Search

Headed studs are the most commonly used mechanical shear connectors in composite steel-concrete beams. The behaviour of headed studs differs whether they are applied in solid concrete slabs or composite steel-concrete slabs with profiled steel sheeting. Although design codes provide calculation models for shear resistance of headed studs in profiled steel sheeting, certain weaknesses are attributed to design procedures given in EN 1994-1-1. Alternative design models have been proposed by several researchers. In this paper, novel models are presented and compared through the example of headed studs in different types of profiled steel sheeting. Moždanici sa glavom su najčešće primenjivana mehanička spojna sredstava u spregnutim gredama od čelika i betona. Ponašanje moždanika razlikuje se u zavisnosti od toga da li se primenjuju u punim betonskim pločama ili u spregnutim pločama na profilisanom limu. Iako su proračunski modeli za nosivost moždanika u profilisanom limu dati u standardima za projektovanje, važećim proračunskim procedurama datim u EN 1994-1-1 pripisuju se izvesni nedostaci. Iz tog razloga nekoliko istraživača je predložilo alternativne proračunske modele. U radu su prikazani predloženi modeli proračuna i data je uporedna analiza nosivosti moždanika sa glavom u različitim tipovima profilisanog lima. ASES International Congress, Aranđelovac, 28-30th September 2022

Eurocode introduces innovations in the design of steel structures that create new opportunities for designers and contractors to construct more attractive and cost-effective structures. The paper present a new approach to designing steel structures based on advanced methods defined in Eurocode. These methods were not recognised by the old ex Yugoslav steel structures codes. Advanced numerical simulations are a powerful tool that helps engineers understand the deformation and stresses of the structure in detail. Possibilities of high-end design software in the application of GMNIA (Geometrically and Materially Nonlinear Analysis with Imperfections) in the design of complex elements of steel structures will be demonstrated. The authors will illustrate the application of finite element methods of analysis based on Eurocode on practical examples. Buckling limit state and calculation of design resistance of the cylindrical shell with the opening will be shown. On the example of a pedestrian bridge, the stability of plated structural members with web opening will be analysed. The examples of steel girder frames will illustrate the application of global and local imperfections in calculating the design resistance of the structural steel members. The comparison between methods for the design of frame structure is done on the example of the two-storey frame structure. The paper briefly reviews the most important novelties brought about by Eurocode 3 for steel structures. A review of the new advanced design methods in the next edition of the Eurocode for steel structures will be given.

Reconstruction of the Sava Centre in Belgrade, a cultural good of the Republic of Serbia, includes works on the facility, ensuring that the congress centre's construction meets all modern requirements for fire protection. The paper presents the design fires used to conduct fire resistance design of the steel structure of the roof and facade. By applying analytical procedures defined in Eurocodes for structures and performing advanced CFD analysis, it has been shown that most of the purlins in Building A of the Sava Centre satisfy the required 60 minutes of fire resistance. This paper also presents the calculation of the fire loads applied in design fires. Rekonstrukcija Sava Centra u Beogradu, kulturnog dobra Republike Srbije, podrazumeva radove na objektu, koji moraju da obezbede da konstrukcija kongresnog centra ispunjava sve savremene zahteve protivpožarne zaštite. U radu su prikazni proračunski požari korišćeni za dokaz otpornosti na dejstvo požara čelične konstrukcije krova i fasade. Primenom analitičkih postupaka definisanih u Evrokodovima za konstrukcije i napredne CFD analize pokazano je da veći deo rožnjača u bloka A Sava Centra zadovoljava nosivost pri dejstvu požara u trajanju od 60 minuta. Sračunavanje požarnih opterećenja pri definisanju proračunskih požara takođe je prikazano u ovom radu. ASES International Congress, Aranđelovac, 28-30th September 2022

Prefabricated construction and requirements for reusing the particular structural element, request the application of a support joint realized with anchors. Besides demountability, the connection detail realized with anchors needs to satisfy all support conditions adopted during the structure design. This paper describes the behaviour of anchor shear connection. The connection slip was analysed concerning the grout material properties and the grout thickness. The parametric study was performed using Abaqus software to define the relationship between grout properties and thickness and the slip deformation for load levels corresponding to serviceability limit states.

