English
Język Polski
Bezpośrednia metoda weryfikacji przebicia poza głowicą słupa
DOI:
https://doi.org/10.24425/ace.2022.143043Abstrakt
W artykule omówiono propozycję metody weryfikacji nośność na przebicie dużych podpór w oparciu o normę EN 1992-1-1. Przedstawiona metoda uwzględnia rzeczywisty rozkład sił ścinających w sąsiedztwie podpory z uwzględnieniem wpływu obciążeń niejednorodnych, nieregularnej geometrii stropu, koncentracji sił wewnętrznych w narożach podpory oraz wpływu zastosowana sztywność głowy. Jest to kolejna zaleta proponowanej metody w porównaniu z normowymi metodami obliczania nośności na przebicie poza głowicami w połączeniu płyta-słup. Podsumowano wybrane aktualne normowe wytyczne dotyczące obliczania nośność na przebicie dla bardzo dużych podpór. Zaproponowaną metodę porównano z wybranymi normowymi metodami na przykładzie zaczerpniętym z praktyki projektowej. Autorzy niniejszej pracy mają nadzieję, że proponowana metoda będzie pomocna projektantom konstrukcji w ocenie rzeczywistej wytrzymałości na przebicie połączeń płyta-słup zwieńczonych głowicą. Metoda wykazała bardzo dobrą zgodność z przeprowadzonymi eksperymentami. Niemniej jednak wydaje się konieczne przeprowadzenie większej liczby badań laboratoryjnych w celu wykazania uniwersalności proponowanego podejścia. Opisana metoda bezpośrednia winna wzbudzić w środowisku inżynierów budownictwa i naukowców żywe zainteresowanie, które będzie polem do dyskusji i podjęcia tematu wyznaczania nośności na przebicie.Bibliografia
[1] M. Moussard, P. Garibaldi, M. Curbach, “The invention of Reinforced concrete (1848-1906)”, in High Tech Concrete: Where Technology and Engineering Meet - Proceedings of the 2017 fib Symposium, 2017. Maastricht, The Netherlands: Springer, 2017, pp. 2785-2794; DOI: 10.1007/978-3-319-59471-2_316.
[2] A. Kierdorf, “Early Mushroom Slab Construction in Switzerland, Russia and the U.S.A. - A Study in Parallel Technological Development”, in Proceedings of the Second International Congress on Construction History. Cambridge, 2006, pp. 1793-1807. [Online]. Available: https://www.arct.cam.ac.uk/system/files/documents/ vol-2-1793-1808-kierdorf.pdf.
[3] A.S. Saadoon, A.M. Abbas, H.K. Hussain, “A Review on Flat Slab Punching Shear Reinforcement”, Journal of University of Babylon for Engineering Sciences, 2019, vol. 27, no. 3, pp. 44-58.
[4] L. Slivnik, “The Distinction between Mushroom and Umbrella Structures in Slovene Architecture”, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2019, vol. 471, no. 8, art. ID 082058; DOI: 10.1088/1757-899X/471/8/082058.
[5] M. Gołdyn, T. Urban, “Hidden capital as an alternative method for increasing punching shear resistance of LWCA flat slabs”, Archives of Civil Engineering, 2019, vol. 65, no. 4, pp. 309-328; DOI: 10.2478/ace-2019-0062.
[6] A. Ambroziak, M. Grabski, “Analiza porównawcza metod obliczania przebicia”, Materiały Budowlane, 2019, vol. 563, no. 7, pp. 52-55; https://www.materialybudowlane.info.pl/pl/zintegrowane-projektowanie-410/418-wydanie/mb-07-2019/12183-analiza-porownawcza-metod-obliczania-przebicia.html.
[7] A. Ambroziak, M. Grabski, “Sposoby przykładania obciążenia zmiennego na konstrukcję płytowo-słupową”, Materiały Budowlane, 2019, vol. 557, no. 1, pp. 80-82; DOI: 10.15199/33.2019.01.15.
