Open Access (Artykuł w pliku PDF)

Numerical and experimental analysis of the precast concrete slabs reinforced with high grade steel bars with special supporting conditions

dr hab. inż. Maciej Dutkiewicz, prof. PBŚ, Politechnika Bydgoska, Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska
ORCID: 0000-0001-7514-1834
dr inż. Vadim Griniov, Politechnika Bydgoska, Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska
ORCID: 0000-0003-1212-1996
mgr inż. Paweł Majkowski, Politechnika Bydgoska, Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska
ORCID: 0000-0002-2645-9448

Adres do korespondencji: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript. 

DOI: 10.15199/33.2024.02.05
Doniesienie naukowe

Streszczenie. W artykule przedstawiono wyniki analiz eksperymentalnych i numerycznych opisujących odpowiedź prefabrykowanych płyt z betonu zbrojonego prętami stalowymi wysokiej wytrzymałości na działanie sił wywołujących zginanie elementu. Przedmiotem badań eksperymentalnych było 45 płyt żelbetowych umiejscowionych na specjalnie przygotowanym stanowisku. Badano wpływ grubości płyt oraz ich stopnia zbrojenia na nośność i odkształcalność elementu. Badano strefę środkową płyty, w której jest stały moment zginający. Stwierdzono, że płyty o grubości 120 mm wykazywały bardziej kruche zniszczenie, podobne do zniszczenia ściskanych elementów betonowych, podczas gdy charakter zniszczenia płyt cienkich 80 mm był bardziej łagodny. W wyniku analiz numerycznych i eksperymentalnych stwierdzono, iż zastosowanie stali B600B pozwala na oszczędniejsze wykorzystanie stali zbrojeniowej. W badaniach eksperymentalnych zastosowano system diagnostyczny pomiaru przemieszczeń i odkształceń, który w łatwy sposób można zaimplementować w warunkach użytkowania rzeczywistej konstrukcji. Uzyskane wyniki eksperymentalne porównano z wynikami z analizy modelu numerycznego.
Słowa kluczowe: odpowiedź na zginanie; płyta żelbetowa; płyta tunelowa; specjalne mocowanie.

Abstract. The paper presents experimental and numerical studies to determine the main characteristics of bent reinforced concrete precast slabs. We tested 45 reinforced concrete slabs with a constant load, in a specially made steel stand. The main purpose of the test is to study the effect of the thickness and percentage of reinforcement of slabs on strength and deformability. The zone of a slab with a constant moment was studied. It was revealed that slabs with a thickness 120 mm showed a more brittle fracture similar to the destruction of compressed concrete elements, while thin plates 80 mm collapsed in a quieter nature. As a result of numerical and experimental analyses, it was found that the use of B600B steel allows for more economical use of reinforcing steel. In the experimental research, a diagnostic systemfor measuring displacements and strains was used, which can be easily implemented in the conditions of use of the real structure. The obtained experimental results were compared with the results obtained from the analysis of the numerical model.
Keywords: bending behavior; reinforced concrete slab; fence slab; special fastening.

Literatura
[1] PN-G-06002:1997. Podziemne wyrobiska korytarzowe i komorowe – Obudowa betonowa monolityczna – Wymagania i badania.
[2] https://helpiks.org/7-9366.html.
[3] Petraroia DN, Mark P. Variable, full-scale tester for tunnel linings. Structural Concrete. 2021; https://doi.org/10.1002/suco.202000806.
[4] Mohammad SH, Erick AB, Rémy DL, Andrés L. High-Strength Steel Bars in Earthquake- Resistant Reinforced Concrete T-Shaped Walls. ACI Structural Journal. 2021; https://doi: 10.14359/51728091.
[5] Chiew SP, Zhao M, Cai Y. Towards the Use of High Strength Steel for Construction Productivity.Australasian Structural Engineering Conference: ASEC 2016. https://hdl. handle.net/10356/80597.
[6] Berger J. Effects of flexural stiffness on constraints of imposed deformations in reinforced concrete structures. Engineering Structures. 2022; https://doi.org/10.1016/j.engstruct. 2022.114973.
[7] Berger J, Pfeiffer M, Feix J. Extended experimental and numerical investigations on constraint forces from imposed deformations. Structural Concrete. 2020; https://doi.org/10.1002/suco. 201900450.
[8] Yi ST, Kim JHJ, Kim JK. Effect of Specimen Sizes on ACI Rectangular Stress Block for Concrete Flexural Members. ACI Structural Journal. 2002, pp. 701-708.
[9] Ibrahim HHH, MacGregor JG. Modification of the ACI Rectangular Stress Block for High- -Strength Concrete.ACI Structural Journal,V. 94, No. 1, January-February 1997, pp. 40-48.
[10] Sakanov КT. Limiting deformations of concrete in elements with a non-rectangular shape of the compressed zone. Science and technology of Kazakhstan №1, 2010. pp. 93-96.
[11] NikulinAI. On clarifying the limiting relative strains of concrete in the compression area of bending reinforced concrete elements Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel’stvo [Industrial and Civil Engineering. 2014, no. 8, pp. 12–15.
[12] Shkurupiy ОA. Ultimate concrete compressibility in reinforced concrete elements. Modern industrial and civil construction. „. 4, N4, 2008, pp. 207-212.
[13] Kim JK, Yi ST, Yang EI. Size Effect on Flexural Compressive Strength of Concrete Specimens. ACI Structural Journal, V. 97, No. 2, March-April 2000, pp. 291-296.
[14] Borges JUA, Subramaniam KV, Weiss WJ, Shah SP, Bittencourt TN. Length Effect on Ductility of Concrete in Uniaxial and Flexural Compression. ACI Structural Journal, V. 101, No. 6, November-December 2004, pp. 765-772.
[15] Repin V, Grinyov V. International Scientific Siberian Transport Forum TransSiberia – 2021. The Experience in Automating Scientific Research to Identify Dangerous Zones in the Near- -Support Sections of Wooden Beams. pp 1230–1238. https://doi.org/10.1007/978-3- 030-96383-5_137.
[16] Program BETA 4.0. PSU. Petsold TМ, Lazowski DN, Gluchow DO.

Przyjęto do druku: 31.01.2024 r.

Materiały Budowlane 2/2024, strona 21-25 (spis treści >>)