In the past decades, many novel shear connectors for implementation in steel-concrete composite beams have been investigated. In this paper, a demountable shear connection between a structural steel beam and a solid concrete deck, consisting of bolts and welded headed studs, is analysed. This system features the indirect shear force transfer through the additional element, a steel plate that is placed between a concrete deck and a top flange. Following the experimental results of previously conducted push-out tests, a numerical model has been developed. The model is used for a detailed analysis of the system behaviour as well as for the parametric study. Influence of a bolt diameter and a bolt hole diameter on shear behaviour of the connection has been discussed. Prethodnih decenija intenzivno su ispitivana nova rešenja spojnih sredstava u smičućim spojevima spregnutih greda od čelika i betona. U ovom radu analiziran je montažno-demontažni podužni smičući spoj konstrukcionog čelika i pune armiranobetonske ploče, ostvaren pomoću zavrtnjeva i elastičnih moždanika s glavom. Ovakav spoj odlikuje se indirektnim prenosom sile smicanja kroz dodatni element, čelični lim, između betonske ploče i gornje nožice grede. Formiran je numerički model testa smicanja prema dostupnim prethodnim eksperimentalnim ispitivanjima. Model je iskorišćen za detaljnu analizu ponašanja podužnog smičućeg spoja, kao i za parametarsku analizu. Ispitivan je uticaj prečnika zavrtnja i prečnika rupe na ponašanje spoja pri smičućem opterećenju.

Nowadays, in prefabricated composite construction, composite action between steel beam and concrete slab is often achieved with positioning of shear connectors in envisaged openings of concrete slabs. Prefabricated concrete slabs are used for composite steel-concrete buildings and bridges, both for the construction of new structures and for renovation of existing ones, significantly reducing construction time. Development of different types of shear connectors represent alternative solution to the traditionally used headed studs, considering their shear resistance, stiffness and ductility. New types of shear connectors tend to reduce the construction time and overall construction cost. Mechanically fastened shear connectors represent a viable alternative to headed studs, considering their fast installation process and shear resistance. X-HVB shear connectors are attached to the steel beam with two cartridge fired pins. The first step towards extensive implementation of X-HVB shear connectors in composite construction is to understand their behaviour through experimental investigation. Results of the push-out tests, in accordance to Eurocode 4, with X-HVB 110 shear connectors positioned in envisaged openings of prefabricated concrete slabs are presented in this paper. The experimental investigation comprised three different specimen’s layout. Group arrangement of X-HVB shear connectors in envisaged openings included specimens with minimal recommended distances and specimens with reduced distances between connectors in both directions. Influence of different installation procedures on overall behaviour of the connection is presented, as well as the orientation of shear connectors relative to the shear force direction. Influence of variations is characterized in terms of failure mechanisms, shear resistance and ductility.

The frequently applied solution for shear connection in steel and concrete precast composite struc- tures is the discontinuous shear connection with a headed stud in group arrangement. Application of shear connection with headed studs in group arrangement and calculation of shear resistance for studs group in typical precast composite floor beam is presented. The possibility and feasibility of shear connection construction with headed studs in group arrangement was considered. It is shown that the shear connection in precast composite floor beams can be constructed with a group of four headed studs.

Installation of small-scale wind turbines in urban regions can gain higher energy efficiency, considering that energy production takes place at the place of its consumption. The aim of this work is to investigate effects of installation of a small-scale horizontal axis wind turbine (HAWT) on a roof structure of an existing building. This paper is focused on fatigue resistance of headed studs that are preinstalled in the building roof composite steel-concrete deck to ensure shear connection and that are indirectly dynamically loaded during wind turbine operation. Turbulent wind profiles with mean wind speeds from 3 m/s up to 15 m/s are generated and applied on the model of HAWT with 5 m rotor diameter using Ashes software package. Time-dependent forces and bending moments induced by wind turbine operation are applied on the composite roof deck model. Based on the time-history of transverse force in the composite steel-concrete beam and wind speed records during a year, fatigue cumulative damage of headed studs is calculated according to Eurocode. It is obtained that installation of HAWT do not significantly affect residual life of headed studs with reference to fatigue.

Continuous strength method is a contemporary approach to calculation of resistance of stainless steel cross-sections which has been recently developed at the Imperial College of London. The basis of the method is the continuous relation between the slenderness and strain capacity of a cross-section, nonlinear relation between the stress and strain and the strengthening effects of cold forming. In the paper are presented the fundamental rules for calculation of cross-section resistance according to continuous strength method; the comparative analysis of design resistance of the compressed cross-section was conducted through a numerical example according to this method and EN 1993-1-4.