[8] M. Grabski, A. Ambroziak, “Shear cap size selection method based on parametric analysis of ACI-318 code and Eurocode 2 standard”, Materials (Basel), 2020, vol. 13, no. 21, pp. 1-24; DOI: 10.3390/ma13214938.
[9] M. Gołdyn, Ł. Krawczyk, W. Ryżyński, T. Urban, “Experimental investigations on punching shear of flat slabs made from lightweight aggregate concrete”, Archives of Civil Engineering, 2018, vol. 64, no. 4/I, pp. 293-306; DOI: 10.2478/ace-2018-0058.
[10] T. Urban, M. Gołdyn, Ł. Krawczyk, “Strengthening of RC slabs against punching shear in theory and practice”, Archives of Civil Engineering, 2021, vol. 67, no. 4, pp. 317-335; DOI: 10.24425/ace.2021.138502.
[11] J. Halvoník, A. Vidaković, V. Borzovič, “Failure analysis of collapsed parking garage building due to punching”, Engineering Failure Analysis, 2021, vol. 129, art. ID 105712; DOI: 10.1016/j.engfailanal.2021.105712.
[12] S. King, N.J. Delatte, “Collapse of 2000 Commonwealth Avenue: Punching Shear Case Study”, Journal of Performance of Constructed Facilities, 2004, vol. 18, no. 1, pp. 54-61; DOI: 10.1061/(ASCE)0887-3828(2004)18:1(54).
[13] H. Marzouk, A. Hussein, “Experimental investigation on the behavior of high-strength concrete slabs”, Structural Journal, 1991, vol. 88, no. 6, pp. 701-713.
[14] M.M.G. Inácio, A.F.O. Almeida, D.M.V. Faria, et al., “Punching of high strength concrete flat slabs without shear reinforcement”, Engineering Structures, 2015, vol. 103, pp. 275-284; DOI: 10.1016/j.engstruct.2015.09.010.
[15] M.M.G. Inácio, M. Lapi, A. Pinho Ramos, “Punching of reinforced concrete flat slabs - Rational use of high strength concrete”, Engineering Structures, 2020, vol. 206, art. ID 110194; DOI: 10.1016/j.engstruct. 2020.110194.
[16] J. Sagaseta, L. Tassinari, M. Fernández Ruiz, A. Muttoni, “Punching of flat slabs supported on rectangular columns”, Engineering Structures, 2014, vol. 77, pp. 17-33; DOI: 10.1016/j.engstruct.2014.07.007.
[17] D.R.C. Oliveira, P.E. Regan, G.S.S.A. Melo, “Punching resistance of RC slabs with rectangular columns”, Magazine of Concrete Research, 2004, vol. 56, no. 3, pp. 123-138; DOI: 10.1680/macr.2004.56.3.123.
[18] N.M. Hawkins, H.B. Fallsen, R.C. Hinojosa, “Influence of column rectangularity on the behavior of flat plate structures”, ACI Journal & Proceedings, 1972, vol. 69, no. 1, pp. 127-146.
[19] S. Guandalini, O.L. Burdet, A. Muttoni, “Punching tests of slabs with low reinforcement ratios”, Structural Journal, 2009, vol. 106, no. 1, pp. 87-95.
[20] S. Lips, “Punching of flat slabs with large amounts of shear reinforcement”, Ph.D. thesis, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Switzerland, 2012. [Online]. Available: https://infoscience.epfl.ch/record/180221/files/EPFL_TH5409.pdf.
[21] P. Schmidt, D. Kueres, J. Hegger, “Punching shear behavior of reinforced concrete flat slabs with a varying amount of shear reinforcemen”, Structural Concrete, 2020, vol. 21, no. 1, pp. 235-246; DOI: 10.1002/suco.201900017.
