Nowe podejście do projektowania nawierzchni drogowych – analiza trwałości warstw asfaltowych z wykorzystaniem teorii zbiorów rozmytych

W czasopiśmie Materials (vol. 18, nr 3034, 2025) ukazała się publikacja A. Zbiciak, D. Volchok, Z. Kozyra, R. Michalczyk i N. Al Garssi pt. “Fuzzy-Modulus-Based Layered Elastic Analysis of Asphalt Pavements for Enhanced Fatigue Life Prediction”.

Artykuł przedstawia nową metodę oceny trwałości zmęczeniowej nawierzchni asfaltowych z wykorzystaniem teorii zbiorów rozmytych. Autorzy modelują niepewność modułów sprężystości warstw asfaltowych w ujęciu wielowarstwowej teorii sprężystości. Uzyskane rozwiązania pozwalają na bardziej realistyczne odwzorowanie wpływu zmienności właściwości materiałów niż klasyczne podejścia deterministyczne.

W pracy zaprezentowano obliczenia krytycznych odkształceń oraz prognozowanej trwałości zmęczeniowej i koleinowania w warunkach obciążenia ruchem. Wyniki pokazują, że analiza z wykorzystaniem zbiorów rozmytych pozwala uzyskać graniczne przedziały trwałości nawierzchni oraz umożliwia bardziej wiarygodne projektowanie w obliczu niepewności materiałowej.

Proponowana metoda może znaleźć zastosowanie w projektowaniu konstrukcji nawierzchni drogowych i weryfikacji modeli empirycznych, a także w planowaniu strategii utrzymaniowych i ocenie niezawodności eksploatacyjnej.

DOI: https://doi.org/10.3390/ma18133034 

Publikacja artykułu "Steady-state vibrations of a beam structure under moving horizontal force-analytical approach"

W numerze 1/2025 czasopisma Archives of Civil Engineering ukazała się publikacja autorstwa M. Ataman i W. Szcześniaka p.t. „Steady-state vibrations of a beam structure under moving horizontal force-analytical approach”. Publikacja dotyczy dynamiki nawierzchni kolejowej. Przedstawione w pracy rozwiązania mogą mieć zastosowanie do badania stateczności toru kolejowego zarówno w planie jak i w profilu, przy uwzględnieniu odpowiednich sztywności belki oraz parametrów opisujących podłoże gruntowe. Uzyskane rozwiązania analityczne mogą być wykorzystane do weryfikacji wyników otrzymanych metodą elementów skończonych. Zjawisko fali podłużnej jest także istotne przy projektowaniu łożysk i przyczółków w mostach kolejowych i drogowych.

Publikacja artykułu "Evaluating the plate compactor frequency effect on compaction efficiency: numerical study with discrete element method"

W nowo opublikowanym artykule badawczym dr. Karola Brzezińskiego, przeprowadzono zaawansowane symulacje numeryczne metodą DEM (Discrete Element Method), które pozwoliły na dogłębne zrozumienie wpływu częstotliwości pracy sprzętu do zagęszczania na efektywność tego procesu. Badanie to stanowi istotny krok w kierunku optymalizacji technologii zagęszczania gruntu, co ma bezpośrednie przełożenie na jakość wykonywanych prac budowlanych i inżynieryjnych.

Współpraca z Politechniką Gdańską w ramach projektu „System ważenia pojazdów w ruchu o dużej dokładności” (HAWIM)

Magdalena Złotowska i Paweł Tutka są członkami zespołu realizującego projekt „System ważenia pojazdów w ruchu o dużej dokładności” (HAWIM) na Politechnice Gdańskiej. Projekt finansowany jest przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach konkursu LIDER XIII. 
Celem jest uzyskanie stałej i wysokiej dokładności pomiaru obciążenia od pojazdu, niezależnie od warunków panujących na drodze, dzięki opracowaniu algorytmów do autokalibracji systemów Weight in Motion (WIM).
Zespół z Politechniki Warszawskiej odpowiada za modelowanie zagadnienia sprzężonego uwzględniającego własności MMA i materiałów piezoelektrycznych, z których zbudowany jest czujnik. Umożliwia to odwzorowanie współdziałania systemu czujnik-asfalt. Pozostałe zespoły – badań laboratoryjnych i terenowych oraz analizy danych i rozwoju oprogramowania tworzą pracownicy Politechnik Gdańskiej i Wrocławskiej.
Więcej informacji o projekcie pod linkiem: https://wilis.pg.edu.pl/HAWIM
Dnia 10.02.2025 r. w Gdańsku odbyło się seminarium naukowe, na którym zaprezentowane zostały wyniki dotychczasowych prac realizowanych w ramach projektu. Prezentacje z wygłoszonych referatów można znaleźć na stronie projektu: seminarium naukowe HAWIM

