meteoric water. The ingress of water was facilitated by the high total porosity of the material, exceeding 20%, as well as by the presence of an interconnected pore network, which significantly enhanced water permeability and retention within the stone matrix.
Keywords: durability of ventilated façades; natural stone cladding; degradation of cladding panels; sandstone; petrography
Streszczenie. Dotychczas nie przeprowadzono badań wpływu środowiska na parametry wytrzymałościowe piaskowców wydobywanych i stosowanych na elewacje w Polsce. Wyniki badań piaskowców Śmiłów, Żerkowice i Skała, pochodzących z elewacji budynków, wykazały znaczne zmniejszenie ich wytrzymałości na zginanie oraz braki w stosowanych metodach weryfikacji materiałów kamiennych, stanowiących podstawę do ich stosowania jako materiału okładzinowego w elewacjach wentylowanych. Badania mikroskopowe wykazały, że powodem obniżenia zwięzłości piaskowców jest powstanie w ich wnętrzu wielokierunkowych spękań obejmujących ziarna, a w ich zewnętrznej części, zerwanie połączeń między ziarnami i ich wykruszanie się. Zmiany te zostały wywołane cyklicznym zamarzaniem i rozmarzaniem wody pochodzącej z opadów atmosferycznych. Jej wnikaniu w głąb kamieni sprzyjała ich znaczna porowatość, wynosząca ponad 20% oraz system połączonych porów.
Słowa kluczowe: trwałość elewacji wentylowanych; okładziny z kamienia naturalnego; uszkodzenia płyt elewacyjnych; piaskowiec; petrografia
Literature
[1] PN-EN 1469:2015-04 Natural stone products - Slabs for cladding -Requirements
[2] PN-EN 12371:2010 Natural stone test method – Determination of frost resistance
[3] EAD 090062-00-0404. Kits for external wall claddings mechanically fixed
[4] PN-EN 12467. Fibre-cement flat sheets – Product specification and test methods.
[5] Silva A, De Brito J, Gaspar PL. Service life prediction model applied to natural stone wall claddings (directly adhered to the substrate).Constr Build Mater 2011; https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.03.064.
[6] Wasserman R, Ciabocco L, Shohet IM. Estimating the Service Life of Exterior Stone Claddings Subjected to Regular and Marine Service Conditions. Appl. Sci. 2023; https://doi.org/10.3390/app13084942
[7] Ding S, Jia H, Zi F, Dong Y, Yao Y. Frost Damage in Tight Sandstone: Experimental Evaluation and Interpretation of Damage Mechanisms. Materials. 2020; https://doi.org/10.3390/ma13204617
[8] Rembiś M, Smoleńska A. Microstructural changes of sandstones from selected. historical buildings of Cracow as effects of anthropogenic pollution of the atmosphere. ENVIWEATH’97: Book of Abstracts of the 2nd Conference of IGCP Project 405. Bratislava. Slovak Republic. Comenius University. Faculty of Natural Sciences.1997; 42–43.
[9] Słaby E, Galbarczyk-Gąsiorowska L, Trzciński J, Górka H, Łukaszewski P, Dobrowolska A. Mechanizm rozpadu piaskowców wywołany krystalizacją soli. Przegląd Geologiczny.2001; 49. no. 2: 124–133.
[10] Wilczyńska-Michalik W, Michalik M. Deterioracja materiałów skalnych w budowlach Krakowa. Przegląd Geologiczny.1995; 43. 227–235.
[11] Labus M. Evaluation of weathering-resistance classes in clastic rocks on the example of Polish sandstones. Environmental Geology. 2008; 54. no. 2. 283–289.
[12] Besharatinezhad A, Török Á. The Effect of Freeze-thaw on Mechanical and Ultrasonic Properties of Hungarian Oolitic Stones. Period. Polytech. Civil Eng. 2024 ; https://pp.bme.hu/ci/article/view/23268
[13] Camposinhos RS. Dimension stone design – partial safety factors: a reliability based approach. Proc. Inst. Civ. Eng. – Constr. Mater.2012; 165. 3: 145–159.
[14] Kočí V, Maděra J, Fořt J, Žumár J, Pavlíková M, Pavlík Z, Černý R. Service life assessment of historical building envelopes constructed using different types of sandstone: A computational analysis based on experimental input data. The Scientific World Journal. 2014; https://doi.org/ 10.1155/2014/802509
[15] PN-EN 12372:2010 Natural stone test methods - Determination of flexural strength under concentrated load
[16] Martínez-Martínez J, Benavente D, Gomez-Heras M, Marco-Castaño L, García-del-Cura M Á. Non-linear decay of building stones during freeze–thaw weathering processes. Constr. Build. Mater. 2013.; https://doi: 10.1016/j.conbuildmat. 2012.07.059
[17] PN EN ISO 12944-2:2001. Farby i lakiery. Ochrona przed korozją konstrukcji stalowych za pomocą ochronnych systemów malarskich. Część 2: Klasyfikacja środowisk.
[18] Zhou S, Zhuang X, Zhu H, Rabczuk T. Phase field modelling of crack propagation. branching and coalescence in rocks. Theoretical and Applied Fracture. Mechanics. 2018; https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2018.04.011
[19] Zhang Y, Wu X, Guo Q, Zhang Z, Cai M, Tian L. Research on the Mechanical Properties and Damage Constitutive Model of Multi-Shape Fractured Sandstone under Hydro-Mechanical Coupling. Minerals. 2022; https:// doi.org/10.3390/min12040436
[20] Brantut N, Petit L. Micromechanics of rock damage and its recovery in cyclic loading conditions. Geophysical Journal International. 2022; https:// doi.org/10.1093/gji/ggac447
[21] BS 8298-4:2020 Design and installation of natural stone cladding and lining. Stone cladding on rainscreen support systems - code of practice
Received: 30.07.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 30.07.2025 r.
