Numerical analysis of prefabricated steel-concrete composite floor in typical LIPSK building

• Autorzy: Lacki P. , Kasza P. , Derlatka A.

Identyfikatory

DOI

10.1515/ceer-2017-0049

Warianty tytułu

PL

Analiza numeryczna modelu prefabrykowanego stropu zespolonego typowego budynku LIPSK

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the work was to perform numerical analysis of a steel-concrete composite floor located in a LIPSK type building. A numerical model of the analytically designed floor was performed. The floor was in a six-storey, retail and service building. The thickness of a prefabricated slab was 100 mm. The two-row, crisscrossed reinforcement of the slab was made from φ16 mm rods with a spacing of 150 x 200 mm. The span of the beams made of steel IPE 160 profiles was 6.00 m and they were spaced every 1.20 m. The steel-concrete composite was obtained using 80x16 Nelson fasteners. The numerical analysis was carried out using the ADINA System based on the Finite Element Method. The stresses and strains in the steel and concrete elements, the distribution of the forces in the reinforcement bars and cracking in concrete were evaluated. The FEM model was made from 3D-solid finite elements (IPE profile and concrete slab) and truss elements (reinforcement bars). The adopted steel material model takes into consideration the plastic state, while the adopted concrete material model takes into account material cracks.

PL

Celem pracy była analiza numeryczna zespolonego stropu znajdującego się w budynku typu LIPSK. Wykonano numeryczny model stropu zaprojektowanego analitycznie. Strop znajdował się w sześciokondygnacyjnym budynku handlowo-usługowym. Grubość płyty prefabrykowanej wynosiła 100 mm. Dwurzędowe, krzyżowe zbrojenie płyty wykonano z prętów φ16 mm, w rozstawie 150 x 200 mm. Rozpiętość belek wykonanych ze stalowego profilu IPE 160 wynosiła 6,00 m. Belki rozstawiono co 1,20 m. Zespolenie stalowo-betonowe uzyskano za pomocą łączników firmy Nelson 80x16. Analizę numeryczną przeprowadzono za pomocą programu ADINA System opartego na Metodzie Elementów Skończonych. Dokonano oceny naprężeń i odkształceń w elemencie stalowym i betonowym, rozkładu sił w prętach zbrojenia oraz zarysowania betonu. Model MES zbudowano w oparciu o elementy 3D Solid (profil IPE i płyta żelbetowa) oraz prętowe typu truss (zbrojenie). Dla stali przyjęto właściwości i model materiału uwzględniający stan plastyczny, dla betonu przyjęto model materiału uwzględniający powstawanie rys.

Słowa kluczowe

EN

steel-concrete composite floor; FEM; numerical analysis; LIPSK type building

PL

strop zespolony; MES; analiza numeryczna; budynek typu LIPSK

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego
• Czasopismo: Civil and Environmental Engineering Reports
• Rocznik: 2017
• Tom: No. 27(4)
• Strony: 43--53
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., fot., rys.

Twórcy

autor

Lacki P.

• Czestochowa University of Technology, Częstochowa, Poland

autor

Kasza P.

• Czestochowa University of Technology, Częstochowa, Poland

autor

Derlatka A.

• Czestochowa University of Technology, Częstochowa, Poland

Bibliografia

• 1. Ahn J.-K., Lee C.-H.: Fire behavior and resistance of partially encased and slim-floor composite beams, Journal of Constructional Steel Research, 129 (2017) 276–285.
• 2. Budziak M., Grabowski T.: Failure Assessment of Steel-Concrete Composite Column Under Blast Loading, Engineering Transactions, 62, 1 (2014) 61–84.
• 3. Chiorean C. G., Buru S. M.: Practical nonlinear inelastic analysis method of composite steel-concrete beams with partial composite action, Engineering Structures, 134 (2017) 74–106.
• 4. Eurokod 4: Projektowanie zespolonych konstrukcji stalowo-betonowych. Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków., PN-EN 1994-1-1.
• 5. Henriques D., Gonçalves R., Camotim D.: GBT-based finite element to assess the buckling behaviour of steel–concrete composite beams, Thin-Walled Structures, 107 (2016) 207–220.
• 6. Kucharczuk W., Labocha S.:, Efektywność rozwiązań konstrukcyjnych stropu w zależności od stopnia zespolenia płyty betonowej z belką stalową, Konstrukcje stalowe, 5, 124 (2013) 30–31.
• 7. Liu X., Bradford M. A., Ataei A.: Flexural performance of innovative sustainable composite steel-concrete beams, Engineering Structures, 130 (2017) 282–296.
• 8. Liu Y., Guo L., Qu B., Zhang S.: Experimental investigation on the flexural behavior of steel-concrete composite beams with U-shaped steel girders and angle connectors, Engineering Structures, 131 (2017) 492–502.
• 9. Machelski C., Toczkiewicz R.: Effects of connection flexibility in steel-concrete composite beams due to live loads, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 6, 1 (2006) 65–86.
• 10. Machowski A., Murzewski J.: Szkielety stalowe budynków wielokondygnacyjnych, Kraków, Wydaw. Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki 1988.
• 11. Mashiri F. R., Mirza O., Canuto C., Lam D.: Post-fire Behaviour of Innovative Shear Connection for Steel-Concrete Composite Structures, Structures, 9 (2017) 147–156.
• 12. Wróblewski T., Berczyński S., Abramowicz M.:, Estimation of the parameters of the discrete model of a steel–concrete composite beam, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 13, 2 (2013) 209–219.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).