Досвід і проблеми проектування сталезалізобетонних конструкцій покриття та перекриття
Анотація
Досліджено сучасний стан будівельних конструкцій покриття й перекриття, зокрема вивчено світовий досвід проєктування, конструювання та будівництва таких конструкцій, у тому числі виготовлених із різних матеріалів.
Виконано ґрунтовний аналіз результатів теоретичних досліджень та експериментальних випробувань щодо визначення ефективності конструктивних рішень покриття й перекриття, виконаних вітчизняними та зарубіжними вченими. Оскільки сталезалізобетонні конструкції зазнають бурхливого розвитку, модифікуються й удосконалюються, то вивчено проблему їх ефективності на всіх етапах життєвого циклу та проектного ресурсу. Проаналізовано новітні підходи до проектування сталезалізобетонних конструкцій покриття й перекриття. На підставі отриманих відомостей про особливості будови й технологічних рішень, переваги та недоліки існуючих конструкцій покриття й перекриття визначено перспективні напрями їх розвитку. У сталезалізобетонних конструкціях покриття й перекриття раціонально та повною мірою використовуються характеристики міцності матеріалів, тобто сталеві елементи розташовуються в зоні дії зусиль розтягу, а бетон – у зоні дії зусиль стиску. Такий поділ і розмежування різнорідних матеріалів вимагає заходів із забезпечення їх сумісної роботи. Сьогодні найбільш ефективним способом об’єднання сталевих деталей та бетону є застосування різноманітних анкерів: жорстких, гнучких і комбінованих. У загальному випадку несуча здатність сталезалізобетонних конструкцій, за винятком трубобетонних та схожих за будовою елементів, визначається саме несучою здатністю анкерних засобів на зріз і зсув. З огляду на зазначене останнім часом усе частіше при розробленні нових конструктивних рішень сталезалізобетонних елементів застосовується спосіб забезпечення сумісної роботи, суть якого полягає в об’єднанні сталевого каркаса із залізобетонними елементами в процесі бетонування без використання анкерів, тобто сталева конструкція забетоновується. Такий підхід дозволяє отримати цілісну, неподільну конструкцію, несуча здатність котрої залежить від несучої здатності залізобетонних та металевих елементів.
Посилання
https://doi.org/10.1016/S0143-974X(99)00090-5
2. Jianguo N. & Zhiwu Y. (1999). Research and practice of composite steel-concrete beams in China. China Civil Engineering Journal, 32(2), 3-8
3. Lam D. (2005). Advances in composite construction in the UK. Proceedings of the Second International Symposium on Worldwide Codified Design and Technology in Steel Structures. Hong Kong, 133-144
4. Gasii G., Hasii O. & Zabolotskyi O. (2017). Estimate of technical and economic benefits of a new space composite structure. MATEC Web of Conferences, 116, 02014
https://doi.org/10.1051/matecconf/201711602014
5. Bonilla J., Bezerra L.M., Mirambell E. & Massicotte B. (2018). Review of stud shear resistance prediction in steel-concrete composite beams. Steel and Composite Structures, 27(3), 355-370
https://doi.org/10.12989/scs.2018.27.3.355
6. Chrzanowski M., Odenbreit C., Obiala R., Bogdan T. & Degée H. (2019). Transfer of shear stresses at steel‐concrete interface: Experimental tests and literature review. Steel Construction, 12(1), 44-54
https://doi.org/10.1002/stco.201800024
7. Liew J.R., Yan J.B. & Huang Z.Y. (2017). Steel-concrete-steel sandwich composite structures-recent innovations. Journal of Constructional Steel Research, 130, 202-221
https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2016.12.007
8. Shan Z.W. & Su R.K.L. (2020). A review on composite actions of plate-reinforced composite coupling beams, Advanced Steel Construction, 16(2), 94-98
http://dx.doi.org/10.18057/IJASC.2020.16.2.1
9. Shariati A., Ramli S.N.H., Suhatril M. & Shariati M. (2012). Various types of shear connectors in composite structures. International Journal of Physical Sciences, 7(22), 2876-2890
https://doi.org/10.5897/IJPSx11.004
10. Storozhenko L.I., Gorb О.G. & Bilokurov P.S. (2014). Adhesive strength of steel and concrete. Collection of Scientific Works of the Ukrainian State University of Railway Transport, 149, 113-118
11. Klimenko Y.V. (2014). To the issue of definition of design resource of the steel-concrete composite stuctures. Academic journal. Industrial Machine Building, Civil Engineering, 3(42), 116-119
12. Krukhmalov A.V. (2010). The strain- stress state of steel reinforced concrete beams. Science and Transport Progress. Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport, 33, 143-145
13. Krupchenko O.A. (2008). Deflected mode and strength of double-Ts composite structures with upper belt produced from reinforced concrete. (PhD thesis). Poltava National Technical Yuri Kondratyuk University, Poltava.
14. Skolybog O.V. (2006). Steel reinforced beams with outer sheet reinforcement. (PhD thesis). Poltava National Technical Yuri Kondratyuk University, Poltava.