Revised: 02.09.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 02.09.2025 r.
Published: 21.11.2025 / Opublikowano: 21.11.2025 r.
Materiały Budowlane 11/2025, strona 59-68 (spis treści >>)
Badania eksperymentalne i walidacja MES konsoli aluminiowych w elewacjach wentylowanych
Open Access (Artykuł w pliku PDF)
citation/cytuj: Schabowicz K., Zawiślak Ł., Kopyłow O. Experimental research and finite element method (FEM) validation aluminum brackets in ventilated facades systems. Materiały Budowlane. 2025. Volume 639. Issue 11. Pages 51-58. DOI: 10.15199/33.2025.11.06
prof. dr hab. inż. Krzysztof Schabowicz, Politechnika Wrocławska, Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego
ORCID: 0000-0001-6320-9539
dr inż. Łukasz Zawiślak, Politechnika Wrocławska, Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego
ORCID: 0000-0003-2828-5899
dr inż. Ołeksij Kopyłow, Instytut Techniki Budowlanej
ORCID: 0000-0002-8436-2521
Correspondence address: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
DOI: 10.15199/33.2025.11.06
Original research paper / Oryginalny artykuł naukowy
Abstract: The article presents the results of experimental studies and numerical analyses regarding aluminum brackets used in ventilated facade systems. Laboratory tests analyzed the behavior of the brackets under vertical loads with cyclic application of force, recording force–displacement curves and deformation characteristics. The results revealed a three-phase operation of the brackets: linear-elastic, a plasticization stage, and the development of a plastic hinge in the mounting zone. Numerical analyses were performed using ANSYS Mechanical in the linear-elastic mode. The comparison between experimental and numerical results showed high agreement in the serviceability range – displacement differences did not exceed 10%. The obtained results confirmed that linear models are sufficient for operational analyses (SLS), while nonlinear models are necessary for the assessment of ultimate load-bearing capacity (ULS).
Keywords: aluminum brackets; ventilated facades; finite element method (FEM); experimental validation; elastoplastic behavior.
Streszczenie: W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych oraz analiz numerycznych aluminiowych konsoli stosowanych w systemach elewacji wentylowanych. W badaniach laboratoryjnych analizowano zachowanie konsoli pod obciążeniem pionowym przy cyklicznym przyłożeniu siły, rejestrując krzywe siła–ugięcie i charakter deformacji. Wyniki wykazały trójfazowy przebieg pracy konsoli: liniowo-sprężysty, etap uplastycznienia oraz rozwój przegubu plastycznego w strefie mocowania. Analizy numeryczne wykonano w środowisku ANSYS Mechanical w wariancie liniowo-sprężystym. Porównanie wyników eksperymentalnych i numerycznych wykazało dużą zgodność w zakresie użytkowym – różnice przemieszczeń nie przekroczyły 10%. Otrzymane wyniki potwierdziły, że w analizach eksploatacyjnych (SLS) wystarczające są modele liniowe, natomiast do oceny granicznych stanów nośności (ULS) niezbędne jest zastosowanie modeli nieliniowych.
Słowa kluczowe: konsole aluminiowe; elewacje wentylowane; metoda elementów skończonych (MES); walidacja eksperymentalna; sprężysto-plastyczne zachowanie.
Literature
[1] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2024/1275 z 24 kwietnia 2024 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków.
[2] Nowak K, Byrdy A. Effect of mounting brackets on thermal performance of buildings with ventilated facades. Journal of Building Physics 43 (2), August 2018.
[3] Kopyłow O, Chełkowski F. Problemy stosowania konsoli pasywnych w elewacjach wentylowanych. Problems of using passive brackets in ventilated facades system. Materiały Budowlane 2024, DOI: 10.15199/33.2024.12.05
[4] Cwyl M, Dmowska-Michalak I, Kaczmarczyk A, Michalczyk R. Laboratory tests and numerical analysis of aluminium helping hand brackets with polyamide thermal break. Archives of Civil Engineering. 2022. DOI: 10.24425/ ace.2022.140650.
[5] EAD 090034-00-0404, „Kit composed by subframe and fixings for fastening cladding and external wall elements”.
[6] Kopyłow O, Chełkowski F. Stosowanie narzędzi obliczeniowych do określenia właściwości mechanicznych konsoli do elewacji wentylowanych. Materiały Budowlane. 2023; DOI: 10.15199/33.2023.09.14.
Received: 02.07.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 02.07.2025 r.
Revised: 04.08.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 04.08.2025 r.
Published: 21.11.2025 / Opublikowano: 21.11.2025 r.
Materiały Budowlane 11/2025, strona 51-58 (spis treści >>)
Ocena uszkodzeń betonu w konstrukcjach spowodowanych reakcją alkalia-krzemionka
Open Access (Artykuł w pliku PDF)
citation/cytuj: Owsiak Z., Leks A. Assessment of concrete damage in structures caused by alkali-silica reaction. Materiały Budowlane. 2025. Volume 639. Issue 11. Pages 41-50. DOI: 10.15199/33.2025.11.05
prof. dr hab. inż. Zdzisława Owsiak, Politechnika Świętokrzyska w Kielcach, Wydział Budownictwa i Architektury
ORCID: 0000-0002-9278-912X
mgr inż. Anna Leks, Politechnika Świętokrzyska w Kielcach, Wydział Budownictwa i Architektury
ORCID: 0009-0008-2007-779X
Correspondence address: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
DOI: 10.15199/33.2025.11.05
Review paper / Artykuł przeglądowy
Abstract. The alkali-aggregate reaction leads to concrete degradation, affecting durability and safety of use of the structure. The article presents methods for damage assessment: visual field inspection, non-destructive testing and laboratory techniques. It also highlights modern approaches such as digital image analysis and machine learning algorithms. It emphasizes the importance of selecting the proper methods for diagnosis, repair planning and structures management.