[22] B. Wieczorek, W. Starosolski, “Wpływ mimośrodu obciążenia na nośność połączenia płyta-słup po przebiciu”, Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska, 2012, vol. 59, no. 3/II, pp. 133-140. [Online]. Available: https://oficyna.prz.edu.pl/fcp/NGBUKOQtTKlQhbx08SlkAWxhQAykrCDILDWdbE1VGWGFBWxslAxt1FSVcVnRKCkI8VQIDJCUODBYAKg8TXBEbIRBSBw/18/public/zeszyty_naukowe/wbiis/2012/budownictwo-pw-nowe/bud-59-03-2-pw2.pdf.
[23] P.M. Lewiński, P.P. Więch, “Finite element model and test results for punching shear failure of RC slabs”, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 2020, vol. 20, no. 2, pp. 1-16; DOI: 10.1007/s43452-020-00037-x.
[24] B. Belletti, J.C. Walraven, F. Trapani, “Evaluation of compressive membrane action effects on punching shear resistance of reinforced concrete slabs”, Engineering Structures, 2015, vol. 95, pp. 25-39; DOI: 10.1016/j.engstruct.2015.03.043.
[25] J. Einpaul, M. Fernández Ruiz, A. Muttoni, “Influence of moment redistribution and compressive membrane action on punching strength of flat slabs”, Engineering Structures, 2015, vol. 86, pp. 43-57; DOI: 10.1016/j.engstruct.2014.12.032.
[26] S. Teng, H.K. Cheong, K.L. Kuang, J.Z. Geng, “Punching Shear Strength of Slabs with Openings and Supported on Rectangular Columns”, Structural Journal, 2004, vol. 101, no. 5, pp. 678-687.
[27] M. Gołdyn, T. Urban, “The effect of openings size and location on the punching shear carrying capacity of the support zones of flat slabs in the light of the existing experimental investigations”, Inżynieria i Budownictwo, 2019, vol. 75, no. 4, pp. 165-170.
[28] A.F.O. Almeida, M.M.G. Inácio, V.J.G. Lúcio, A.P. Ramos, “Punching behaviour of RC flat slabs under reversed horizontal cyclic loading”, Engineering Structures, 2016, vol. 117, pp. 204-219; DOI: 10.1016/j.engstruct.2016.03.007.
[29] I. Robertson, G. Johnson, “Cyclic lateral loading of nonductile slab-column connections”, Structural Journal, 2006, vol. 103, no. 3, pp. 356-364.
[30] T. Urban, M. Gołdyn, Ł. Krawczyk, Ł. Sowa, “Experimental investigations on punching shear of lightweight aggregate concrete flat slabs”, Engineering Structures, 2019, vol. 197, art. ID 109371; DOI: 10.1016/j.engstruct.2019.109371.
[31] T. Urban, M. Gołdyn, J. Krakowski, Ł. Krawczyk, “Experimental investigation on punching behavior of thick reinforced concrete slabs”, Archives of Civil Engineering, 2013, vol. 59, no. 2, pp. 157-174; DOI: 10.2478/ace-2013-0008.
[32] P. Schmidt, D. Kueres, J. Hegger, “Contribution of concrete and shear reinforcement to the punching shear resistance of flat slabs”, Engineering Structures, 2020, vol. 203, art. ID 109872; DOI: 10.1016/j.engstruct.2019.109872.
[33] M.H. Oliveira, M.J.M. Pereira Filho, D.R.C. Oliveira, et al., “Punching resistance of internal slab-column connections with double-headed shear studs”, Revista IBRACON de Estruturas e Materiais, 2013, vol. 6, no. 5, pp. 681-714; DOI: 10.1590/S1983-41952013000500002.
[34] D.V. Bompa, A.Y. Elghazouli, “Structural performance of RC flat slabs connected to steel columns with shear heads”, Engineering Structures, 2016, vol. 117, pp. 161-183; DOI: 10.1016/j.engstruct.2016.03.022.
[35] B. Wieczorek, Wewnętrzna strefa podporowa żelbetowego ustroju płytowo-słupowego w stanie awaryjnym wywołanym przebiciem płyty. Gliwice, Poland: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2019.
[36] M. Diao, Y. Li, H. Guan, et al., “Post-punching mechanisms of slab-column joints under upward and downward punching actions”, Magazine of Concrete Research, 2021, vol. 73, no. 6, pp. 302-314; DOI: 10.1680/jmacr.19.00217.
