Numerical analysis for the beam with composite dowels connector

• Autorzy: Kasza Przemysław , Lacki Piotr , Derlatka Anna

Identyfikatory

DOI

10.17512/znb.2021.1.14

Warianty tytułu

PL

Analiza numeryczna belki z łącznikami „composite dowels”

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The focus of the study was on the numerical analysis of the model of the beam integrated with the innovative shape of connector in the form of the cut-out web. The model can be used as an integrated binding joist or bridge girder. This type of connector was a specifically shaped part of the web of the steel section. The first part of the study was focused on the analytical design of the integrated beam. A hot-rolled cross-section was chosen from the half of the hot-rolled HEB section. The second part of the study was modelling of the integrated beam. Beam geometry, load and boundary conditions were used as in the first part of the study. ADINA software, based on the finite elements method, was used for numerical analysis. The HEB steel section and the reinforced concrete slab were modelled by means of 3D Solid elements, whereas the rein-for cement bars were modelled using truss type elements. The stresses and strain in the steel and concrete elements, distribution of forces in reinforcement bars and concrete cracking were evaluated.

PL

Celem pracy była analiza numeryczna modelu belki zespolonej z nowatorskim kształtem łącznikiem w postaci wyciętego środnika. Rozpatrywany model może mieć zastosowanie jako zespolony podciąg stropowy lub dźwigar mostowy. Badany rodzaj łącznika był odpowiednio wyprofilowaną częścią środnika kształtownika stalowego. Pierwsza część pracy polegała na analitycznym zaprojektowaniu belki zespolonej. Dobrano przekrój gorącowalcowany z połowy kształtownika gorącowalcowanego HEB. Druga część pracy polegała na zamodelowaniu belki zespolonej. Geometrię belki, obciążenie oraz warunki brzegowe zastosowano takie, jak w części pierwszej pracy. Analizę numeryczną przeprowadzono za pomocą programu ADINA System opartego na metodzie elementów skończonych. Profil stalowy HEB i płytę żelbetową zamodelowano za pomocą elementów typu 3D Solid, natomiast pręty zbrojeniowe zamodelowano za pomocą elementów typu truss. Dokonano oceny naprężeń i odkształceń w elemencie stalowym i betonowym, rozkładu sił w prętach zbrojenia oraz zarysowania betonu.

Słowa kluczowe

EN

integrated structures; steel-concrete integrated beam; connector for integration; FEM; Finite Element Method

PL

konstrukcje zespolone; belka zespolona stalowo-betonowa; łącznik do zespoleń; MES; metoda elementów skończonych

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej. Budownictwo
• Rocznik: 2021
• Tom: Z. 27 (177)
• Strony: 92--100
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys.

Twórcy

autor

Kasza Przemysław

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Civil Engineering, ul. Akademicka 3, 42-218 Częstochowa

• https://orcid.org/0000-0002-5807-5211

autor

Lacki Piotr

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Civil Engineering, ul. Akademicka 3, 42-218 Częstochowa

• https://orcid.org/0000-0002-0787-8890

autor

Derlatka Anna

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Civil Engineering, ul. Akademicka 3, 42-218 Częstochowa

• https://orcid.org/0000-0002-6509-2706

Bibliografia

• [1] Lacki P., Derlatka A., Kasza P., Comparison of steel-concrete composite column and steel column, Composite Structures 2018, 202, 82-88. doi: 10.1016/j.compstruct.2017.11.055
• [2] Lacki P., Kasza P., Adamus K., Optimization of composite dowels shape in steel-concrete composite floor, Composite Strustures 2019, 222, 110902.
• [3] Zulassungsbescheid Z-26.1-23: Perfobond-Leiste, Institut für Bautechnik, Berlin 1991.
• [4] Hechler O., Lorenc W., Seidl G., Viefhues E., Continuous shear connectors in bridge construction, Composite Construction in Steel and Concrete VI, 20-25 July 2008, Colorado.
• [5] Wytyczne do projektowania. Prefabrykowane trwałe belki zespolone z innowacyjnym połączeniem ścinanym. Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, Wrocław 2012.
• [6] Biegus A., Lorenc W., Development of shear connections in steel concrete composite structures, Civil and environmental engineering reports. Zielona Góra 2014 23-32.
• [7] Grelu H., Association dans les ponts de la précontrainte et de la charpente métallique, Bulletin de liaison ponts métallique 1975, 6.
• [8] Leonhard F. et alt., Neues, vorteilhaftes Verbundmittel für Stahlverbund-Tragwerke mit hoher Dauerfes-tigkeit.: New advantageous shear connection for composite structures with high fatigue strength, Beton- und Stahlbetonbau 1987, Heft, 12.
• [9] Seidl G., Viefhues E., Berthellemy J., Mangerig I.,Wagner R., Lorenc W., Kozuch M., Franssen J.-M., Janssen D., Ikäheimonen J., Lundmark R., Hechler O., Popa N., Research Fund for Coal and Steel, Contract N° RFSRCT-2006-00030. 01/07/2006 - 30/06/2009. PreCo-Beam: Prefabricated enduring composite beams based on innovative shear transmission, Final Report [to be published by EC], 2009.
• [10] Thomann M., Connéxions par Adhérence pour les Ponts Mixtes Acier-Béton, École Polytechnique Fédéral de Lousanne, Thésis Nr 3381, 2005.
• [11] Wurzer O., Zur Trägfähigkeit von Betondübeln, Dissertation, Universität der Bundeswehr, München 1998.