UHPC elemmel készített gombafödémek vizsgálata / Analysis of mushroom slabs made with precast UHPC blocks

Nyilvántartási szám: 
20/52
Témavezető neve: 
A téma rövid leírása, a kidolgozandó feladat részletezése: 
A versenyképes tartószerkezetek készítésének kulcsa ma az élőmunka igény minimalizálása. Ennek hátterében a képzett munkaerő magas költsége és korlátozott elérhetősége áll. A huszonegyedik század az ultramagas teljesítőképességű (UHPC) vagy ultranagy szilárdságú betonok egyre szélesebb körű alkalmazását hozza. Az ultranagy szilárdságú betonokkal hagyományos betonok szilárdságának többszöröse érhető el. Az ultranagy szilárdságú betonok lehetőséget teremtenek, hogy az oszlop leginkább igénybe vett környezetében elhelyezett előregyártott blokkokkal elkerüljük az átszúródási vasalás költséges és munkaigényes szerelését. A magas betonszilárdság lehetővé teszi továbbá a gombafejben a hajlítási betonacélok elhagyása. Az így előálló födém versenyképes lehet parkolóházak és irodaházak építése esetén. 
A kutatási programban cél az előregyártott UHPC blokk együttdolgozási, erőátadódási kérdéseinek kísérleti és numerikus vizsgálata. A kísérleti eredmények felhasználásával tervezési módszert fejlesztünk.
A kutatómunka célja korábban kísérletileg nem igazolt, újszerű gombafej kialakítás hatékonyságának vizsgálata az alábbiak szerint. 
1) Irodalomkutatás a gombafejes födémek átszúródási ellenállásának témakörében, majd az eredmények alkalmazhatósága szempontjából fontos kutatási irány kijelölése.
2) Paraméteres kísérleti vizsgálati program kidolgozása és végrehajtása a jelenség vizsgálatára (különböző paraméterek jelenségre gyakorolt hatásának vizsgálata). A kísérletsorozat a Hidak és Szerkezetek Tanszék speciális, födémszerkezetek átszúródás vizsgálatára tervezett terhelőkeretével hajtható végre.  Javasolt paraméterek: gombafej karcsúsága, felületi kialakítása, vasalása, lemezvastagsághoz viszonyított mérete.
3) Kísérleti eredmények feldolgozása, az átszúródási modellek felülvizsgálata, továbbfejlesztése.
4) Kísérleti paramétertér kiterjesztése nemlineáris végeselemes modell segítségével.
A kutatási téma jól kapcsolható a Hidak és Szerkezetek Tanszék és ipari partnerei által folytatott kutatási tevékenységhez.
 
***
Nowadays the key for competitive structures is the low labour cost. The reason is the high cost of skilled workforce. Ultra high performance concrete (UHPC) or ultra high strength concrete is widespread used in the twenty-first century. The compressive strength of the ultra high strength concrete is several times higher, than that of normal strength concrete. Punching reinforcement of flat slabs is a very expensive and labour-intensive part of the construction process. Prefabricated UHPC blocks placed on the top of the columns can make the application of punching reinforcement unnecessary. Furthermore, through the application of ultra high streght concrete material, concrete blocks without flexural reinforcing bars can be applied. Reinforced concrete slabs made with UHPC blocks can be competitive in case of garage buildings and office buildings.
The aim of the research program is the experimental, analytical and numerical analysis of slab specimens. 
The analysis should consider the behaviour of the contact surface between the precast block and the in-situ concrete slab. New design method will be developed using the results of the experimental program. 
 
The aim of the research program is to analyze the efficiency of an innovative, prefabricated UHPC block introduced before. The parts of the program are as follows:
1) Literature review in the topic punching behaviour of the mushroom slabs. Detailed definition of the research program.
2) Work-out and carry out a parametric experimental research program (analysis for the effect of the relevant parameters). The experimantal program can be carried out using the steel frame of the Department of Structural Engineering, designed for punching tests of reinforced concrete slab specimens.
Proposed parameters are as follows slenderness, 
3) Documentation of the experimental results. Revision and development of the relevant punching model. 
4) Detailed nonlinear numerical analysis using several parameters. 
This program is in connection with the research projects of the Department of Structural Engineering and industrial partners.
 
