Comparison of the bending strenght of a steel plate-concrete composite beams defined experimentally, theoretically and numerically

Badania konstrukcji zespolonych typu blacha stalowa-beton, nie mają długiej tradycji. Są one z jednej strony modyfikacją klasycznych konstrukcji zespolonych typu stal-beton, a z drugiej kontynuatorem konstrukcji Möllera, stosowanych już pod koniec XIX wieku. Pewne podobieństwo występuje, między analizowanymi konstrukcjami a elementami żelbetowymi wzmacnianymi zespolonymi z nimi blachami stalowymi lub taśmami kompozytowymi. Rozwiązania te stosuje się przy wzmacnianiu belek żelbetowych. Krótki okres stosowania belek zespolonych typu blacha stalowa-beton sprawia, że wiele problemów - nawet natury podstawowej - jest jeszcze do rozwiązania. Dotyczy to także nośności przy obciążeniach doraźnych, a także ugięć i zarysowania oraz wpływu skurczu i pełzania betonu. W obliczeniach praktycznych nie uwzględnia się parametru czasu (obciążenia długotrwałe), a także odkształceń skurczowych betonu i jego pełzania. Celem pracy jest podanie rozwiązania teoretycznego, dotyczącego nośności na zginanie elementów zespolonych typu blacha stalowa-beton oraz przeprowadzenie analizy wpływu wybranych parametrów na tę nośność. Zakres pracy obejmuje podanie stosownych wzorów z uwzględnieniem specyfiki analizowanych belek. W analizie podanych rozwiązań wzięto pod uwagę geometrię przekroju poprzecznego belek oraz cechy mechaniczne materiałów składowych.

The aim of the paper was to assess the bending strength of steel plate - concrete composite members, based on an experimental study performed by the authors together with theoretical and numerical analyses. The values of the mechanical parameters of the materials the beams were made from were adopted on the basis of the tests results. The proposed solutions have been verified by experiment. For this purpose the results of tests performed by the authors and other researchers have been used. The former ones are original, and the way of their presentation makes them applicable by other researchers. Following the results it can be stated that with respect to bending strengths from the experimental study the results obtained from the theoretical analysis are underestimated 6,6 % on average. The results based on the numerical analysis, on the other hand, are overestimated by - 7,5 % on average. The results of the theoretical and numerical analyses indicate that the interface slip between the steel plate and concrete part affect the bending strength of steel plate-concrete composite beams only slightly (about 2% on average).