15. Gasii G.M. (2014). Technological and design features of flat-rod elements with usage of composite reinforced concrete. Metallurgical and Mining Industry, 4, 23-25
16. Storozhenko L.I., Nyzhnyk O.V. & Kuch T.P. (2009). Experimental studies of composite steel-concrete beam structures with reinforcement by tubes. Roads and bridges, 11, 319-324
17. Glazunov Yu.V. (2006). Economic feasibility of using structures with external reinforcement. Municipal economy of cities, 73, 190-197
18. Golodnov K.A. (2013). Study of steel-reinforced concrete beams at repeating and alternating loading modes. Construction, materials science, mechanical engineering, 69, 148-154
19. Jahin S.V. (2002). Bended I-beams with the cavities filled with concrete. (PhD thesis). Poltava National Technical Yuri Kondratyuk University, Poltava.
20. Vatulya G.L. & Orel E.F. (2012). Effect of section parameters on the bearing capacity of steel-concrete structures. Academic Journal. Industrial Machine Building, Civil Engineering, 3(33), 30-34
21. Costa-Neves L.F., Silva J.G.S., Lima L.R.O. & Jordao S. (2014). Multi-storey, multi-bay buildings with composite steel-deck floors under human-induced loads: The human comfort issue. Computers and Structures, 136, 34-46
https://doi.org/10.1016/j.compstruc.2014.01.027
22. Wright H.D., Evans H.R. & Harding P.W. (1987). The use of profiled steel sheeting in floor construction. Journal of Constructional Steel Research, 7(4), 279-295
https://doi.org/10.1016/0143-974X(87)90003-4
23. Mahachi J. & Dundu M. (2012). Prediction of the debonding/slip load of composite deck slabs using fracture mechanics. Journal of the South African Institution of Civil Engineering, 54(2), 112-116
24. Abbas H.S., Bakar S.A., Ahmadi M. & Haron Z. (2015). Experimental studies on corrugated steel-concrete composite slab. Gradevinar, 67(3), 225-233
https://doi.org/10.14256/JCE.1112.2014
25. Abas F., Bradford M., Foster S. & Gilbert R. Ian (2016). Shear bond behaviour of steel fibre reinforced concrete (SFRC) composite slabs with deep trapezoidal decking: Experimental study. Composite Construction in Steel and Concrete VII, 561-580
https://doi.org/10.1061/9780784479735.043
26. Altoubat S., Ousmane H. & Barakat S. (2015). Effect of fibers and welded-wire reinforcements on the diaphragm behavior of composite deck slabs. Steel and Composite Structures, 19(1), 153-171
http://dx.doi.org/10.12989/scs.2015.19.1.153
27. Hicks S.J. & Smith A.L. (2014). Stud shear connectors in composite beams that support slabs with profiled steel sheeting. Structural Engineering International, 24(2),
246-253
https://doi.org/10.2749/101686614X13830790993122
28. Hechler O., Braun M., Obiala R. et al. (2016). CoSFB-Composite slim-floor beam: Experimental test campaign and evaluation. Composite Construction in Steel and Concrete VII, 158-172
https://doi.org/10.1061/9780784479735.013
29. Peltonen S. & Leskelä M. (2006). Connection behaviour of a concrete dowel in a circular web hole of a steel beam. Composite Construction in Steel and Concrete V, 544-552
https://doi.org/10.1061/40826(186)51
30. Huo B.Y. (2012). Experimental and analytical study of the shear transfer in composite shallow cellular floor beams (PhD Thesis). City University London, London
31. Kim Y.J., Oh S.H., Yoon M.H. et al. (2009). Experimental investigation of deck plate system with non-welding truss type deformed steel wires (tox deck plate slab). International Journal of Steel Structures, 9(4), 315-327
https://doi.org/10.1007/BF03249505
32. Wang C.M., Zhao X., Wu M. et al. (2013). Application of steel bar truss deck construction technology in a large steel project. Applied Mechanics and Materials, 368-370, 851-854
https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.368-370.851
33. Tang R.Q. & Huang Y. (2013). The static study on steel truss concrete slab composite structure. Journal of
Guizhou University (Natural Sciences), 5, 23-27
34. Kim I., Kim Y., Oh H. et al. (2016). Behavior of a CFT Truss girder with precast decks under negative bending moment. Composite Construction in Steel and Concrete VII, 214-225
https://doi.org/10.1061/9780784479735.017
35. Perera S.V.T.J. (2008). Shear capacity of composite deck slabs with concrete filled steel tubes (Ph.D thesis).
Muratuwa: University of Moratuwa
36. Perera S.V.T.J. (2013). A composite floor truss top chord using concrete-filled steel tube (CFST). ICSBE-2012: International Conference on Sustainable Built Environment. Access mode:
http://dl.lib.mrt.ac.lk/handle/123/8937
37. Storozhenko L.I., Nyzhnuk O.V., Klestov O.V. et al. (2013). Experimental studies of steel-framed floor slabs compared to conventional reinforced concrete slabs.
Resource-saving materials, constructions, buildings and structures, 25, 454-465
38. Abovskaya S.N. (1992). New spatial steel-concrete coating structures. Krasnoyarsk: Stroyizdat
39. Teslya V.A. & Gukin A.S. (2005). Steel and concrete composite slab SRS-15. Bulletin of the Kuzbass State Technical University, 3, 117-121
40. Glazunov Yu.V. (2008). Features and structural properties of steel-concrete structures. Municipal economy of cities, 85, 198-202
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
