Rotation capacity of composite joints for slim-floor beams

The analysis of a composite beam-to-column structure requires knowledge about, on the one hand, the behaviour of beams and columns and, on the other, the joints between such elements. For beam-to-column joints, for example, the lack of appropriate design rules forces structural engineers to model joints as pinned, despite the fact that a certain joint rigidity and bending resistance is available because of the upper reinforced concrete slab.
In this context, a research programme with experimental and numerical investigations was initiated at the University of Luxembourg [1]. This aim of this research was to identify the influence of two major joint components - the reinforced concrete slab and the steelwork connection - on the behaviour of composite joints under a hogging bending moment. Eight experimental tests were performed on beam-to-column joints. These tests were used to validate an FE model developed with the ABAQUS software, which allowed the simulation of further joint configurations without the need for additional laboratory tests.
This article presents the results of experimental and numerical analyses. Good agreement was achieved between experimental tests and numerical simulations. The influence of the reinforcement and the steelwork connection on the structural properties of composite joints is derived and a new analytical method is proposed to determine the stiffnesses and rotation capacities of composite joints.

Rotationskapazität von Verbundanschlüssen in Slim-Floor-Bauweise
Die Bemessung von Trägeranschlüssen in der Verbundbauweise in Stahl und Beton setzt eine genaue Kenntnis des Verhaltens der Werkstoffe sowie der Komponenten voraus. Diese Anschlüsse werden meist als vollständig gelenkig bemessen und ausgebildet, wohlwissend, dass gewisse Anschlusssteifigkeiten und Durchlaufwirkungen im Stützbereich vorhanden sind, welche vernachlässigt werden.
In diesem Kontext wurde an der Universität Luxemburg ein Forschungsprogramm durchgeführt, das sowohl aus einem experimentellen Versuchsprogramm als auch aus umfangreichen numerischen Simulationen bestand [1]. Das Ziel dieser Forschung war die Untersuchung des Einflusses der zwei grundlegenden Anschlusskomponenten - dem bewehrten Betongurt und dem Stahlanschluss - auf das Trag- und Verformungsverhalten des Verbundanschlusses unter negativer Momentenbeanspruchung. Im Rahmen des Programms wurden insgesamt acht experimentelle Versuche an Träger-Stützen-Verbindungen durchgeführt und ein numerisches Modell in der Software ABAQUS entwickelt, welches an den Versuchsergebnissen validiert wurde. Mithilfe der Computersimulationen konnten weitere Anschlusskonfigurationen numerisch simuliert werden.
Der vorliegende Artikel zeigt die gute Übereinstimmung zwischen den Ergebnissen der experimentellen Versuche und der numerischen Analysen. Auf dieser Basis wurden letztendlich analytische Gleichungen zur Bestimmung der Steifigkeiten und Rotationskapazitäten von Verbundanschlüssen entwickelt und vorgeschlagen.