Influence of the steel tube thickness on the perfobond connectors load capacity

Khawla Abbas Farhan

doi:10.7409/rabdim.025.016

Opublikowane: 2025-08-11

Tom 24 Nr 3 (2025)

Wpływ grubości ścianki rury zespolonej na nośność łączników typu perfobond

Khawla Abbas Farhan

Dział: Artykuły

https://doi.org/10.7409/rabdim.025.016

Abstrakt

Stalowo-betonowe konstrukcje kompozytowe są jednym z najszybciej rozwijających się, efektywnych cenowo i ekologicznych rozwiązań często stosowanych w wysokich budynkach i mostach o średniej rozpiętości. W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych push-out (wytrzymałości na docisk przy uwzględnieniu ścinania), słupów zespolonych stalowo-betonowych, wypełnionych betonem (CFST, ang. Concrete-Filled Steel Tube), wykonanych metodą betonu samozagęszczalnego (SCC, ang. Self-Compacting Concrete). W badaniach uwzględniono dziesięć próbek CFST umieszczonych pomiędzy płytami żelbetowymi. W eksperymencie rozpatrywano dwie zmienne: grubość ścianki profilu stalowego (5 mm i 6 mm) oraz wytrzymałość płyt betonowych (25, 35, 45, 55 i 65 MPa). Wszystkie płyty betonowe wykonano z betonu zwykłego, natomiast stalowe rury wypełniono SCC. Celem badań było określenie wytrzymałości na ścinanie, wyznaczenie charakterystyk obciążenie-poślizg, obciążenia niszczącego, schematu pęknięć i formy zniszczenia. Wyniki eksperymentu wykazały, że zwiększenie wytrzymałości płyt betonowych z 25 do 65 MPa powoduje wzrost nośności na ścinanie i sztywności wciskanych próbek. Ponadto stwierdzono, że w przypadku profili metalowych o grubości ścianek 5 mm, zmniejszenie wytrzymałości z 65 do 25 MPa powoduje spadek nośności odpowiednio o 4,45%, 9,75%, 14,44% i 18,34%; natomiast dla próbek o grubości 6 mm odpowiednio o 5,36%, 9,35%, 16,04% i 19,6%. Próbka zespolona, w której grubość ścianki wynosiła 6 mm miała lepszą nośność i sztywność niż próbka, w której grubość miała wymiar 5 mm. Łączniki typu perfobond są wykorzystywane jako efektywne połączenie w konstrukcjach kompozytowych lub hybrydowych ze względu na większą odkształcalność w zakresie plastycznym i zwiększoną nośność na ścinanie.

Słowa kluczowe:

beton samozagęszczalny, łącznik perfobond, próba push-out, wytrzymałość na ściskanie, zamknięte profile stalowe wypełnione betonem (CFST)

Pobierz pliki

PDF

Zasady cytowania

Abbas Farhan, K. (2025). Wpływ grubości ścianki rury zespolonej na nośność łączników typu perfobond. Roads and Bridges – Drogi I Mosty, 24(3), 283–295. https://doi.org/10.7409/rabdim.025.016

Cited by / Share

Licencja

Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 4.0 Międzynarodowe.

Bibliografia

Lin-Hai H., Hui L., Guo-Huang Y., Fei-Yu L.: Further study on the flexural behaviour of concrete-filled steel tubes. Journal of Constructional Steel Research, 62, 6, 2006, 554-565, DOI: 10.1016/j.jcsr.2005.09.002 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2005.09.002
Google Scholar

Farhan K.A., Shallal M.A.: Experimental behaviour of concrete-filled steel tube composite beams. Archives of Civil Engineering, 66, 2, 235-252, DOI: 10.24425/ace.2020.131807 DOI: https://doi.org/10.24425/ace.2020.131807
Google Scholar

Oehlers D.J., Johnson R.P.: The strength of stud shear connectors in composite beams. The Structural Engineer, 65, 14, 1987, 44-48
Google Scholar

Ellobody E., Lam D.: Modeling of headed stud in steel-precast composite beams. Steel and Composite Structures, 2, 5, 2002, 355-378, DOI: 10.12989/scs.2002.2.5.355 DOI: https://doi.org/10.12989/scs.2002.2.5.355
Google Scholar

Ahn J., Kim S., Jeong Y.J.: Fatigue experiment of stud welded on steel plate for a new bridge deck system. Steel and Composite Structures, 7, 5 , 2007, 391-404, DOI: 10.12989/scs.2007.7.5.391 DOI: https://doi.org/10.12989/scs.2007.7.5.391
Google Scholar

Wiater A., Siwowski T.: Research on fatigue life of lightweight concrete bridge decks reinforced with GFRP composite rebars. Roads and Bridges – Drogi i Mosty, 23, 2, 2024, 155-178, DOI: 10.7409/rabdim.024.008 DOI: https://doi.org/10.7409/rabdim.024.008
Google Scholar

Al-deen S., Ranzi G., Vrcelj Z.: Shrinkage effects on the flexural stiffness of composite beams with solid concrete slabs: An experimental study. Engineering Structures, 33, 4, 2011, 1302-1315, DOI: 10.1016/j.engstruct.2011.01.007 DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2011.01.007
Google Scholar

Baran E., Topkaya C.: Behavior of steel-concrete partially composite beams with channel type shear connectors. Journal of Constructional Steel Research, 97, 2014, 69-78, DOI: 10.1016/j.jcsr.2014.01.017 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2014.01.017
Google Scholar

