Naslov (eng)

Demountable shear connections with bolts and welded headed studs in steel-concrete composite structures : doctoral dissertation

Autor

Jakovljević, Isidora, 1993-

Doprinosi

Lučić, Duško, 1963-
Buđevac, Dragan, 1954-
Marković, Zlatko, 1968-
Dobrić, Jelena D., 1973-
Spremić, Milan, 1975-
Veljković, Milan, 1953-

Opis (eng)

The reuse of constructional elements or entire structures is an important approach in the constructionindustry that follows the concept of sustainable development. Steel-concrete composite structuresenable the efficient use of material and savings in material consumption. However, widespread steel-concrete composite beams with welded headed stud shear connectors do not have the demountabilityfeature and therefore cannot be entirely reused. In the past few decades, much research in the field ofsteel-concrete composite structures has been focused on the development and investigations ofdemountable floor systems. A further contribution to that field is provided in this thesis. A noveldemountable shear connection with bolts and welded headed studs is proposed. The suggestedconnection is applicable in composite concrete slabs cast in open trough profiled steel sheeting.Welded headed studs are installed in sheeting ribs, whereas bolts are placed between ribs.Implementation of the additional plate or angles between the beam flange and the concrete slab isrequired. During the building deconstruction, bolts are removed and the composite concrete slab iseasily separated from the steel beam with the possibility of being installed again. Destruction methodsare avoided and the entire floor structure including concrete slabs and steel beams may be reused inanother location in the same configuration as during the first life cycle.The aim of the study is to promote the novel demountable connection with welded headed studs andbolts. The objectives of the research are to describe the demountable connection response to the shearload at the point of resistance and ductility, to identify failure mechanisms and propose instructionsfor the design. The developed demountable connection is examined by static push-out tests,conducting experimental and numerical investigations. The experimental work covers 20 push-outtest specimens divided into eight series. Different configurations of the demountable steel-concreteconnections are experimentally investigated: connections with continuous and discontinuous slabsover the supporting beam, connections with and without stirrup reinforcement around headed studs,connections with the angle between profiled sheeting ribs and the beam of 45°, 60° and 90°. Theresistance, ductility and stiffness of demountable connections are compared with corresponding non-demountable connections with welded headed studs. According to the experimental research, theappropriate numerical finite element models are developed and used for a detailed analysis of theconnection response and further parametric studies. A range of parameters that might influence theconnection response is covered by parametric studies, including the headed stud diameter and height,bolt grade and diameter, concrete class, plate and angle thickness, the distance between the headedstud and slab edge, stirrup reinforcement diameter and position, the angle between sheeting ribs andthe beam. The key influential parameters are identified and their effects on the connectionperformance are quantified. According to the wide set of the obtained data, conclusions regarding theconnection response are drawn. Design recommendations for demountable shear connections withbolts and welded headed studs are proposed.

Opis (srp)

Принцип поновне употребе конструктивних елемената или целе конструкције уграђевинарству у складу је са концептом одрживог развоја. Спрегнуте конструкције од челикаи бетона омогућавају ефикасну употребу материјала и уштеде у потрошњи. Међутим,спрегнуте греде од челика и бетона са завареним можданицима са главом које су у широкојпримени, нису демонтажне и не могу се поново употребити. У претходних неколико деценија,многа истраживања у области спрегнутих конструкција бавила су се развојем и испитивањемдемонтажних међуспратних конструкција. Допринос наведеној области дат је кроз овудисертацију. Предложен је нови демонтажни смичући спој са завртњевима и можданицима саглавом, као решење применљиво у спрегнутим плочама са трапезним профилисаним лимом.Постављање можданика предвиђено је у ребрима профилисаног лима, док се завртњевипостављају између, у превојима лима. Неопходна је примена додатног челичног лима илиугаоника на контакту између ножице челичне греде и бетонске плоче. Током демонтаже,завртњеви се уклањају и спрегнута плоча се једноставно раздваја од челичног профила, узмогућност поновног коришћења. На овај начин, деструктивне методе су избегнуте икомплетна међуспратна контрукција се може поново употребити на другој локацији у истомоблику као приликом првог животног циклуса.Циљ научног истраживања је реализација иновативног демонтажног смичућег споја саможданицима са главом и завртњевима. Циљ је описати понашање демонтажног споја придејству смичућег оптерећења у погледу носивости и деформабилности, идентификоватимеханизме лома и дати прорачунске препоруке. Демонтажни смичући спој је испитиван путемтестова смицања применом експерименталних и нумеричких метода. Експерименталноиспитивање обухвата 20 тестова смицања подељених у осам серија. Испитиване су различитеконфигурације демонтажног споја: спојеви са континуалном и дисконтинуалном плочом изнадослоначке греде, спојеви са и без узенгија постављених око можданика, спојеви са угловимаизмеђу ребара профилисаног лима и осе носача од 45°, 60° и 90°. Носивост, дуктилност икрутост демонтажних спојева упоређене су са одговарајућим стандардним спојевима сазавареним можданицима са главом. На основу експерименталних резултата, формирани суодговарајући нумерички модели, који су потом коришћени за детаљну анализу понашањаспоја и даљу параметарску анализу. Параметарском анализом обухваћени су различитипараметри који би могли утицати на понашање споја, укључујући: пречник и висинуможданика, пречник и класу чврстоће завртња, класу бетона, дебљину лима и угаоника,растојање између можданика и ивице бетонске плоче, пречник и позицију узенгија, угаоизмеђу ребара профилисаног лима и осе носача. Идентификовани су кључни утицајнипараметри и њихов ефекат је квантификован. На основу широког скупа добијених резултата,донети су закључци по питању понашања смичућег споја. Такође, дате су препоруке запројекотовање демонтажног споја са завртњевима и можданицима са главом.

Opis (srp)

Structural Engineering - Steel Structures / Грађевинарство - Металне конструкције Datum odbrane: 06.20.2022.

Jezik

srpski

Datum

2022

Licenca

Ovo delo je licencirano pod uslovima licence
Creative Commons CC BY-NC-ND 3.0 AT - Creative Commons Autorstvo - Nekomercijalno - Bez prerada 3.0 Austria License.

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/at/legalcode

Predmet

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Konstruktivni elementi

поновна употреба, можданик, завртањ, смичући спој, профилисани лим, спрегнута међуспратна конструкција, носивост на смицање, тест смицања, метод коначних елемената

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Konstruktivni elementi

reusability, headed stud, bolt, shear connection, profiled steel sheeting, steel-concrete composite floor, shear resistance, push-out test, finite element analysis