Keywords: damage assessment; non-destructive techniques; cracking; alkali-silica reaction.
Streszczenie. Reakcja alkalia-kruszywo prowadzi do degradacji betonu, wpływając na trwałość i bezpieczeństwo użytkowania konstrukcji. W artykule przedstawiono metody oceny uszkodzeń: wizualną inspekcję terenową, badania nieniszczące oraz techniki laboratoryjne. Zwrócono także uwagę na nowoczesne podejście, jak cyfrowa analiza obrazu i algorytmy uczenia maszynowego i podkreślono znaczenie właściwego doboru metod przy diagnozie, planowaniu napraw i zarządzaniu konstrukcjami.
Słowa kluczowe: ocena uszkodzeń; techniki nieniszczące; pękanie; reakcja alkalia-krzemionka.
Literature
[1] Stanton TE. Expansion of Concrete Through Reaction Between Cement and Aggregate. Proc Am Soc Civil Eng. 1941; 66 (10): 1781–1811.
[2] Thomas MDA, Fournier B, Folliard KJ. Alkali-aggregate reactivity (AAR) facts book. Federal Highway Administration (FHWA), US Department of Transportation. FHWA-HIF-13-019; 2013.
[3] Glinicki M, Antolik A, Dąbrowski M, Dziedzic K, Gibas K, Jóźwiak- -Niedźwiedzka D, SobczakM. Diagnostyka betonu w nawierzchni drogi S8 Wolbórz-Polichno na podstawie badań odwiertów. Warszawa; 2018.
[4] Mehta PK, Monteiro PJM. Concrete Microstructure. Properties and Materials, 3rd edition. Mc Graw-Hill Professional; 2006.
[5] Thomas MDA, Fournier B, Folliard KJ, Resendez Y. Alkali-Silica Reactivity Field Identification Handbook. Federal Highway Administration. US Department of Transportation. FHWA-HIF-12-022; 2011.
[6] Hagelia P. Chemistry of ASR-gelsand porefluids inultra-accelerated mortarbars: evidence for Si-control on gel expansion properties. 13th ICAAR. Norway; 2008.
[7] Zahedi A, Trottier C, Sanchez LFM, Noël M. Microscopic assessment of ASR-affected concrete under confinement conditions. Cem Con. Res. 2021; DOI: 10.1016/j.cemconres. 2021.106456.
[8] Owsiak Z, Zapała-Sławeta J, Czapik P. Diagnosis of concrete structures distress due to alkali-aggregate reaction. Bull Pol Acad Sci Tech Sci. 2015; DOI: 10.1515/bpasts-2015-0003.
[9] Jensen V. Diagnosis of alkali silica reaction. 15th ICAAR. Brazil; 2016.
[10] Sommer H, Nixon PJ, Sims I. RILEM TC 191-ARP: „Alkali-reactivity and prevention – Assessment, specification and diagnosis of alkali-reactivity”, AAR-5: Rapid preliminary screening test for carbonate aggregates, Materials and Structures. 2005; 38: 787-792.
[11] Figueira RB, Sousa R, Coelho L,AzenhaM,Almeida JM, Jorge PAS, Silva CJR. Alkali-silica reaction in concrete: Mechanisms, mitigation and test methods. Constr BuildMater. 2019;DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.07.230.
[12] Fournier B, Bérubé M, Folliard KJ, Thomas MDA. Report on the Diagnosis, Prognosis, and Mitigation of Alkali-Silica Reaction (ASR) in Transportation Structures. FHWA-HIF-09-004; 2010.
[13] Thomas MDA, Folliard KJ, Fournier B, Rivard P, Drimalas T, Garber S. Methods for Evaluating and Treating ASR-Affected Structures: Results of Field Application and Demonstration Projects –Volume II: Details of Field Applications and Analysis. FHWA-HIF-14-0002; 2013.
[14] Farny JA, Kerkhoff B. Concrete Technology: Diagnosis and Control of Alkali-Aggregate Reactions in Concrete. Concrete Technology. 2007; 1–23.
[15] Igarashi G, Yamada K, Xu Y,Wong H, Hirono S, Ogawa S. Image analysis of alkali-aggregate gel in concrete prismtest with alkali-wrapping. 15th ICAAR. Brazil; 2016.
[16] Sanchez LFM, Fournier B, Jolin M, Bedoya MAB, Duchesne J. Use of Damage Rating Index to quantify alkali-silica reaction damage in concrete: Fine versus coarse aggregate.ACIMater J. 2016; DOI: 10.14359/51688983.
[17] Sanchez LFM, Fournier B, Jolin M, Mitchell D, Bastien J. Overall assessment ofAlkali-Aggregate Reaction (AAR) in concretes presenting different strengths and incorporating a wide range of reactive aggregate types and natures. Cem Conc Res. 2017; DOI: 10.1016/j.cemconres.2016.12.001.
[18] VilleneuveV, FournierB,Duchesne J.Determination of the damage in concrete affected by asr-the damage rating index (DRI. 14th ICAAR. Texas; 2012.
[19] Sanchez LFM. Fournier B, Jolin M, Duchesne J. Reliable quantification of AAR damage through assessment of the Damage Rating Index (DRI). Cem Conc Res. 2014; DOI: 10.1016/j. cemconres. 2014.08.002.
[20] BezerraA,Andrade G, Sanchez LFM, Fraser ML. Automated assessment of AAR damage in concrete in progress. 16th ICAAR:Volume 1, Portugal; 2022.
[21] Bezerra A, Trottier C, Sanchez LFM, Fournier B. The use of artificial intelligence for assessing an overpass affected by Alkali-Silica Reaction (ASR). 11th IABMAS; 2022. pp. 354–361.