New demands towards fast construction resulted in development of different types of prefabricated concrete slabs and shear connectors. Composite action between steel beam and concrete slabs can be achieved with group positioning of shear connectors in envisaged openings of prefabricated concrete slabs. The aim of presented investigation is to promote application of mechanically fastened shear connectors in prefabricated concrete slabs. X-HVB 110 shear connectors fastened to the steel base material with X-ENP-21 HVB cartridge fired pins are used in experimental and numerical analysis presented in this thesis. Presented investigation should improve understanding of X-HVB shear connectors behaviour which is currently based on their application in solid or composite concrete slabs. Also, this investigation should result in extension of currently small basis of experimental results, which are mostly part of the technical reports and are considered as proprietary. Feasibility study presented in this work highlighted the importance of further investigation of X-HVB shear connectors in group arrangement, at distances smaller than minimal recommended, in order to satisfy current recommendations for minimal partial shear connection degree in composite floor structures with profiled steel sheeting. Detail examination of X-HVB 110 shear connectors positioned in envisaged openings of prefabricated composite slabs is performed. The experiment aims at understanding the effects of the spacing between shear connectors, orientation of shear connectors relative to the shear force direction and installation power level used for installation of cartridge fired pins, when they are used for prefabricated composite construction. In order to generate all structural performance data, this investigation included experimental investigation of cartridge fired pins performed through shear and tension tests. Extensive finite element analysis is conducted in this research in order to develop and calibrate FE models of push-out test specimens of X-HVB 110 shear connectors, and shear and tension tests of cartridge fired pins, based on the results of presented experimental research. The novelty in the FE modelling approach developed in this study is phenomenological simulation of installation procedure of cartridge fired pins resulting in preloading of the pins and interaction with iii the base material. Numerical FE models are developed through extensive calibration of main parameters which are introduced in FE simulation of firing the pins in tension tests and further sensitivity study. Parametric study of push-out FE models is performed for X-HVB 110 shear connectors through variation of concrete and steel base material properties. Main failure mechanisms which are obtained through experimental investigation of X-HVB 110 shear connectors in prefabricated concrete slabs are related to deformation capacity and pull-out of cartridge fired pins from the steel base material. Developed FE models of push-out test series matched the failure mechanisms obtained through experimental investigation. Pull-out of cartridge fired pins in FE models is defined by equivalent compressive contact stresses and friction at the interface between the base material and pins modelled as separate parts. This resembles the physical mechanism of the load transfer of cartridge fired pins and is a recommended modelling procedure as it gives good agreement with experimental results. Presented FE modelling approach of installation procedure of cartridge fired pins highlights the clamping of the fastener in steel base material as the most dominant anchorage mechanism. Prediction models for pull-out resistance of cartridge fired pins loaded in tension and shear resistance of X-HVB shear connectors are proposed based on the presented results of experimental and numerical investigation. Савремени трендови у грађевинарству се најчешће огледају у повећаним захтевима за убрзаном градњом, што је утицало на развој нових вртса префабрикованих бетонских плоча и средстава за спрезање. Спрезање префабрикованих бетонских плоча и челичних гредних носача најчешће се постиже постављањем можданика у отворе у бетонској плочи, који су за то предвиђени у процесу префабрикације. Предмет научног истраживања је понашање смичућих спојева остварених помоћу X-HVB можданика у префабрикованим бетонским плочама. X-HVB 110 можданици повезани су са челичним профилима уз помоћ два X-ENP-21 HVB механичка спојна средства (ексера) експлозивним упуцавањем. Приказано испитивање треба да допринесе бољем разумевању понашања X-HVB можданика у смичућим спојевима, које је тренутно засновано на испитивањима у пуним и спрегнутим бетонским плочама на профилисаним лимовима. Такође, испитивање треба да допринесе проширењу тренутно мале базе експерименталних испитивања, којa су највећим делом садржанa у техничким извештајима који нису лако доступни истраживачима. Упоредна анализа носивости заварених можданика са главом и X-HVB можданика у спрегнутим плочама са профилисаним лимом, презентована у овом раду, нагласила је потребу за додатним испитивањима ове врсте можданика када су они груписани на растојањима која су мања од минимално препоручених, како би се задовољиле тренутне препоруке у погледу минималног процента парцијалног смичућег споја. Детаљно експериментално испитивање X-HVB 110 можданика постављених у отворе префабрикованих бетонских плоча спорведно је у овом раду. Испитивање је обухватило утицај положаја и међусобног растојања можданика у односу на правац смичуће силе као и различите јачине уградње ексера. У циљу јасног сагледавања понашања ове врсте можданика, експеримeнтално испитивање ескера је спроведено кроз тестове смицања и затезања. Нумерички модели базирани на методи коначних елемената развијени су за потребе симулирања смичућих спојева са X-HVB 110 можданицима као и ескера са експлозивним упуцавањем који су оптерећени на смицање и затезање и v калибрисани су према резултатима експерименталног испитивања. Симулација уградње ексера са експлозивним упуцавањем која је дефинисана кроз нумеричке моделе резултовала је преднапрезањем ексера и дефинисањем посебних услова интеракције између ексера и основног материјала. Нумерички модели су развијени кроз опсежну калибрацију основних параметара који су кориштени за дефинисање процеса уградње и накнадно су анализирани кроз студију осетљивости спроведну на моделима са X-HVB 110 можданицима. Параметарска анализа спроведена је на моделима смичућих спојева X-HVB 110 можданика кроз промену механичких својстава бетона и основног челичног материјала. Основни модели лома који су се појавили кроз експериментално испитивање повезани су са деформацијом ексера и њиховим извлачењем из основног челичног материјала. Развијени нумерички модели смичућих спојева са X-HVB 110 можданицима потврдили су овакве видове лома. Носивост на извачење ексера из основног челичног материјала дефинисана је кроз еквивалентни напон притиска и коефицијент трења који је развијен на контактној површини између ексера и основног челичног материјала. Овакав начин нумеричког моделирања процеса уградње ескера показао је добро слагање са резултатима експерименталног испитивања и наглашава укљештење ексера у основни челични материјал као најдоминантнији механизам анкеровања. Предиктивни изрази за носивост ексера на извлачење и носивост X-HVB можданика у смичућим спојевима дефинисани су у овом раду на основу презентованог експерименталног и нумеричког испитивања.