Publikacja artykułu "Enhancing plate compactor efficiency: A study on frequency effects for different soil types"

Nasze najnowsze wyniki badań mogą znacząco wpłynąć na efektywność procesów budowlanych, szczególnie w zakresie zagęszczania gruntów, które jest kluczowe dla stabilności i trwałości infrastruktury, takiej jak drogi czy fundamenty. Dzięki nim, możliwe jest zmniejszenie zużycia paliwa i sprzętu, co nie tylko obniża koszty, ale także ogranicza negatywny wpływ na środowisko. Wyniki te wskazują, że stosując odpowiednie parametry pracy maszyn, można osiągnąć lepsze wyniki zagęszczenia przy mniejszym wysiłku, co przekłada się na szybsze i bardziej ekologiczne realizacje projektów budowlanych.

Nowy artykuł naukowy: YADE – zaawansowane narzędzie do symulacji dynamicznych

Zespół deweloperów programu YADE, w którym uczestniczy nasz pracownik – dr inż. Karol Brzeziński, opublikował właśnie nowy artykuł naukowy, podkreślający możliwości oraz osiągnięcia tego oprogramowania. YADE (Yet Another Dynamic Engine) to rozwijane przez ostatnie 19 lat, wszechstronne narzędzie open-source, które stało się jednym z najpopularniejszych rozwiązań do symulacji dynamicznych w różnych dziedzinach przemysłu i nauki. Będąca podstawą programu, metoda elementów dyskretnych (DEM) pozwala na odwzorowanie różnych procesów fizycznych i przemysłowych.

Publikacja artykułu "Influence of particle breakage on bulk density of dynamically compacted coarse aggregates"

Zespół pracowników ZMTNDS prowadzi prace naukowe dotyczące wpływu pękania ziaren na proces zagęszczania kruszywa. Efektem ostatnich analiz jest publikacja artykułu, w którym przedstawiono pierwszą przeprowadzoną metodą elementów dyskretnych (DEM) symulację dynamicznego zagęszczania w badaniu Proctora. Celem wykonanych symulacji było znalezienie odpowiedzi na pytanie, w jaki sposób, w jaki sposób pękanie ziaren wpływa na gęstość intensywnie zagęszczanej próbki materiału ziarnistego. Porównano wyniki symulacji i badań laboratoryjnych. Symulacje z ziarnami niełamliwymi pozwoliły na wyodrębnienie wpływu zmiany rozkładu wielkości ziaren i wzajemnego ich przemieszczania. Obydwa czynniki odgrywają zasadniczą rolę w zwiększaniu gęstości objętościowej próbki w przypadku badanego kruszywa o nieciągłym uziarnieniu. Symulacje z ziarnami łamliwymi lepiej odtwarzają badanie laboratoryjne pod względem jakościowym i ilościowym. Wnioski pozwalają na lepsze zrozumienie procesu zagęszczania kruszywa, co ma kluczowe znaczenie dla opracowania nowatorskich strategii zagęszczania i minimalizacji wpływu procesów budowlanych na środowisko.

Szkolenie z analizy danych w Pythonie

W dniach 19-21 czerwca 2024 pracownicy ZMTNDS uczestniczyli w intensywnym szkoleniu praktycznym „Analiza danych w Pythonie od podstaw”. Kurs, w łącznym wymiarze 24 godzin, obejmował między innymi:
- zapoznanie się ze środowiskami do pracy z danymi,
- podstawy biblioteki Pandas i operacje na obiektach typu DataFrame i Series,
- eksplorację danych przy użyciu biblioteki Pandas,
- import danych ze stron internetowych przy użyciu bibliotek Pandas i Beautifulsoup,
- podstawy bibliotegki Matplotlib
- podstawy bibliotek Plotly i Seaborn
- podstawy biblioteki NumPy