Analysis of the limit states of a rib-and-block floor based on beams with steel truss

• Autorzy: Musiał Michał , Grzymski Filip , Pazdan Maciej , Trapko Tomasz

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2024.151895

Warianty tytułu

PL

Analiza stanów granicznych stropu gęstożebrowego na belkach kratownicowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

From among the many technological solutions for floors in residential buildings and in small public buildings very often rib-and-block floor systems are selected. The main argument convincing project owners to choose such solutions are their clear advantages, mainly the uncomplicated construction technology, no need to use advanced tools and equipment and the low cost. The introduction of harmonized European guidelines in the form of the EN 15037 series of standards made it necessary to introduce changes in the designing and constructing of these commonly used floor systems, whereby their manufacturers had to update their offers. This paper discusses the requirements and the main changes introduced by the EN 15037 series of standards in comparison with the previous guidelines and general calculations of reinforced concrete structures according to Eurocodes. Analyses concerning bending and shear ultimate limit states and serviceability limit states are presented. Critical points in the design of rib-and-block floors are indicated and the results of exemplary calculations for a selected floor are presented. In addition, a comparative analysis concerning the difference in the consumption of reinforcing steel for a selected floor system designed according to respectively the current and previous guidelines is carried out and its results are discussed.

PL

Wśród wielu rozwiązań technologicznych dla stropów w budynkach mieszkalnych oraz niewielkich budynkach użyteczności publicznej bardzo często wybieranym rozwiązaniem są stropy gęstożebrowe belkowo-płytowe. Ich niewątpliwe zalety związane z nieskomplikowaną technologią wykonania, brakiem konieczności stosowania zaawansowanych narzędzi i sprzętu oraz niskim kosztem, są głównym argumentem, który przekonuje inwestorów do wyboru tego typu rozwiązań. Wprowadzenie zharmonizowanych wytycznych europejskich w postaci norm serii EN 15037 spowodowało konieczność wprowadzenia zmian w wymiarowaniu oraz kształtowaniu tych powszechnie stosowanych systemów stropowych, co pociągnęło za sobą konieczność aktualizacji ofert ich producentów. W artykule przedstawiono wymagania wprowadzone przez normy serii EN 15037 oraz główne zmiany wprowadzone w stosunku do wcześniej stosowanych wytycznych i ogólnych obliczeń konstrukcji żelbetowych według Eurokodów. Przedstawiono analizy związane ze stanem granicznym nośności ze względu na zginanie i ścinanie oraz stanami granicznymi użytkowalności. W publikacji wskazano krytyczne punkty w projektowaniu stropów gęstożebrowych belkowo-płytowych oraz przedstawiono wyniki przykładowych obliczeń dla wybranego typu stropu. Dodatkowo przedstawiono i omówiono analizę porównawczą związaną z różnicą zużycia stali zbrojeniowej w wybranym systemie stropowym projektowanym według aktualnych i wcześniejszych wytycznych.

Słowa kluczowe

EN

active deflection; limit state; reinforced concrete; rib-and-block floor

PL

ugięcie czynne; stan graniczny; strop gęstożebrowy; żelbet

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 70, nr 4
• Strony: 323--337
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Musiał Michał

• Wroclaw University of Science and Technology, Faculty of Civil Engineering, Wroclaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-6628-9749

autor

Grzymski Filip

• Wroclaw University of Science and Technology, Faculty of Civil Engineering, Wroclaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-2083-8946

autor

Pazdan Maciej

• Wroclaw University of Science and Technology, Faculty of Civil Engineering, Wroclaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-3959-6337

autor

Trapko Tomasz

• Wroclaw University of Science and Technology, Faculty of Civil Engineering, Wroclaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-6375-7145

Bibliografia

• [1] A. Kisiołek, “The market of flooring systems in Poland”, Innovative Marketing, vol. 14, no. 1, pp. 13-22, 2018, doi: 10.21511/im.14(1).2018.02.
• [2] R. Ahnert and K. Krause, Typische Baukonstruktionen von 1860 bis 1960. Gründungen, Wände, Decken, Dachtragwerke. VEB Verlag für Bauwesen, 1986.
• [3] M. Gohnert, “Proposed method to determine the horizontal shear between the interface of rib and block slab systems”, Journal of the South African Institution of Civil Engineering, vol. 43, no. 2, pp. 17-21, 2001.
• [4] C. Ribas and A. Cladera, “Experimental study on shear strength of beam-and-block floors”, Engineering Structures, vol. 57, pp. 428-442, 2013, doi: 10.1016/j.engstruct.2013.10.001.
• [5] R.S. Camposinhos and A. Serra Neves, “Limit states of cracking in beam-and-block floor systems using pretensioned ribs”, Structural Concrete, vol. 7, no. 3, pp. 117-127, 2006, doi: 10.1680/stco.2006.7.3.117.
• [6] M.A. Ghadeer, J. Ye, and A. H. Mansouri, “Interactions between strip and beam elements of a hollow block slab system”, in Computational Fluid and Solid Mechanics 2003. Elsevier, 2003, pp. 42-46, doi: 10.1016/B978-008044046-0.50012-9.
• [7] C.F.N. Souza, F. Pacheco, M.F. Oliveira, R.F. Heissler, and B.F. Tutikian, “Impact sound insulation of floor systems with hollow brick slabs”, Case Studies in Construction Materials, vol. 13, art. no. e00387, 2020, doi: 10.1016/j.cscm.2020.e00387.
• [8] A. Pavic, Z. Miskovic, and S. Živanović, “Modal properties of beam-and-block pre-cast floors”, The IES Journal Part A: Civil & Structural Engineering, vol. 1, no. 3, pp. 171-185, 2008, doi: 10.1080/19373260802155894.
• [9] N. M. Musa, “Time-saving design aids for one-way hollow sandcrete block slab”, FULafia Journal of Science & Technology, vol. 4, no. 2, pp. 73-80, 2018.
• [10] R. Camposinho and R. Santos, “Beam-and-block floor systems – a comparative study”, in SOCRATES PROJECT APPLICATION. “The European concrete standards (Eurocode 2) in practice” Fourth meeting in Porto, 06/05/2004-07/05/2004.
• [11] EN 1992-1-1 Eurocode: Design of concrete structures. Part 1-1: General rules, and rules for buildings. 2004.
• [12] EN 15037-1 Precast concrete products – Beam-and-block floor systems – Part 1: Beams. 2008.
• [13] EN 15037-2+A1 Precast concrete products – Beam-and-block floor systems – Part 2: Concrete blocks. 2009, 2011.
• [14] EN 1990 Eurocode: Basis of structural design. 2002.
• [15] M. Gołdyn, “Shear capacity of the interface between concretes cast at different time in the light of experimental investigations and codes of practice”, Archives of Civil Engineering, vol. 68, no. 1, pp. 275-298, 2022, doi: 10.24425/ace.2022.140168.