New demands towards fast construction resulted in development of different types of prefabricated concrete slabs and shear connectors. Composite action between steel beam and concrete slabs can be achieved with group positioning of shear connectors in envisaged openings of prefabricated concrete slabs. The aim of presented investigation is to promote application of mechanically fastened shear connectors in prefabricated concrete slabs. X-HVB 110 shear connectors fastened to the steel base material with X-ENP-21 HVB cartridge fired pins are used in experimental and numerical analysis presented in this thesis. Presented investigation should improve understanding of X-HVB shear connectors behaviour which is currently based on their application in solid or composite concrete slabs. Also, this investigation should result in extension of currently small basis of experimental results, which are mostly part of the technical reports and are considered as proprietary. Feasibility study presented in this work highlighted the importance of further investigation of X-HVB shear connectors in group arrangement, at distances smaller than minimal recommended, in order to satisfy current recommendations for minimal partial shear connection degree in composite floor structures with profiled steel sheeting. Detail examination of X-HVB 110 shear connectors positioned in envisaged openings of prefabricated composite slabs is performed. The experiment aims at understanding the effects of the spacing between shear connectors, orientation of shear connectors relative to the shear force direction and installation power level used for installation of cartridge fired pins, when they are used for prefabricated composite construction. In order to generate all structural performance data, this investigation included experimental investigation of cartridge fired pins performed through shear and tension tests. Extensive finite element analysis is conducted in this research in order to develop and calibrate FE models of push-out test specimens of X-HVB 110 shear connectors, and shear and tension tests of cartridge fired pins, based on the results of presented experimental research. The novelty in the FE modelling approach developed in this study is phenomenological simulation of installation procedure of cartridge fired pins resulting in preloading of the pins and interaction withiiithe base material. Numerical FE models are developed through extensive calibration of main parameters which are introduced in FE simulation of firing the pins in tension tests and further sensitivity study. Parametric study of push-out FE models is performed for X-HVB 110 shear connectors through variation of concrete and steel base material properties. Main failure mechanisms which are obtained through experimental investigation of X-HVB 110 shear connectors in prefabricated concrete slabs are related to deformation capacity and pull-out of cartridge fired pins from the steel base material. Developed FE models of push-out test series matched the failure mechanisms obtained through experimental investigation. Pull-out of cartridge fired pins in FE models is defined by equivalent compressive contact stresses and friction at the interface between the base material and pins modelled as separate parts. This resembles the physical mechanism of the load transfer of cartridge fired pins and is a recommended modelling procedure as it gives good agreement with experimental results. Presented FE modelling approach of installation procedure of cartridge fired pins highlights the clamping of the fastener in steel base material as the most dominant anchorage mechanism. Prediction models for pull-out resistance of cartridge fired pins loaded in tension