[22] Sanchez LFM, Fournier B, Jolin M, Bastien J. Evaluation of the Stiffness Damage Test (SDT) as a tool for assessing damage in concrete due to alkali-silica reaction (ASR): Input parameters and variability of the test responses. Const BuildMater. 2015; DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2014.11.071.
[23] Sanchez LFM, Fournier B, JolinM. Critical parameters of the stiffness damage test for assessing concrete damage due to alkali-silica reaction. 14th ICAAR. Texas; 2012.
[24] Sanchez LFM, Fournier B, JolinM, Bastien J,Mitchell D. Practical use of the Stiffness Damage Test (SDT) for assessing damage in concrete infrastructure affected by alkali-silica reaction. Const Build Mater. 2016; DOI: 10.1016/j. conbuildmat. 2016.08.101.
[25] Fecteau PL, Fournier B. Residual expansion testing: new aspects on cores extracted from exposure blocks submitted to environmental conditions. 14th ICAAR. Texas; 2012.
[26] Zubaida N, Zahedi A, Sanchez LFM, Rivard P. Evaluation of the potential of residual expansion in concrete affected by Alkali Aggregate Reaction. 16th ICAAR: Volume 1. Portugal; 2022.
[27] Fournier B, Sanchez L, Duchesne J, Goyette S. Evaluation of the available alkali content in concrete through a modified hot-water extraction method. 15th ICAAR. Brazil; 2016.
[28] ThomasMDA, Folliard KJ, Fournier B, Rivard P, Drimalas T.Methods for Evaluating and Treating ASR-Affected Structures: Results of Field Application and Demonstration Projects Volume I: Summary of Findings and Recommendations Final Report. FHWA-HIF-14-0002; 2013.
[29] Souma VE. Diagnosis and Prognosis of AAR Affected Structures. RILEM State-of-the-Art Reports; 2021.
[30] Abrishami H. Bonded or Unbonded Technologies for Nuclear Reactor Prestressed Concrete Containments, Nuclear energy agency committee on the safety of nuclear installations; 2015.
[31] Jensen V. Elgeseter bridge in Trondheim damaged by alkali silica reaction: microscopy, expansion and relative humidity measurements, treatment with mono silanes and repair. 9th EMABM. Norway; 2003.
[32] Abdelrahman M, ElBatanouny MK, Ziehl P, Fasl J, Larosche CJ, Fraczek J. Classification of alkali–silica reaction damage using acoustic emission. AIP Conf. Proc. 2015; DOI: 10.1063/1.4940610.
[33] Lokajíček T, Přikryl R, Šachlová Š, Kuchařová A: Acoustic emission monitoring of crack formation during alkali silica reactivity accelerated mortar bar test. Eng Geo. 2017; DOI: 10.1016/j.enggeo.2017.02.009.
[34] Iliopoulos SN, Lamberti A, Schildermans K, Ben S, Hassine H. Monitoring of ASR affected samples using different NDT-technique. 16th ICAAR: Volume 1. Portugal; 2022.
[35] Tayfur S, Yuksel C, Akar O, Alver N, Andic-Cakir O. Investigation of alkali silica reaction damage by acoustic emission and damage rating index methods. 16th ICAAR: Volume 1. Portugal; 2022.
[36] Zapała-Sławeta J, Świt G. Monitoring of the Impact of Lithium Nitrate on theAlkali–aggregate Reaction Using Acoustic Emission Methods. Materials. 2019; DOI: 10.3390/ma12010020.
[37] Nakagawa H, Taniguchi T, Matsushima M. An investigation of ultrasonic method to monitor expansion of concrete due to ASR. 16th ICCAR: Volume 1. Portugal; 2022.
[38] Sargolzahi M, Kodjo SA, Rivard P, Rhazi J. Effectiveness of nondestructive testing for the evaluation of alkali–silica reaction in concrete. Const Build Mater. 2010; DOI: 10.1016/j. conbuildmat. 2010.01.018.
[39] PagnottaA, Trejo D, Gardoni P. Effects on impact-echo signals caused by adjacent steel reinforcing bars and voids in lap-splice regions: experimental study. 14th ICAAR. Texas; 2012.
[40] Malone C, Sun H, Zhu J. Nonlinear Impact-Echo Test for Quantitative Evaluation of ASR Damage in Concrete, J. Nondestruct Eval. 2023; DOI: 21203/rs. 3. rs-3039855/v1.
[41] Laurens S, Balayssac JP, Rhazi J, Arliguie G. Influence of concrete relative humidity on the amplitude of Ground-Penetrating radar (GPR) signal. Mater Struct. 2002; DOI: 10.1007/BF02533080.
[42] Omikrine Metalssi O, Godart B, Toutlemonde F. Effectiveness of nondestructive methods for the Evaluation of structures affected by internal swelling reactions: a review of electric, seismic and acoustic methods based on laboratory and site experiences. Exp Tech. 2015; 39: 65–76.
[43] Chappex T, Hammerschlag JG, Kronenberg P. Correlation of mechanical fatigue testing and semi-quantitative optical microscopy analysis for the robust diagnosis of field ASR damaged structures. 16th ICAAR: Volume 1. Portugal; 2022.
[44] Weise F, Voland K, Pirskawetz S, Meinel D. Innovative measurement techniques for characterising internal damage processes in concrete due to ASR. 14th ICAAR. Texas; 2012.
[45] Olague C, Olague G, Pérez JA, Clemente E, Wenglas G, Castaneda J. Digital image analysis of deteriorated concrete treated with uranyl acetate for detection of alkali aggregate reaction. 15th ICAAR. Brazil; 2016.
Received: 28.07.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 28.07.2025 r.
Revised: 01.09.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 01.09.2025 r.
Published: 21.11.2025 / Opublikowano: 21.11.2025 r.
