Influence of the tie reinforcement on the development of a collapse caused by the failure of an edge column in RC flat slab system

• Autorzy: Buda-Ożóg Lidia , Zięba Joanna , Sieńkowska Katarzyna , Nykiel Damian

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2023.144158

Warianty tytułu

PL

Wpływ zbrojenia wieńcowego na rozwój katastrofy spowodowanej awarią słupa krawędziowego w ustroju płytowo-słupowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

RC flat slabs are one of the most popular and effective methods of shaping plates in buildings. Although failures of entire structures are relatively rare, they cannot be excluded from the occupancy cycle of the facility. The research analysis presented in this paper is an attempt to understand more precisely the phenomena that occur in the RC flat slab system and to assess the influence of the additional protection of the flat slabs against progressive collapse in the case of failure of one of the supports. The results were obtained from destructive experimental investigations of a flat reinforced concrete slab made in scale 1:3. The collapse in the analysed model was simulated by removing three edge columns and additional loading by means of hydraulic actuator. In place of the columns removed, differential tie reinforcement was applied. The results obtained confirm that the structure achieved a much higher ultimate load than the one resulting from the design calculations.

PL

Układy słupowo-płytowe są jedną z najbardziej popularnych i efektywnych metod kształtowania płyt w budynkach. Mimo że awarie całych konstrukcji zdarzają się stosunkowo rzadko, nie można ich wykluczyć z cyklu użytkowania obiektu. Przedstawione w niniejszej pracy analizy badawcze są próbą dokładniejszego zrozumienia zjawisk zachodzących w układzie płaskich płyt żelbetowych oraz oceny wpływu zastosowanego dodatkowego zbrojenia płyt przed postępującym zawaleniem w przypadku zniszczenia jednej z podpór. Wyniki uzyskano na podstawie niszczących badań doświadczalnych stropu żelbetowego wykonanego w skali 1:3. W analizowanym modelu symulowano zawalenie się stropu poprzez usunięcie trzech słupów krawędziowych i dodatkowe obciążenie siłownikiem hydraulicznym. W miejsce usuniętych słupów zastosowano zróżnicowane zbrojenie cięgnowe. Uzyskane wyniki potwierdzają, że konstrukcja osiągnęła znacznie większe obciążenie granicznie nośne niż to, które wynikało z obliczeń projektowych.

Słowa kluczowe

EN

reinforcement; tie reinforcement; progressive failure; edge column; slab-column floor; deformation

PL

zbrojenie; zbrojenie wieńcowe; katastrofa postępująca; słup krawędziowy; strop słupowo-płytowy; odkształcenie

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 69, nr 1
• Strony: 39--54
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Buda-Ożóg Lidia

• Department of Building Structures, Faculty of Civil Engineering and Environmental Engineering, Rzeszow University of Technology, Rzeszow, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-1205-1345

autor

Zięba Joanna

• Department of Building Structures, Faculty of Civil Engineering and Environmental Engineering, Rzeszow University of Technology, Rzeszow, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-1800-5697

autor

Sieńkowska Katarzyna

• Department of Building Structures, Faculty of Civil Engineering and Environmental Engineering, Rzeszow University of Technology, Rzeszow, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-1497-5821

autor

Nykiel Damian

• Department of Building Structures, Faculty of Civil Engineering and Environmental Engineering, Rzeszow University of Technology, Rzeszow, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-2259-5917

