Sztywność łączników sworzniowych w elementach zespolonych stalowo-betonowych – zalecenia normy a wyniki badań

• Autorzy: Niedośpiał M.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2017.36

Warianty tytułu

EN

The stiffness of headed studs in the steel-concrete composite elements - recommendations of the standard in comparison to the test results

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszym artykule przedstawiono zagadnienie sztywności sworzni główkowych w stropach zespolonych o płycie pełnej i płycie na blachach fałdowych. Norma projektowania konstrukcji zespolonych (Eurokod 4) sugeruje przyjęcie sztywności łącznika o średnicy 19 mm równej 100 kN/mm nie różnicując tej wartości ze względu na długość sworznia, stosunek grubości płyty w fałdzie do grubości ponad fałdą, czy wytrzymałości betonu. Analizując dostępny asortyment blach trapezowych stosowanych w stropach zespolonych zauważyć można, że powyższa wartość ma zastosowanie do bardzo wąskiej grupy blach z dostępnego asortymentu. Okazuje się, że dla większości z dostępnych profili blach należy wyznaczyć ją doświadczalnie. Sztywność sworznia będzie miała wpływ na charakterystykę M-Ø węzła (a tym samym na wartości sił wewnętrznych w przypadku stosowania węzłów podatnych) oraz na naprężenia w zbrojeniu (a tym samym na szerokość rys). W artykule zawarto przegląd badań dostępnych w literaturze i zamieszczono wyniki sztywności sworzni wyznaczone z krzywej siła – poślizg. Wyniki te mogą stanowić wskazówki i pomoc dla projektantów w przypadku analizy konstrukcji zespolonych.

EN

In this paper presents the problem of stiffness the headed studs in composite slabs are reported. The standard of composite structures (Eurocode 4) suggests a stiffness of the headed stud 19 mm connector equal to 100 kN/mm without differentiating the value due to the length headed stud, the ratio of slab thickness to the profiled steel sheeting height or concrete strength. Analyzing the assortment of profiled steel sheets used in composite slabs, it turns out that the above value can be applied to a very narrow set of profiled steel sheets. For other diameters of headed studs this value should be determined experimentally. The stiffness of headed stud will have an effect on the M-Ø characteristic of the joint (and thus the internal forces in the case semi-rigid joints) and the tension in the reinforcement bars (and thus the width of the cracks). The article provides an overview of research available in the papers and presents the results of stiffness studs derived from force - slip relationship. These results can provide guidance and assistance to designers in the analysis of composite structures.

Słowa kluczowe

PL

łącznik sworzniowy; sztywność; sworzeń; konstrukcja zespolona; konstrukcja stalowo-betonowa; węzeł podatny; blacha profilowa; badanie wypychania

EN

headed stud shear; connectors; stiffness; steel-concrete composite structure; semi-rigid joint; profiled steel sheeting; push-out test

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2017
• Tom: z. 64, nr 1
• Strony: 395--406
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Niedośpiał M.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej, Al. Armii Ludowej 16, 22 234 57 52

Bibliografia

• [1] Barcewicz W., Giżejowski M.: Component method for determining joint properties – steel and composite joints subjected to hogging and sagging bending, Procedings of the 7th European Conference on steel and composite structures EUROSTEEL 2014, eds: R. Randalfo, F.M. Mazzolani, ECCS, Neapol 2014, nr referatu 02-314.
• [2] Cashell K.: Structural Applications of Ferritic Stainless Steels (SAFSS) Work Package 3.4., 2013, http://www.steel-stainless.org/Content/Files/Ferritics/SAFSS-03-04.pdf [dostęp: 2015.11.09]. [3] Chen L. Z., Ranzi G., Jiang S. C., Tahmasebinia F., Li G. Q.: Behaviour and design of shear connectors in composite slabs at elevated temperatures, Journal of Constructional Steel Research, 115 (2015), 387-397.
• [4] Han Q. Wang, Y., Xu, J., Xing, Y.: Static behavior of stud shear connectors in elastic concrete–steel composite beams, Journal of Constructional Steel Research 113 (2015): 115-126.
• [5] Kucharczuk W.: Belki zespolone stalowo – betonowe w konstrukcjach budowlanych, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, 2001.
• [6] Kucharczuk W., Labocha S.: Konstrukcje zespolone stalowo-betonowe budynków, Arkady, Warszawa 2008.
• [7] Lam D., El-Lobody E.: Behavior of headed stud shear connectors in composite beam, Journal of Structural Engineering 131.1 (2005), 96-107.
• [8] Lam D.: Capacities of headed stud shear connectors in composite steel beams with precast hollowcore slabs, Journal of Constructional Steel Research 63.9 (2007), 1160-1174.
• [9] Nawrot J.: Badania nowego połączenia ścinanego zespolonej belki stalowo - betonowej, Konstrukcje stalowe 3(92), 2008.
• [10] Nawrot J., Kucharczuk W.: Badanie nośności nowych łączników do zespolonych stropów stalowo - betonowych, Inżynieria i Budownictwo, 12/2004.
• [11] Niedośpiał M.: Nośność i odkształcalność węzłów stalowo-betonowych stropów zespolonych – rola żelbetu, rozprawa doktorska, Politechnika Warszawska, Warszawa 2013.
• [12] PN-B-03300:1982: Konstrukcje zespolone stalowo-betonowe. Obliczenia statyczne i projektowanie. Belki zespolone krępe.
• [13] PN-B-03300:2006: Konstrukcje zespolone stalowo-betonowe. Obliczenia statyczne i projektowanie.
• [14] PN-EN 1993-1-8:2006 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych, Część 1-8: Projektowanie węzłów.
• [15] PN-EN 1994-1-1:2008 Eurokod 4: Projektowanie zespolonych konstrukcji stalowobetonowych, Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków.
• [16] PN-EN ISO 13918: Spawanie. Kołki i pierścienie ceramiczne do zgrzewania łukowego kołków.
• [17] Shim H. B., Chung K. S., Jang S. H., Park S. J., Lee J. H.: Push-out tests on shear studs in high strength concrete. Proc. 7th international conference on fracture mechanics of concrete and concrete structures (FraMCoS-7), Jeju, Korea. 2010. http://www.framcos.org/FraMCoS-7/06-10.pdf [dostęp 5 grudnia 2015 r.].
• [18] Shim C. S., Lee P. G., Yoon T. Y.: Static behavior of large stud shear connectors. Engineering structures, 26(12), 2004, 1853-1860.
• [19] Smith A. L., Couchman G. H.: Strength and ductility of headed stud shear connectors in profiled steel sheeting, Journal of Constructional Steel Research 66.6 (2010), 748-754.
• [20] Valente, I. B., Cruz P.J.: Experimental analysis of shear connection between steel and lightweight concrete, Journal of Constructional Steel Research 65.10 (2009): 1954-1963.
• [21] Xue D., Liu Y., Yu Z., He J.: Static behavior of multi-stud shear connectors for steel-concrete composite bridge, Journal of Constructional Steel Research 74 (2012): 1-7.
• [22] Yuan H, The resistances of stud shear connectors with profiled sheeting, PhD thesis, University of Warwick. 1996, http://go.warwick.ac.uk/wrap/36287, [dostęp 4 stycznia 2016 r.].

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017)