Materiały Budowlane 11/2025, strona 41-50 (spis treści >>)
Zmiany w metodach obliczania nośności na ścinanie w płaszczyźnie zespolenia betonów układanych w różnych terminach
Open Access (Artykuł w pliku PDF)
citation/cytuj: Sadowski G., Wiliński P., Halicka A. Changes in methods for calculation of shear stress resistance at the interface between concretes cast at different times. Materiały Budowlane. 2025. Volume 639. Issue 11. Pages 30-40. DOI: 10.15199/33.2025.11.04
dr inż. Grzegorz Sadowski, Politechnika Warszawska, Wydział Budownictwa, Mechaniki i Petrochemii
ORCID: 0000-0001-6441-0875
dr inż. Piotr Wiliński, Politechnika Warszawska, Wydział Budownictwa, Mechaniki i Petrochemii
ORCID: 0000-0002-8599-5099
prof. dr hab. inż. Anna Halicka, Politechnika Lubelska, Wydział Budownictwa i Architektury
ORCID: 0000-0001-5526-8862
Correspondence address: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
DOI: 10.15199/33.2025.11.04
Review paper / Artykuł przeglądowy
Abstract. The article analyses the changes in methods for the design shear stress resistance at the interface introduced in fib Model Code 2020 and EN-1992-1-1:2023, compared to fibModel Code 2010 and PN-EN-1992-1-1:2008.An analysis of calculation examples was conducted in accordance with the discussed procedures, highlighting both similarities and differences arising from the varying approaches in the respective methods. The most significant differences were observed in calculations according to the EN-1992-1-1:2023 standard compared to the other procedures discussed.
Keywords: bearing capacity of interface; indented interface; fib Model Code 2020, EN 1992-1-1:2023.
Streszczenie. W artykule przeanalizowano zmiany w metodach obliczania nośności na ścinanie w płaszczyźnie zespolenia dwóch betonów, wprowadzone w fibModel Code 2020 i normie EN-1992-1-1:2023, w porównaniu z fibModel Code 2010 i normą PN-EN-1992-1-1:2008. Przedstawiono przykłady obliczeń zgodnie z omawianymi procedurami, wskazując podobieństwa, i różnice wynikające z odmiennych podejść w poszczególnych metodach. Największe różnice były w obliczeniach zgodnie z normą EN 1992-1-1:2023 w porównaniu z pozostałymi opisywanymi procedurami.
Słowa kluczowe: nośność styku; powierzchnia styku z wrębami; fib Model Code 2020; EN 1992-1-1:2023.
Literature
[1] Birkeland PW, Birkeland HW. Connections in Precast Concrete Construction. ACI Journal Proceedings. 1966. DOI: 10.14359/7627.
[2]Mattock AH, Hawkins NM. Shear Transfer in Reinforced Concrete – Recent Research. PCI Journal. 1972. DOI: 10.15554/pcij.03011972.55.75.
[3] Loov RE. Design of precast connections. Paper presented at a seminar organized by Compa International Pte, Ltd. Singapore. 1978; 8.
[4] Walraven J, Frenay J, Pruijssers A. Influence of Concrete Strength and Load History on the Shear Friction Capacity of ConcreteMembers. PCI Journal. 1987. DOI: 10.15554/pcij.01011987.66.84.
[5] Randl N. Investigations on transfer of forces between old and new concrete at different joint roughness. University of Innsbruck, 1997.
[6] PN-B-03264:2002, Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone – Obliczenia statyczne i projektowanie.
[7] PN-EN 1992-1-1:2008, Eurokod 2: Projektowanie konstrukcji z betonu – Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków.
[8] Ajdukiewicz A. Pre-norma konstrukcji betonowych: fib Model Code 2010. T. 1-2. Kraków: Stowarzyszenie Producentów Cementu, 2014.
[9] Fédération Internationale du Béton. Task Group 10.1Model Code 2020., Fib model code for concrete structures (2020). Version 1. Lausanne: International Federation for Structural Concrete, 2023.
[10] EN 1992-1-1:2023, Eurocode 2. Design of concrete structures. General rules and rules for buildings, bridges and civil engineering structures.
[11] PN-EN 1992-1-1:2024-05, Eurokod 2 – Projektowanie konstrukcji z betonu – Część 1-1: Reguły ogólne oraz reguły dla budynków, mostów i konstrukcji inżynierskich.
[12] Santos PMD, Júlio ENBS. Interface shear transfer on composite concrete members. ACI Struct J. 2014. DOI: 10.14359/51686543.
[13] Halicka A. Studium stanu naprężeń i odkształceń w płaszczyźnie styku i strefie przypodporowej elementów zespolonych z udziałem betonów skurczowych i ekspansywnych. Lublin: Wydawnictwo Uczelniane, 2007.
[14] Sadowski G. Wpływ parametrów geometrycznych i fizycznych profilowanej powierzchni styku na pracę statyczną żelbetowych belek zespolonych : rozprawa doktorska. Politechnika Warszawska WBMiP, Płock, 2022.
[15] Gołdyn M, Urban T. Zespolenie betonu zwykłego z lekkim betonem kruszywowym w świetle badań i procedur projektowych. Przegląd Budowlany. 2025. DOI: 10.5604/01.3001.0055.0046.
[16] Halicka A, Jabłoński Ł. Styk między betonami układanymi w różnym czasie – parametry i nośność według fib Model Code 2010. Inżynieria i Budownictwo. 2015; vol. 71, no. 7, pp. 346 – 350.
[17] Kamiński M, Kmiecik P. Obliczanie połączenia prefabrykatów żelbetowych z nadbetonem konstrukcyjnym – przegląd wytycznych normowych. Przegląd Budowlany. 2011; vol. 82, no. 6, pp. 69–73.
[18] Wieneke K M. Horizontal Shear Design of Concrete Interfaces in Beam and Slab Structures. Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen. 2019; p. 338.
[19] Fekas K, Moretti M. Shear resistance of interfaces between existing and new RC elements. CESARE’14 International Conference Civil Engineering for Sustainability and Resilience. 2013; p. 9.