Bibliografia

• [1] P. Foraboschi, “Structural layout that takes full advantage of the capabilities and opportunities afforded by two-way RC floors, coupled with the selection of the best technique, to avoid serviceability failures”, Engineering Failure Analysis, vol. 70, pp. 387-418, 2016, DOI: 10.1016/j.engfailanal.2016.09.010.
• [2] N.M. Hawkins and D. Mitchell, “Progressive Collapse of Flat-Plate Structures”, Journal of the American Concrete Institute, vol. 76, no. 7, pp. 775-808, 1979.
• [3] D. Mitchell and W. D. Cook, “Preventing Progressive Collapse of Slab Structures”, Journal of Structural Engineering, vol. 110, no. 7, pp. 1513-1532, 1984, DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9445(1984)110:7(1513).
• [4] W. Starosolski, B. Wieczorek, and M. Wieczorek, Konstrukcje płytowo-słupowe. Zabezpieczenia przeciwko katastrofie postępującej. Biuletyn Techniczny nr 6. Centrum Promocji Jakości Stali, 2015.
• [5] B. Wieczorek, M. Wieczorek, and W. Starosolski, Badania zachowania się krawędziowych połączeń płyta-słup zbrojonych stalą EPSTAL o wysokiej ciągliwości w stadium awaryjnym wywołanym przebiciem. Biuletyn Techniczny nr 8. Centrum Promocji Jakości Stali, 2017.
• [6] F. Ma, B.P. Gilbert, H. Guan, H. Xue, X. Lu, and Y. Li, “Experimental study on the progressive collapse behaviour of RC flat plate substructures subjected to corner column removal scenarios”, Engineering Structures, vol. 180, pp. 728-741, 2019, DOI: 10.1016/j.engstruct.2018.11.043.
• [7] F. Ma, B.P. Gilbert, H. Guan, H. Xue, X. Lu, and Y. Li, “Experimental study on the progressive collapse behaviour of RC flat plate substructures subjected to edge-column and edge-interior-column removal scenarios”, Engineering Structures, vol. 209, art. no. 110299, 2020, DOI: 10.1016/j.engstruct.2020.110299.
• [8] K. Qian and B. Li, “Experimental study of drop-panel effects on response of reinforced concrete flat slabs after loss of corner column”, ACI Structural Journal, vol. 110, no. 2, pp. 319-329, 2013.
• [9] K. Qian and B. Li, “Resilience of flat slab structures in different phases of progressive collapse”, ACI Structural Journal, vol. 113, no. 3, pp. 537-548, 2015, DOI: 10.14359/51688619.
• [10] T. Yang, Z. Liu, and J. Lian, “Progressive collapse of RC flat slab substructures with unbonded posttensioning strands after the loss of an exterior column”, Engineering Structures, vol. 234, pp. 1-12, 2021, DOI: 10.1016/j.engstruct.2021.111989.
• [11] P.Q. Ren, Y. Li, X.Z. Lu, H. Guan, and Y. L. Zhou, “Experimental investigation of progressive collapse resistance of one-way reinforced concrete beam-slab substructures under a middle-column-removal scenario”, Engineering Structures, vol. 118, pp. 28-40, 2016, DOI: 10.1016/j.engstruct.2016.03.051.
• [12] X.Z. Lu, K.Q. Lin, Y. Li, H. Guan, P.Q. Ren, and Y.L. Zhou, “Experimental investigation of RC beam slab substructures against progressive collapse subject to an edge-column removal scenario”, Engineering Structures, vol. 149, pp. 91-103, 2017, DOI: 10.1016/j.engstruct.2016.07.039.
• [13] U. Starossek, Progressive Collapse of Structures, 2nd ed. Thomas Telford Publishing, 2017.
• [14] EN-1991-1-7:2008 Actions on structures - Part 1-7: General actions - Accidental actions.
• [15] UFC 04-023-03: Unified facilities criteria: Design of buildings to resist progressive collapse, with change 3 (No. UFC 04-023-03). United States Department of Defense, Washington (DC), US.
• [16] Minimum Design Loads and Associated Criteria for Buildings and Other Structures: ASCE/SEI 7-16. Reston, USA: American Society of Civil Engineers, 2017.
• [17] International Building Code (IBC). International Code Council, 2018.
• [18] EN-1992-1-1:2008 Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings.
• [19] T. Urban, M. Gołdyn, and Ł. Krawczyk, “Strengthening of RC slabs against punching shear in theory and practice”, Archives of Civil Engineering, vol. 67, pp. 317-335, 2021, DOI: 10.24425/ace.2021.138502.
• [20] ISO 15630-1:2019 Steel for the reinforcement and prestressing of concrete - Test methods - Part 1: Reinforcing bars, rods and wire.
• [21] PN-EN 12390-3:2019-07 Badania betonu. Część 3: Wytrzymałość na ściskanie próbek do badań.
• [22] PN-EN 12390-6:2019-08 Badania betonu. Część 5: Wytrzymałość na zginanie próbek do badań.
• [23] PN-EN 12390-6:2011 Badania betonu. Część 6: Wytrzymałość na rozciąganie przy rozłupywaniu próbek do badań.
• [24] PN-EN 12390-13:2021-12 Badania betonu. Część 13: Wyznaczenie siecznego modułu sprężystości przy ściskaniu.
• [25] K. Urbańska, “Zastosowanie systemu ARAMIS do pomiarów odkształceń konstrukcji murowych”, Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Zielonogórskiego, vol. 166, 2017.
• [26] C. Ajdukiewicz, M. Gajewski, and P. Mossakowski, “Zastosowanie systemu optycznej korelacji obrazu “ARAMIS” do identyfikacji rys w elementach betonowych”, Logistyka, vol. 6, pp. 27-34, 2010.
• [27] M. Malesa, K. Malowany, U. Tomczak, B. Siwek, M. Kujawińska, and A. Siemińska-Lewandowska, “Application of 3D digital image correlation in maintenance and process control in industry”, Computers in Industry, vol. 64, no. 9, pp. 1301-1315, 2013, DOI: 10.1016/j.compind.2013.03.012.