Analysis of deflections up to failure of composite steel fiberreinforced concrete slabs

Abstract

Analysis of experimental and theoretical results of investigation into deflection of composite steel-concrete slabs is presented in the paper. Profiled steel sheeting (Holorib type) and steel fiber-reinforced concrete were used for specimens. For two slabs, the layer of concrete was reinforced with steel fiber, whereas the rest of them were not reinforced. Slabs were tested under static short-term load. The experimental investigation revealed that the use of steel fiber in composite slabs was effective. The meanings of deflections under the action of the bending moment M ≈0.6M_R (where M_R is the bending moment at failure of the slabs) were by 16–18% lower in the slabs with a steel fiber-reinforced concrete layer than in the slabs with a common concrete layer. The deflection of composite slabs directly depends on the rigidity of the shear bond between the profiled steel sheeting and the concrete layer. The method for the deflection analysis in composite slabs is based on the built-up bar theory. Influence of a cracked concrete layer on the deflection of the structure and plastic deformation in the compression zone of this layer are evaluated by this method. Furthermore, it evaluates the stiffness of separate layers and the stiffness of the shear bond between the profiled steel sheeting and the concrete layer. Experimental investigation was performed for determination of the shear characteristic for the bond between the steel sheeting and the concrete layer. Therefore, specimens were made of the same concrete mixture as that of the slabs. Theoretical analysis of deflection for the composite slabs was made. When the value of the bending moment is close to the service load M ≈0.6M_R, agreement of the results of analysis with the experimental ones is sufficiently good. Ratio of the theoretical values to the experimental ones varies within the limits of ω_obs / ω_call=1.01–1.03 for slabs with a usual concrete layer, and the ratio of ω_obs/ ω_call=0.99–1.02 for slabs with a concrete layer reinforced with steel fiber.

Article in Lithuanian.

Plieniniu plaušu armuotų kompozitinių plienbetoninių plokščių įlinkių iki suirimo analizė

Santrauka. Šiame straipsnyje atlikta kompozitinių plienbetoninių plokščių standumo eksperimentinių ir teorinių rezultatų analizė. Bandiniams panaudoti “kregždės uodegos” tipo profiliuoti plieniniai lakštai. Dviejų plokščių betoninis sluoksnis armuotas plieniniu plaušu, likusių – nearmuotas. Plokštės bandomos veikiant statine trumpalaike apkrova. Kompozitinių plokščių įlinkis tiesiogiai priklauso nuo jungties tarp plieninio profiliuoto lakšto ir betoninio sluoksnio standumo. Kompozitinių plokščių įlinkiams skaičiuoti naudotas sudėtinių strypų teorijos pagrindu pasiūlytas metodas, leidžiantis įvertinti jungties tarp plieninio lakšto ir betoninio sluoksnio dalinį standumą, taip pat įvertina supleišėjusio betoninio sluoksnio įtaką konstrukcijos standumui bei betoninio sluoksnio gniuždomosios zonos plastines deformacijas. Jungties tarp plieninio lakšto ir betoninio sluoksnio šlyties charakteristikai nustatyti buvo išbandyti bandiniai iš to paties betoninio mišinio kaip ir kompozitinės plokštės. Palyginus eksperimentinių ir teorinių tyrimų rezultatus, gautas gana geras rezultatų sutapimas.

Reikšminiai žodžiai: standumas, įlinkis, kompozitinė plokštė, plieninis plaušas, betonas, plieninis lakštas.

First Published Online: 16 May 2013

Keyword : stiffness, deflection, composite slab, steel fiber, concrete, profiled steel