Leonhardt F., Andra W., Andra HP., Harre W.: Neues, vorteilhaftes Verbundmittel für Stahlverbund-Tragwerke mit hoher Dauerfestigkeit. Beton- und Stahlbetonbau, 82, 12, 1987, 325-331, DOI: 10.1002/best.198700500 DOI: https://doi.org/10.1002/best.198700500
Google Scholar

Oguejiofor E.C., Hosain M.U.: Behavior of perfobond rib shear connectors in composite beams: full-sized test. Canadian Journal of Civil Engineering, 19, 2, 1992, 224-235, DOI: 10.1139/l92-028 DOI: https://doi.org/10.1139/l92-028
Google Scholar

Oguejiofor E.C., Hosain M.U.: A parametric study of perfobond rib shear connectors. Canadian Journal of Civil Engineering, 21, 4, 1994, 614-625, DOI: 10.1139/l94-063 DOI: https://doi.org/10.1139/l94-063
Google Scholar

Oguejiofor E.C., Hosain M.U.: Numerical analysis of push-out specimens with perfobond rib connectors. Computers & Structures, 62, 4, 1997, 617-624, DOI: 10.1016/S0045-7949(96)00270-2 DOI: https://doi.org/10.1016/S0045-7949(96)00270-2
Google Scholar

Machacek J., Studnicka J.: Perforated shear connectors. Steel and Composite Structures, 2, 1, 2002, 51-66, DOI: 10.12989/scs.2002.2.1.051 DOI: https://doi.org/10.12989/scs.2002.2.1.051
Google Scholar

Valente I., Cruz P.J.S.: Experimental analysis of the Perfobond shear connection between steel and lightweight concrete. Journal of Constructional Steel Research, 60, 3-5, 2004, 465-479, DOI: 10.1016/S0143-974X(03)00124-X DOI: https://doi.org/10.1016/S0143-974X(03)00124-X
Google Scholar

Ahn J.H., Kim S.H., Jeong Y.J.: Shear behaviour of perfobond rib shear connector under static and cyclic loadings. Magazine of Concrete Research, 60, 5, 2008, 347-357, DOI: 10.1680/macr.2007.00046 DOI: https://doi.org/10.1680/macr.2007.00046
Google Scholar

Ahn J.H., Lee C.G., Won J.H., Kim S.H.: Shear resistance of the perfobond-rib shear connector depending on concrete strength and rib arrangement. Journal of Constructional Steel Research, 66, 10, 2010, 1295-1307, DOI: 10.1016/j.jcsr.2010.04.008 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2010.04.008
Google Scholar

Zheng S., Liu Y., Liu Y., Zhao C.: Experimental and numerical study on shear resistance of notched perfobond shear connector. Materials, 12, 3, 2019, Article ID: 341, DOI: 10.3390/ma12030341 DOI: https://doi.org/10.3390/ma12030341
Google Scholar

Li S., Su L., Sun Z.: Research on the load-slip properties of corrugated rib connectors’ push-out test. KSCE Journal of Civil Engineering, 22, 4, 2018, 1258-1264, DOI: 10.1007/s12205-017-0951-9 DOI: https://doi.org/10.1007/s12205-017-0951-9
Google Scholar

Zheng S., Zhao C., Liu Y.: Parametric push-out analysis on perfobond rib with headed stud mixed shear connector. Advances in Civil Engineering, 2019, 2019, Article ID: 5952319, DOI: 10.1155/2019/5952319 DOI: https://doi.org/10.1155/2019/5952319
Google Scholar

Zheng S., Liu Y., Yoda T., Lin W.: Parametric study on shear capacity of circular-hole and long-hole perfobond shear connector. Journal of Constructional Steel Research, 117, 2016, 64-80, DOI: 10.1016/j.jcsr.2015.09.012 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2015.09.012
Google Scholar

Ibrahim A.M., Mubarak H.M., Said A.I.: Experimental study of push-out test of circular steel tube with various types of shear connectors. Proceedings of 1st International Scientific Conference of Engineering Sciences – 3rd Scientific Conference of Engineering Science (ISCES), Diyala, Iraq, 2018, 265-270 DOI: https://doi.org/10.1109/ISCES.2018.8340565
Google Scholar

EN 1994-1-1 Eurocode 4: Design of composite steel and concrete structures – Part 1-1: General rules and rules for buildings
Google Scholar

IQS 5/1984 Iraqi Specification 5: for Portland cement. Iraqi Organization of Standards, 1984
Google Scholar

EFNARC The European Guidelines for Self-Compacting Concrete: Specification, Production and Use. The Self-Compacting Concrete European Project Group, 2005
Google Scholar

IQS 45/1984 Iraqi Specification 45: for aggregates of natural resources used for concrete and construction. Iraqi Organization of Standards, 1984
Google Scholar

ASTM A615/A615M-09b Standard specification for deformed and plain carbon-steel bars for concrete reinforcement, 2009
Google Scholar

ASTM A36/36M-08 Standard specification for carbon structural steel, 2008
Google Scholar

ACI PRC-211.1-91 Standard practice for selecting proportions for normal heavyweight and mass concrete. American Concrete Institute, ACI Committee 211, Reapproved 2002
Google Scholar

ACI 237R-07 Self-Consolidating Concrete. American Concrete Institute, ACI Committee 237, Reapproved 2019
Google Scholar

Wpływ grubości ścianki rury zespolonej na nośność łączników typu perfobond

Abstrakt

Słowa kluczowe:

Pobrania

Khawla Abbas Farhan