[20] Kwon SJ, Yang KH, Mun JH. Mechanical Model for Shear Friction Capacity of Concrete at Construction Joints. Advances in Materials Science and Engineering. 2018. DOI: 10.1155/2018/9264503.
[21] Urban T. Betonowe konstrukcje zespolone w świetle Euro kodu 2 z lat 2008 i 2023. Inżynieria i Budownictwo. 2024. DOI: 10.5604/01.3001.0054.8829.
Received: 30.05.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 30.05.2025 r.
Revised: 18.08.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 18.08.2025 r.
Published: 21.11.2025 / Opublikowano: 21.11.2025 r.
Materiały Budowlane 11/2025, strona 30-40 (spis treści >>)
Modelowanie procesu punktowego formowania na zimno dźwigarów łukowych
Open Access (Artykuł w pliku PDF)
citation/cytuj: Marcinczak K. Modeling the point cold forming process of arch girders. Materiały Budowlane. 2025. Volume 639. Issue 11. Pages 23-29. DOI: 10.15199/33.2025.11.03
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: 10.15199/33.2025.11.03
Original research paper / Oryginalny artykuł naukowy
Abstract. This article discusses the issue of point cold bending of hot-rolled I-sections about weak axis. The residual stresses after the cold bending process were determined using numerical analyses. The results were obtained from a calibrated model based on experimental tests.
Keywords: residual stresses; cold bending; FEM.
Streszczenie. W artykule omówiono zagadnienie dotyczące punktowego gięcia na zimno dwuteowych kształtowników gorącowalcowanych względem słabej osi bezwładności. Za pomocą analiz numerycznych wyznaczono naprężenia pozostałe po procesie gięcia na zimno. Wyniki uzyskano na podstawie skalibrowanego modelu otrzymanego z badań doświadczalnych.
Słowa kluczowe: naprężenia własne; gięcie na zimno; MES.
Literature
[1] Spoorenberg RC, SnijderH,Hoenderkamp J. Finite element simulations of residual stresses in roller bent wide flange sections, Journal of Constructional Steel Research. 2011; vol. 67, pp. 39-50.
[2] Marcinczak K, Lorenc W. Modelowanie procesu gięcia na zimno dwuteowników walcowanych. Materiały Budowlane. 2016; https://doi. org/10.15199/33.2016.05.
[3] Zanon R,Matos R, Rademacher D, LorencW. Network arch bridges with roller sections: ideas for economic and durable detailing, Coimbra, Portugal, 2019.
[4] ABAQUS 6.14 Documentation.
[5] PN-EN 1993-1-1: 2006. Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-5: Blachownice.
[6] 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. 2013; vol. 89, pp. 63-74.
[7] MarcinczakK. Punktowe gięcie na zimno kształtownika stalowegowzględem słabej osi – wybrane wyniki badań. Przegląd Budowlany. 2024; https://doi. org/10.5604/01.3001.0054.7191.
[8] Spoorenberg RC, Snijder H, Hoenderkamp J. Proposed residual stress model for roller bent steel wide flange sections, Journal of Constructional Steel Research. 2011; https://doi.org/10.1016/j. jcsr.2011.01.009.
[9] Poudre D. Inelastic spatial stability of circular wide flange steel arches, Technische Universiteit Eindhoven, Eindhoven 2005.
Received: 30.06.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 30.06.2025 r.
Revised: 26.08.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 26.08.2025 r.
Published: 21.11.2025 / Opublikowano: 21.11.2025 r.
Materiały Budowlane 11/2025, strona 23-29 (spis treści >>)
Aktywne skrępowanie słupów żelbetowych przy użyciu materiałów z pamięcią kształtu
Open Access (Artykuł w pliku PDF)
citation/cytuj: Rogowski J., Kołodziejczyk E., Waśniewski T., Kotynia R. The active confinement of reinforced concrete columns using shape memory materials. Materiały Budowlane. 2025. Volume 639. Issue 11. Pages 9-22. DOI: 10.15199/33.2025.11.02
dr inż. Janusz Rogowski, Politechnika Łódzka, Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska
ORCID: 0000-0002-4080-5976
dr inż. Ewelina Kołodziejczyk, Politechnika Łódzka, Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska
ORCID: 0000-0002-3533-4145
dr inż. Tomasz Waśniewski, Politechnika Łódzka, Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska
ORCID: 0000-0001-7303-4920
prof. dr hab. inż. Renata Kotynia, Politechnika Łódzka, Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska
ORCID: 0000-0002-7247-1229
Correspondence address: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
DOI: 10.15199/33.2025.11.02
Review paper / Artykuł przeglądowy
Abstract. The article reviews the state of the art in active confinement of RC columns using shape memory alloys (SMA). The previous research in this area showed that confinement with SMAhad a positive effect on the deformability and capacity of the elements. In conclusion, future research directions were identified for the influence of concrete strength and reinforcement ratio, the anchoring method of SMA reinforcement, SMA relaxation, and the column slenderness on the effectiveness of the method.
Keywords: active confinement; shape memory alloys; reinforced concrete column; SMA; strengthening.
Streszczenie. Artykuł stanowi przegląd stanu wiedzy dotyczącej aktywnego skrępowania słupów żelbetowych przy użyciu materiałów z pamięcią kształtu (SMA– z ang. Shape Memory Alloy). Wcześniejsze badania wykazały, że skrępowanie przez SMA wpłynęło pozytywnie na odkształcalność i nośność elementów. W podsumowaniu wskazano kierunki dalszych badań dotyczących wpływu wytrzymałości betonu i stopnia zbrojenia, sposobu kotwienia zbrojenia SMA, relaksacji SMA, a także wpływu smukłości słupów na efektywność metody.
Słowa kluczowe: aktywne skrępowanie; materiał z pamięcią kształtu; słup żelbetowy; SMA; wzmacnianie.
