Open Access (Artykuł w pliku PDF)

The suitability of polymers used in 3D printing technology for building experimental models for dynamic tests on a shaking table

prof. dr hab. inż. Joanna Dulińska, Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Lądowej
ORCID: 0000-0002-4180-8120
dr inż. Paweł Boroń, Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Lądowej
ORCID: 0000-0003-4977-6574
prof. dr hab. inż. Tadeusz Tatara, Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Lądowej
ORCID: 0000-0002-4071-2358
prof. dr hab. inż. Grzegorz Budzik, Politechnika Rzeszowska, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa
ORCID: 0000-0003-3598-2860
dr inż. Łukasz Przeszłowski, Politechnika Rzeszowska, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa
ORCID: 0000-0002-1212-9069

Adres do korespondencji: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript. 

DOI: 10.15199/33.2024.01.04
Oryginalny artykuł naukowy

Streszczenie. Technologia druku 3D ma coraz większe zastosowanie w budownictwie. W artykule zaprezentowano ocenę przydatności wybranych polimerów do druku modeli laboratoryjnych służących do identyfikacji częstotliwości drgań własnych obiektów na stole wstrząsowym. Wyznaczono doświadczalnie parametry fizykomechaniczne polimerów, a także obliczono skale podobieństwa w przypadku modeli wydrukowanych z analizowanych polimerów. Wskazano na parametry materiałowe polimerów warunkujące możliwość i zasadność ich stosowania w badaniach dynamicznych na stole wstrząsowym.
Słowa kluczowe: druk 3D; charakterystyki materiałowe; model dynamiczny; model doświadczalny.

Abstract. 3D printing technology is gradually becoming more employed in civil engineering. The article assesses the suitability of selected polymers for printing laboratory models used to identify the natural frequencies of structures on a shaking table. Experimental physical and mechanical parameters of the polymers were determined, and similarity scales were calculated for models printed with the analysed polymers. The material parameters of the polymers determining the possibility and validity of their use in dynamic tests on a shaking table were also indicated.
Keywords: 3D printing; material characteristics; dynamic model; experimental model.

Literatura
[1] Casaburo A, Petrone G, Franco F, De Rossa S. A review of similitude methods for structural engineering. Appl Mech Rev. 2019; http://doi.org/10.1115/1.4043787.
[2] Gaojie Y, Chunguang L. A model for underwater shaking table tests on the basis of different similar criteria. Appl Ocean Res. 2022; https://doi. org/10.1016/j. apor. 2021.103010.
[3] Tabatabaiefar HR, Mansoury B. Detail design, building and commissioning of tall building structural models for experimental shaking table tests. Struct Design Tall Spec Build. 2016; http://doi.org/10.1002/tal.1262.
[4] Silvestri S, Baraccani S, Foti D, Ivorra S, Theodossopoulos D, Vacca V, Roman JO, Cavallini L, Mokhtari E, White R, Dietz M, Mylonakis G. Shaking table testing of groin vaults made by 3D printers. Soil Dyn Earthq Eng. 2021; https://doi.org/10.1016/j.soildyn. 2021.106880.
[5] Bianchini N, Mendes N, Calderini Ch, Lourenco P. B. Modelling of the dynamic response of a reduced scale dry joints groin vault. J Build Eng 2023; https://doi.org/10.1016/j.jobe. 2023.105826.
[6] Park MJ, Cheon G, Alemayehu RW, Ju YK. Seismic performance of F3D free-formstructures using small-scale shaking table tests. Materials. 2022; 15: 2868. https://doi.org/10.3390/ma- 15082868.
[7] Xu W, Huang S, Han D, Zhang Z, Gao Y, Feng P, Zhang D. Toward automated construction: The design-to-printing workflow for a robotic in-situ 3D printed house. Case Stud Constr Mater. 2022; https://doi.org/10.1016/j. cscm.2022.e01442.
[8] Calhoun SJ, Harvey Jr. PS. Enhancing the teaching of seismic isolation using additive manufacturing. Eng Struct. 2018; https://doi. org/10.1016/j.engstruct. 2018.03.084.
[9] Wong J, Lakshmipathy L, Armas PJ, Paredes AE, Park C, Campos JA. Design and small-scale testing of 3d printed seismic isolators. In: 2019 ASEE Annual Conference & Exposition. 2019. No 26587.
[10] Elbaz Y, Naeem M, Leblouba M, Arab MG. Cyclic performance of 3D-printed snakeskin-bioinspired interfaces. In: Advances in Science and Engineering Technology International Conferences (ASET). 2022. http://doi.org/10.1109/ASET53988.2022.9734947.
[11] Boroń P, Dulińska J, Jurkowska N, Tatara T. Wpływ kąta rastrowania na właściwości mechaniczne polimeru PLA-IMPACT w technologii druku 3D. Materiały Budowlane. 2022; http://doi.org/10.15199/33.2022.04.02.
[12] Krawinkler H, Moncarz P. Similitude requirements for dynamic models. Aci publication. 1982; 73: 1 – 22.
[13] Li CS, Lam SS, Zhang MZ,Wong YL. Shaking table test of a 1: 20 scale high-rise building with a transfer plate system. J Struct Eng. 2006; https://doi. org/10.1061/(ASCE) 0733- 9445 (2006) 132: 11 (1732).
[14] PN-EN ISO 527-1:2020-01, 2020 Tworzywa sztuczne – Oznaczanie właściwości mechanicznych przy statycznym rozciąganiu – Część 1: Zasady ogólne.
[15] PN-EN ISO 527-2:2012. Tworzywa sztuczne – Oznaczanie właściwości mechanicznych przy statycznym rozciąganiu – Część 2: Warunki badań tworzyw sztucznych przeznaczonych do prasowania, wtrysku i wytłaczania. 2012.
[16] PN-EN ISO 604-2006 Tworzywa sztuczne – Oznaczanie właściwości przy ściskaniu
[17] Tatara T, Ratajewicz B. Wpływ stanu technicznego komina żelbetowego na jego właściwości dynamiczne. Inżynieria i Budownictwo. 2015; 71 (1); 3 – 7.
[18] Ratajewicz B. Wpływ eksploatacji na charakterystyki dynamiczne jednoprzewodowych żelbetowych kominów przemysłowych. Rozprawa doktorska Politechnika Krakowska 2022.
[19] Tatara T, Ratajewicz B. The selection of a dynamicmodel of a RC chimney based on in situ research. In: Experimental Vibration Analysis for Civil Structures. EVACES 2017. Conte J, Astroza R, Benzoni G, Feltrin G, Loh K, Moaveni B., editors. 2018; https://doi. org/10.1007/978-3-319- 67443-8_54.

Przyjęto do druku: 28.12.2023 r.

Materiały Budowlane 1/2024, strona 17-22 (spis treści >>)