and shear resistance of X-HVB shear connectors are proposed based on the presented results of experimental and numerical investigation. Савремени трендови у грађевинарству се најчешће огледају у повећаним захтевима за убрзаном градњом, што је утицало на развој нових вртса префабрикованих бетонских плоча и средстава за спрезање. Спрезање префабрикованих бетонских плоча и челичних гредних носача најчешће се постиже постављањем можданика у отворе у бетонској плочи, који су за то предвиђени у процесу префабрикације. Предмет научног истраживања је понашање смичућих спојева остварених помоћу X-HVB можданика у префабрикованим бетонским плочама. X-HVB 110 можданици повезани су са челичним профилима уз помоћ два X-ENP-21 HVB механичка спојна средства (ексера) експлозивним упуцавањем. Приказано испитивање треба да допринесе бољем разумевању понашања X-HVB можданика у смичућим спојевима, које је тренутно засновано на испитивањима у пуним и спрегнутим бетонским плочама на профилисаним лимовима. Такође, испитивање треба да допринесе проширењу тренутно мале базе експерименталних испитивања, којa су највећим делом садржанa у техничким извештајима који нису лако доступни истраживачима. Упоредна анализа носивости заварених можданика са главом и X-HVB можданика у спрегнутим плочама са профилисаним лимом, презентована у овом раду, нагласила је потребу за додатним испитивањима ове врсте можданика када су они груписани на растојањима која су мања од минимално препоручених, како би се задовољиле тренутне препоруке у погледу минималног процента парцијалног смичућег споја. Детаљно експериментално испитивање X-HVB 110 можданика постављених у отворе префабрикованих бетонских плоча спорведно је у овом раду. Испитивање је обухватило утицај положаја и међусобног растојања можданика у односу на правац смичуће силе као и различите јачине уградње ексера. У циљу јасног сагледавања понашања ове врсте можданика, експеримeнтално испитивање ескера је спроведено кроз тестове смицања и затезања. Нумерички модели базирани на методи коначних елемената развијени су за потребе симулирања смичућих спојева са X-HVB 110 можданицима као и ескера са експлозивним упуцавањем који су оптерећени на смицање и затезање иvкалибрисани су према резултатима експерименталног испитивања. Симулација уградње ексера са експлозивним упуцавањем која је дефинисана кроз нумеричке моделе резултовала је преднапрезањем ексера и дефинисањем посебних услова интеракције између ексера и основног материјала. Нумерички модели су развијени кроз опсежну калибрацију основних параметара који су кориштени за дефинисање процеса уградње и накнадно су анализирани кроз студију осетљивости спроведну на моделима са X-HVB 110 можданицима. Параметарска анализа спроведена је на моделима смичућих спојева X-HVB 110 можданика кроз промену механичких својстава бетона и основног челичног материјала. Основни модели лома који су се појавили кроз експериментално испитивање повезани су са деформацијом ексера и њиховим извлачењем из основног челичног материјала. Развијени нумерички модели смичућих спојева са X-HVB 110 можданицима потврдили су овакве видове лома. Носивост на извачење ексера из основног челичног материјала дефинисана је кроз еквивалентни напон притиска и коефицијент трења који је развијен на контактној површини између ексера и основног челичног материјала. Овакав начин нумеричког моделирања процеса уградње ескера показао је добро слагање са резултатима експерименталног испитивања и наглашава укљештење ексера у основни челични материјал као најдоминантнији механизам анкеровања. Предиктивни изрази за носивост ексера на извлачење и носивост X-HVB можданика у смичућим спојевима дефинисани су у овом раду на основу презентованог експерименталног и нумеричког испитивања.