[37] A. Pinho Ramos, V.J.G. Lúcio, “Post-punching behaviour of prestressed concrete flat slabs”, Magazine of Concrete Research, 2008, vol. 60, no. 4, pp. 245-251; DOI: 10.1680/macr.2008.60.4.245.
[38] B. Wieczorek, “Influence of the location of the column on the load capacity of a slab-column connection for the inner column after punching”, Procedia Engineering, 2013, vol. 57, pp. 1251-1259; DOI: 10.1016/j.proeng.2013.04.158.
[39] T. Urban, M. Gołdyn, “How To Strengthen Flat Slabs on Punching Shear - Traditionally With Steel or Innovative, By Using Fiber Composite Materials?”, Engineering Structures and Technologies, 2019, vol. 11, no. 2, pp. 57-65; DOI: 10.3846/est.2019.10657.
[40] M.F. Ruiz, A. Muttoni, J. Kunz, “Strengthening of flat slabs against punching shear using post-installed shear reinforcement”, Structural Journal, 2010, vol. 107, no. 4, pp. 434-442.
[41] T. Urban, J. Tarka, “Strengthening of slab-column connections with CFRP strips”, Archives of Civil Engineering, 2010, vol. 56, no. 2, pp. 193-212; DOI: 10.2478/v.10169-010-0010-0.
[42] D. Szczech, R. Kotynia, “Effect of shear reinforcement ratio on the shear capacity of GFRP reinforced concrete beams”, Archives of Civil Engineering, 2021, vol. 67, no. 1, pp. 425-437; DOI: 10.24425/ace.2021.136481.
[43] M.D. Vanderbilt, “Shear Strength of Continuous Plates”, Journal of the Structural Division, 1972, vol. 98, no. ST5, pp. 961-973.
[44] T. Urban, Nośność na przebicie w aspekcie proporcji boków słupa. Badania doświadczalne elementów i konstrukcji betonowych. Raport 3. Łódź, 1994.
[45] G.J. Milligan, M.A. Polak, C. Zurell, “Finite element analysis of punching shear behaviour of concrete slabs supported on rectangular columns”, Engineering Structures, 2020, vol. 224, art. ID 111189; DOI: 10.1016/j.engstruct.2020.111189.
[46] M. Grabski, A. Ambroziak, “Influence of the shear cap size and stiffness on the distribution of shear forces in flat slabs”, Materials (Basel), 2022, vol. 15, no. 1; DOI: 10.3390/ma15010188.
[47] M. Grabski, “Punching shear capacity in the connection of the slab to column topped with a head”, Ph.D. thesis, Gdansk University of Technology, Poland, 2022.
[48] EN 1992-1-1 Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings. Brussels, Belgium: CEN (European Committee for Standardization), 2004.
[49] DIN EN 1992-1-1/NA:2011-01 Nationaler Anhand - National festgelegte Parameter - Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton und Spannbetontragwerken. Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau. DIBt (Deutsche Institut für Bautechnik), 2011.
[50] ACI 318-19 Building Code Requirements for Structural Concrete. American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 2019.
[51] FIB (International Federation for Structural Concrete), fib Model Code for Concrete Structures 2010. Ernst & Sohn, 2013.
[52] K.-J. Bathe, E.N. Dvorkin, “A formulation of general shell elements - the use of mixed interpolation of tensorial components”, International Journal for Numerical Methods in Engineering, 1986, vol. 22, no. 3, pp. 697-722; DOI: 10.1002/nme.1620220312.
[53] J.D. Rodrigues, S. Natarajan, A.J.M. Ferreira, et al., “Analysis of composite plates through cell-based smoothed finite element and 4-noded mixed interpolation of tensorial components techniques”, Computers & Structures, 2014, vol. 135, pp. 83-87; DOI: 10.1016/j.compstruc.2014.01.011.
Pobrania
Opublikowane
Jak cytować
Numer
Dział