Literature
[1] UrbanT.WzmacnianieKonstrukcjiŻelbetowychMetodamiTradycyjnymi;1st ed.; Wydawnictwo Naukowe PWN:Warszawa, 2015; ISBN 978-83-01-18185-7.
[2] Trapko T, Musiał M. Strains of Eccentrically Compressed RC Columns Strengthened with CFRP Sheets and Strips. Journal of Materials Science and Engineering. 2010; 4, 6268.
[3] Trapko T. Nowoczesne Metody Wzmacniania Słupów Żelbetowych z Zastosowaniem Materiałów CFRP. In Proceedings of the Dni Betonu; Kraków. 2008.
[4] Ignatowski P, Kamińska M, Kotynia R. Experimental Research on CFRP Confined RC Members/Badania Doświadczalne Elementów Ściskanych Wzmocnionych Materiałami Kompozytowymi CFRP; 2003.
[5] Valasaki K, Papakonstantinou CG. Fiber Reinforced Polymer (FRP) Confined Circular Concrete Columns:An Experimental Overview. Buildings. 2023. DOI: 10.3390/buildings13051248.
[6] Ameli Z, D’Antino T, Carloni C.ANew Predictive Model for FRCM-Confined Columns:AReflection on the Composite Behavior at Peak Stress. Constr Build Mater. 2022. DOI: 10.1016/j. conbuildmat. 2022.127534.
[7] Hasan HH, Georgescu P. Concrete Columns Strengthened with Fibre Reinforced Cementious Matrix (FRCM). Mathematical Modelling in Civil Engineering. 2021. DOI: 10.2478/mcee-2021-0009.
[8] Drobiec Ł. Wzmacnianie konstrukcji żelbetowych z wykorzystaniem systemu FRCM. Materiały Budowlane. 2023; 7, 56 – 59.
[9] Saatcioglu M, Asce M, Yalcin C. External Prestressing Concrete Columns for Improved Seismic Shear Resistance. Journal of Structural Engineering. 2003. DOI: 10.1061/ASCE0733-94452003129:81057.
[10] Wang Q, Liu X, LiuY, Liang X, Lu C.Axial Stress-Strain Behavior of Pre- Stressed CFRP Confined Concrete Columns. Constr Build Mater. 2024. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2024.138003.
[11] Ji J, Han T, Dong Z, Zhu H,Wu G,WeiY, Soh CK. Performance of Concrete Columns Actively Strengthened with Hoop Confinement: A State-of-the-Art Review. Structures. 2023; 54, 461–477.
[12] Janke L, Czaderski C, Motavalli M, Ruth J.Applications of Shape Memory Alloys in Civil Engineering Structures – Overview, Limits and New Ideas. Materials and Structures/Materiaux et Constructions. 2005.DOI: 10.1617/14323.
[13] Lagoudas D, Kumar PK. Introduction to Shape MemoryAlloys. In Shape memory alloys: modeling and engineering applications; Lagoudas D. C., Ed.; Springer. 2008; pp. 1-51. ISBN 978-0-387-47684-1.
[14] Michels J, Shahverdi M, Czaderski C. Flexural Strengthening of Structural Concrete with Iron-Based Shape Memory Alloy Strips. Structural Concrete. 2018. DOI: 10.1002/suco. 201700120.
[15] Zerbe L, Vieira D, Belarbi A, Senouci A. Uniaxial Compressive Behavior of Circular Concrete Columns Actively Confined with Fe-SMA Strips. Eng Struct. 2022. DOI: 10.1016/j.engstruct.2022.113878.
[16] Raza S, Shafei B, Saiid Saiidi M, Motavalli M, Shahverdi M. Shape Memory Alloy Reinforcement for Strengthening and Self-Centering of Concrete Structures – State of the Art. Constr Build Mater. 2022; doi: https://doi.org/10.1016/j. conbuildmat. 2022.126628.
[17] Cladera A,Weber B, Leinenbach C, Czaderski C, Shahverdi M, Motavalli M. Iron-Based Shape Memory Alloys for Civil Engineering Structures: An Overview. Constr Build Mater. 2014; 63, 281 – 293.
[18] Shahverdi M, Michels J, Czaderski C, Motavalli M. Iron-Based Shape Memory Alloy Strips for Strengthening RC Members: Material Behavior and Characterization. ConstrBuildMater. 2018.DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.04.057.
[19] Rogowski, J.; Kotynia, R. State of theArt in Flexural Prestressing of RC Members with SMA Materials. In Life-Cycle of Structures and Infrastructure Systems; CRC Press. 2023; pp. 1050–1057.
[20] Choi E, Chung YS, Cho BS, Nam TH. Confining Concrete Cylinders Using Shape Memory Alloy Wires. European Physical Journal: Special Topics. 200. DOI: 10.1140/EPJST/E2008-00684-0.
[21] Suhail R, Amato G, McCrum DP. Active and Passive Confinement of Shape Modified Low Strength Concrete Columns Using SMA and FRP Systems. Compos Struct. 2020; https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.112649.
[22] Hong C, Qian H, Song G. Uniaxial Compressive Behavior of Concrete Columns Confined with Superelastic Shape Memory Alloy Wires. Materials. 2020. DOI: 10.3390/ma13051227.
[23] Xu L, Zhu M, Zhao J, Chen M, Shi M. Axial Stress-Strain Behavior of Shape Memory Alloy Strips Constrained Concrete Columns. Structures. 2025. DOI: 10.1016/j.istruc.2025.108225.
[24] Shin M, Andrawes B. Emergency Repair of Severely Damaged Reinforced Concrete Columns Using Active with Shape Memory Alloys. Smart Mater Struct. 2011. DOI: 10.1088/0964-1726/20/6/065018.
[25] Abdelrahman K. Performance of Eccentrically Loaded Reinforced Concrete Columns Confined with Shape Memory Alloy Wires. PhD thesis, University of Calgary, Calgary, Alberta, Canada, 2017.
