Analiza nośności i sztywności belek zespolonych w zależności od stopnia zespolenia

• Autorzy: Kucharczuk W. , Labocha S.

Warianty tytułu

EN

Analysis of the resistance and the stiffness of the composite beams, depending on the degree of shear connection

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł prezentuje analizę porównawczą nośności i sztywności belek zespolonych stalowo-betonowych w budownictwie powszechnym, w zależności od stopnia ich zespolenia. Celem artykułu jest przybliżenie zasad projektowania belek z uwzględnieniem wpływu stopnia zespolenia na ich nośność i sztywność. Zwrócono uwagę na znaczenie podparcia montażowego kształtownika stalowego w stadium realizacji konstrukcji. Przykłady belek przyjętych do analizy dotyczą podstawowego zakresu zastosowań stropów zespolonych. W obliczeniach uwzględniono belki o rozpiętościach 8,0m, 12,0m i 16,0m w rozstawie 2,5m, zespolone z płytą betonową, o całkowitej grubości 110mm, wykonaną na poszyciu z blachy profilowanej Florstrop. Do zespolenia przyjęto łączniki sworzniowe ciągliwe. Rozpatrywano trzy warianty stopnia zespolenia: η=1,0, η = 0,75 i η = 0. Ciężar warstw wykończeniowych stropu i jego obciążenie użytkowe przyjęto jednakowe. Nośność belek określono z wykorzystaniem plastycznego rozkładu naprężeń w przekrojach. Sztywność belek zespolonych określono z wykorzystaniem teorii przekroju zastępczego, stowarzyszonego ze sprężystym rozkładem naprężeń. Wpływ efektów reologicznych, to jest, pełzania betonu na ugięcia belek zespolonych, uwzględniono poprzez zastosowanie efektywnego modułu sprężystości betonu według zaleceń normy PN-EN1994-1-1 oraz redukcję przekroju betonu określoną stosunkiem modułów sprężystości stali i betonu. Wyniki obliczeń pozwalają na sformułowanie wniosków wskazujących na przewagę zalet belek zespolonych zaprojektowanych z pełnym zespoleniem w stosunku do rozwiązań o zespoleniu częściowym. Treść rozważań, jak i zaprezentowane w pracy wnioski dotyczą rozwiązań najczęściej stosowanych w praktyce, to jest, belek o schemacie statycznym wolno podpartym.

EN

The paper presents comparative analysis of the resistance and stiffness of the composite beams in the general building, depending on the degree of the shear connection. The aim of the article is presentation of the rules of designing beams, considering the influence of the degree of shear connection on their resistance and stiffness. Special attention was paid to the importance of propping steel sections during erection. The examples of beams examined consider the basic range of composite floors used. The calculations taken into account concerned beams of nominal span 8,0m, 12,0m and 16,0m in equal spacing 2,5m with the concrete slab of the total thickness 110mm. Composite slab was performed with profiled steel sheeting type Florstrop. Composite beams with the use of ductile headed shear connectors have been taken. There were three kinds of degree of connection considered: η=1,0, η = 0,75 i η = 0. The weight of the final layers of floors and their useful load taken, were the same. The resistance of beams was determined by the use of plastic stress distribution in sections. The stiffness of composite beams was determined by the use of the theory of the equivalent section, associated with elastic stress distribution. The influence of rheology effects, i.e. creeps of the concrete on deflection of beams one took into account across the use of the effective module of the elasticity of the concrete, according to reccomendations of the standard PE-EN 1994-1-1. The reduction of the section area of the concrete was determined by ratio of modules of the elasticity of the steel and concrete. Results of calculations lead to conclusion indicative of the advantage of beams designed of the full shear connection in relation to solutions of the partial shear connection. The analysis and presented conclusions concern most general solutions applied in practice i.e. free supported beams.

Słowa kluczowe

PL

konstrukcja stalowo-betonowa; belka zespolona; zespolenie częściowe; stopień zespolenia; nośność przekroju

EN

steel-concrete structure; composite beam; partial shear connection; degree of shear; resistance of section

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2013
• Tom: z. 60, nr 2
• Strony: 175--188
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Kucharczuk W.

• Wyższa Szkoła Techniczna, Katowice

autor

Labocha S.

• Wyższa Szkoła Techniczna, Katowice

Bibliografia

• [1] Johnson R.P.: Composite Structures of Steel and Concrete. Beams, slabs, columns and frames for buildings. Blackwell Scientific Publication 1994.
• [2] PN-EN 1994-1-1. Eurokod 4: Projektowanie zespolonych konstrukcji stalowo-betonowych. Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków.
• [3] Kucharczuk W., Labocha S.: Konstrukcje zespolone stalowo-betonowe budynków. Arkady, Warszawa 2007.
• [4] PN-EN 1993-1-1. Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków.
• [5] Kucharczuk W., Labocha S.: Konstrukcje zespolone stalowo-betonowe. Ogólne zasady projektowania. XXVII WPPK, str. 613-696, Szczyrk 2012.