A téma meghatározó irodalma: 
1) Bartolac, M., Damjanovic, D., Ivan, D.: Punching strength of flat slabs with and without shear reinforcement. Gradevinar 8/2015. pp. 771-786.
2) Bollinger, K.: Load-Carrying Behaviour and Reinforcement of Axysimmetrically Loaded Reinforced Concrete Plates. PhD Thesis. Universität Dortmund. 1985.
3) Kinnunen, S., Nylander, H.: Punching of Concrete Slabs without Shear Reinforcement. Transactions of the Royal Institute of Technology. No. 158. Stockholm, Svédország/Sweden, 1960.
4) Lips, S., Ruiz, M. F., Muttoni, A.: Experimental investigation on Punching Strength and Deformation Capacity of Shear-reinforced Slabs. ACI Structural Journal. Nov.-Dec. 2012. pp. 889-900.
5) Muttoni, A.: Punching Shear Strength of Reinforced Concrete Slabs without Transverse Reinforcement. ACI Structural Journal, Jul.-Aug. 2008. pp. 440-450.
6) Ruiz, M.F., Muttoni, A.: Applications of critical shear crack theory to punching of reinforced concrete slabs with transverse reinforcement. ACI Structural Journal, Jul.-Aug. 2009. pp. 485-494. 
7) Windisch, A.: Towards a Consistent Design Model for Punching Shear Capacity. International Workshop on Punching Shear Capacity on RC Slabs. Stockholm, 2000. pp. 93-301.
8) Ricker, M., Häusler, F., Randl, N.: Punching strength of flat plates reinforced with UHPC and double-headed studs. Engineering Structures, 136:345-354, 2017. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2017.01.018
A téma hazai és nemzetközi folyóiratai: 
1. Structural Concrete. fib*
2. International Journal of Civil Engineering. Springer*
3. PCI Journal. PCI
4. ACI Structural Journal. ACI
5. Magazine of Concrete Research
6. Asian Journal of Civil Engineering
7. Magyar Építőipar. Építéstudományi Egyesület
8. Vasbetonépítés (Concrete Structures). fib Magyar tagozat
9. Periodica Polytechnica, Civil Engineering
A témavezető utóbbi tíz évben megjelent 5 legfontosabb publikációja: 
1. Völgyi, I., Farkas, Gy.: Experimental study on shear strength of hollow cylindrical spun-cast concrete elements: Local behaviour. Asian Journal of Civil Engineering: Building and Housing 13:(1) 2012. pp. 113-125.
2. Völgyi, I., Windisch, A.: Experimental investigation of the role of aggregate interlock in the shear resistance of reinforced concrete beams. Structural Concrete: Volume 18, Issue 5. Oct. 2017. pp. 792–800.
3. Völgyi, I., Windisch, A.: Resistance of reinforced concrete members with hollow circular cross-sections under combined bending and shear – Part II: New calculation model. Structural Concrete 15:(1) 2014. pp. 21-29.
4. Völgyi, I., Windisch, A., Farkas, Gy.: Resistance of reinforced concrete members with hollow circular cross-section under combined bending and shear – Part I: experimental investigation. Structural Concrete 15:(1) 2014. pp. 13-20.
5. Völgyi, I., Farkas, Gy., Nehme, S. G.: Concrete Strength Tendency in the Wall of Cylindrical Spun-cast Concrete Elements. Periodica Polytechnica – Civil Engineering 54:(1) 2010. pp. 23-30.
A témavezető fenti folyóiratokban megjelent 5 közleménye: 
1. Völgyi, I., Windisch, A.: Experimental investigation of the role of aggregate interlock in the shear resistance of reinforced concrete beams. Structural Concrete. 18:(5) 2017. pp. 792–800
2. Völgyi, I., Windisch, A.: Resistance of reinforced concrete members with hollow circular cross-sections under combined bending and shear - Part II: New calculation model. Structural Concrete 15:(1) 2014. pp. 21-29. 
3. Völgyi, I., Windisch, A., Farkas, Gy.: Resistance of reinforced concrete members with hollow circular cross-section under combined bending and shear – Part I: experimental investigation. Structural Concrete 15:(1) 2014. pp. 13-20. 
4. Völgyi, I., Farkas, Gy.: Testing of prestressed concrete columns: results and conclusions. Concrete Structures: Annual Technical Journal: Journal of the Hungarian Group of fib 6:(1) 2005. pp. 30-33.
5. Völgyi, I., Farkas, Gy., Nehme, S. G.: Concrete Strength Tendency in the Wall of Cylindrical Spun-cast Concrete Elements. Periodica Polytechnica – Civil Engineering 54:(1) 2010. pp. 23-30.

A témavezető eddigi doktoranduszai

Státusz: 
elfogadott