[26] El-Hacha R, Abdelrahman K. Behaviour of Circular SMA-Confined Reinforced Concrete Columns Subjected to Eccentric Loading. Eng Struct. 2020; doi: https://doi.org/10.1016/j.engstruct. 2020.110443.
[27] Choi E, Yang KT, Tae GH, Nam TH, Chung YS. Seismic Retrofit for RC Columns by NiTi and NiTiNb SMAWires. European Symposium on Martensitic Transformations. 2009. DOI: 10.1051/ESOMAT/200907005.
[28] Qian H, Wu P, Ren Z, Chen G, Shi, Y. Pseudo-Static Tests of Reinforced Concrete Pier Columns Confined with Pre-Tensioned Superelastic Shape Memory Alloy Wires. Eng Struct. 2023. DOI: 10.1016/j.engstruct.2023.115680.
[29] Jung D, Wilcoski J, Andrawes B. Bidirectional Shake Table Testing of RC Columns Retrofitted and Repaired with Shape Memory Alloy Spirals. Eng Struct. 018. DOI: 10.1016/j.engstruct.2017.12.046.
[30] Kamal M, Shoeib AEK, Al. Megied MA, Hassan A. Experimental Investigation of Actively Confined RC Columns Using Iron-Based Shape Memory Alloy Spiral Stirrups. Civil Engineering and Architecture. 2022. DOI: 10.13189/cea. 2022.100714.
[31] Jeong S, KimKHE, LeeY,Yoo D, Hong K, Jung D. Compressive Behavior of Concrete Confined with Iron-Based ShapeMemoryAlloy Strips. Earthquake and Structures. 2022. DOI: 10.12989/eas.2022.23.5.431.
[32] Han T, Dong Z, Zhu H,Wu G, Zhao X. Compression Behavior of Concrete Columns Combinedly Confined by FRP Externally Wrapped Fe-SMAStrips. Eng Struct. 2023. DOI: 10.1016/j. engstruct. 2023.116754.
[33] Sarmah M, Dutta A, Deb SK. Axial Stress – Strain Model for Concrete Actively Confined with Fe-SMA Strips. Journal of Materials in Civil Engineering. 2023, 35.
[34] Han T, Dong Z, Zhu H, Wu G. Axial Compression Test on Strengthening Concrete Cylinders by Fe-SMA/FRP-HDPE Tube and Rubber Concrete Cladding Layer. Eng Struct. 2024. DOI: 10.1016/j.engstruct.2024.118380.
[35] YeonY, Ji S, Hong K. Uniaxial Compressive Behavior of Concrete Column Actively Confined with Internal Fe-SMA Spirals. Constr Build Mater. 2024. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2024.135393.
[36] Han T, Dong Z, Zhu H, Cui C, Zhao O. Compression Performance of FRP Externally Wrapped Fe-SMA Strips Confined Concrete Columns under Large Eccentric Load. Structures. 2025. DOI: 10.1016/j.istruc.2025.108554.
[37] HongH,Gencturk B, BelarbiA,Vieira,D.Active Confinement of Large-Scale Reinforced Concrete Columns Using Iron-Based Shape Memory Alloy (Fe- SMA) Strips. Journal of Building Engineering. 2025. DOI: 10.1016/j.jobe. 2025.112848.
[38] Qiang X, WangK, TianW, JiangX.Hybrid Framework for Performance Evaluation of Fe-SMA Confined Concrete Columns: Numerical Simulation and Interpretable Machine Learning Model. Constr Build Mater. 2025. DOI: 10.1016/j.conbuildmat. 2025.141129.
[39] Lee T, Jeong S, Woo U, Choi H, Jung D. Experimental Evaluation of Shape Memory Alloy Retrofitting Effect for Circular Concrete Column Using Ultrasonic PulseVelocity. Int J Concr StructMater. 2023. DOI: 10.1186/s40069-022-00574-0.
[40] Raza S, Widmann R, Michels J, Saiid Saiidi M, Motavalli M, Shahverdi M. Self-Centering Technique for Existing Concrete Bridge Columns Using Prestressed Iron-Based ShapeMemoryAlloy Reinforcement. Eng Struct. 2023. DOI: 10.1016/j.engstruct.2023.116799.
[41] VahediM, Zolfagharysaravi S, Ebrahimian H, Saiid SaiidiM. Experimental- -Analytical Investigation of Accelerated Bridge Construction Concrete Columns with Self-Centering Fe-SMA Bars Subjected to near-Fault Ground Motions. Eng Struct. 2024. DOI: 10.1016/j.engstruct.2023.117127.
[42] Raza S, Triantafyllidis Z, Anton A, Dillenburger B, Shahverdi M. Seismic Performance ofFe-SMA Prestressed Segmental Bridge Columnswith 3DPrintedPermanent Concrete Formwork. Eng Struct. 2024. DOI: 10.1016/j.engstruct.2023.117423.
[43] Jeong S, Kim KHE, Choi H, Ahn J, Jung D. Comparative Evaluation of Flexural Response and Damage Assessment of Concrete Columns Confined with CFRP and Self-Prestressing Iron-Based SMA. Journal of Building Engineering. 2024. DOI: 10.1016/j.jobe.2023.108228.
[44] Vieira D, Zerbe L, Belarbi A. Numerical Modeling of Iron-Based SMA Confined Concrete Columns under Axial Compressive Loading. Eng Struct. DOI: 10.1016/j.engstruct.2022.115185.
Received: 18.10.2024 / Artykuł wpłynął do redakcji: 18.10.2024 r.
Revised: 10.06.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 10.06.2025 r.
Published: 21.11.2025 / Opublikowano: 21.11.2025 r.
Materiały Budowlane 11/2025, strona 09-22 (spis treści >>)
Start 
