THE SPECIFICS OF THE CALCULATION OF FLOOR SLABS WHEN REINFORCING THEM BY INCREASING THE COMPRESSED ZONE
DOI:
https://doi.org/10.33042/2522-1809-2025-1-189-193-202Keywords:
panel building, reinforcement, restoration, floor slab, calculation of reinforced floor slabAbstract
The article addresses the development of an advanced method for reinforcing damaged floor slabs in multi-story panel buildings, primarily focusing on those affected by explosive impacts during military conflicts. Such damages include a loss of up to 50% of the load-bearing capacity, visible cracks up to 2 mm wide in the tension zone, and excessive deflections beyond normative limits. The proposed reinforcement method involves the addition of a monolithic concrete layer to the compressed zone of the existing slab, achieved using chemical anchors to ensure composite action. Numerical modeling in "LIRA-SAPR" demonstrates that the restored slabs meet the required structural performance standards. The article comprehensively reviews existing reinforcement techniques, including the use of steel or concrete beams, fiber-reinforced polymer (FRP) overlays, and pre-stressing methods, and evaluates their applicability to panel buildings. The limitations of these methods in height-constrained apartments and the challenges of implementing internal steel reinforcements are discussed. The authors propose a novel solution tailored to the unique characteristics of panel buildings, emphasizing the compatibility of the reinforced slab and the existing structure.
Key aspects of the study include determining the optimal thickness and reinforcement layout of the additional slab and designing the anchor connections for effective stress transfer. The practical implementation of the proposed method is illustrated through a case study of a heavily damaged residential building in Kharkiv, which suffered significant structural failures due to missile impacts. The analysis incorporates finite element modeling, material property assessments, and compliance with Ukrainian construction norms.
Results indicate that the maximum deflection of the reinforced slab is significantly reduced to 1.48 cm, well below the allowable limit of 2.95 cm, ensuring both safety and serviceability. The proposed method offers a cost-effective and technically feasible solution for the rehabilitation of damaged residential infrastructure, facilitating the restoration of structural integrity and extending the service life of panel buildings.
References
Загальна сума збитків, завдана інфраструктурі України, зросла до майже $155 млрд — оцінка KSE Institute станом на січень 2024 року (2024). Відтворено з: https://kse.ua/ua/about-the-school/news/zagalna-suma-zbitkiv- zavdana-infrastrukturi-ukrayini-zrosla-do-mayzhe-155-mlrd- otsinka-kse-institute-stanom-na-sichen-2024-roku/.
Отрош, Ю. (2017). Оцінка технічного стану стін і перекриттів житлових будинків після пожежі. Academic Journal Industrial Machine Building, Civil Engineering, 1(46), 212-220. Відтворено з: https://journals.nupp.edu.ua/znp/article/view/24.
Табаркевич, Н., Сергійчук, В., Белоконь, А., Табаркевич, О. (2023). Особливості обстеження та оцінки технічного стану житлового будинку, пошкодженого внаслідок військових дій, щодо його придатності до подальшої експлуатації. Наука та будівництво, 35(1). https://doi.org/10.33644/2313-6679-1-2023-4.
Лісений, О., Глуховський, В., Мар’єнков, М.,Дубовик, С., Любченко, І., Яковенко, М. (2023). Обстеження, оцінка технічного стану та умови відновлення житлового будинку на проспекті В. Лобановського, 6-А в м. Києві, пошкодженого внаслідок воєнних дій. Наука та будівництво, 33(3-4). https://doi.org/10.33644/10.33644/2313-6679-34-2022-6.
Shmukler, V., Reznik, P., Krul, Yu., Volodymyrov, A., Binkevych, K. (2024). Design features of the new system for reconstruction and renovation of large panel buildings. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 1376. 012012. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1376/1/012012.
Скорук, О. (2022). Підсилення конструкцій порожнистих плит перекриття металевими балками та армованим фібробетоном. Будівельні конструкції. Теорія і практика, (12), 115–125. https://doi.org/10.32347/2522-4182.12.2023.115-125
Galinska T., Ovsii D., Ovsii О., Ovsii M. (2022) Fundamentals of designing rational (optimal) slab steel-reinforced concrete structures and elements of floors. Academic journal. Industrial Machine Building, Civil Engineering. 1(58). рр. 55-65.
Ilnytskyy, B., Kramarchuk, A., Hladyshev, D., Lytvyniak, O. (2024). The Features of Reconstruction for Floor Slabs of Multistorey Apartment House After Temperature Effects as a Result of Military Operations. https://doi.org/10.1007/978-3-031-67576-8_15.
А. М. Смоляр, І. В. Мірошкіна, С. В. Юрченко. Зміцнення елементів перекриття за допомогою будівельного вигину. Сучасні технології та методи розрахунків у будівництві. 2016. Вип. 5. С. 284-291.
Руднєва, І., Прядко, I., Прядко, Н., Тонкачеєв, Г. (2020). Особливості та перспективи використання технологій підсилення будівельних конструкцій композиційними матеріалами при реконструкції споруд. Будівельні конструкції. Теорія і практика, (7), 12–22. https://doi.org/10.32347/2522-4182.7.2020.12-22.
Blikharskyy, Z., Bobalo, T., Kramarchuk, A., Ilnytskyy, B., Vashkevych, R. (2021). Bearing Capacity of Stone Beam Reinforced by GFRP. In: Blikharskyy, Z. (eds) Proceedings of EcoComfort 2020. EcoComfort 2020. Lecture Notes in Civil Engineering, vol 100. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-57340-9_6.
Kramarchuk, A., Ilnytskyy, B., Lytvyniak, O. (2024). Restoration of load-bearing structures in a multi-storey residential building after a fire caused by military operations Renowacja konstrukcji nośnych w wielokondygnacyjnym budynku mieszkalnym po pożarze spowodowanym działaniami wojennymi. Budownictwo i Architektura. 23. 043-053. https://doi.org/10.35784/bud-arch.6210.
Калмиков, О., Бінкевич, К. (2024) Експериментальне встановлення деформативності панелей перекриттів великопанельного житлового будинку після відновлення. Науковий вісник будівництва, 110. https://doi.org/10.33042/2311-7257.2024.110.1.7.
Бінкевич, К., Володимиров, А., Колчанов, А. (2024). Аналіз деструкцій і методів підсилення збірних залізобетонних панелей перекриттів. Збірник наукових праць Українського державного університету залізничного транспорту, 208. https://doi.org/10.18664/1994-7852.208.2024.308565.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
The authors who publish in this collection agree with the following terms:
• The authors reserve the right to authorship of their work and give the magazine the right to first publish this work under the terms of license CC BY-NC-ND 4.0 (with the Designation of Authorship - Non-Commercial - Without Derivatives 4.0 International), which allows others to freely distribute the published work with a mandatory reference to the authors of the original work and the first publication of the work in this magazine.
• Authors have the right to make independent extra-exclusive work agreements in the form in which they were published by this magazine (for example, posting work in an electronic repository of an institution or publishing as part of a monograph), provided that the link to the first publication of the work in this journal is maintained. .
• Journal policy allows and encourages the publication of manuscripts on the Internet (for example, in institutions' repositories or on personal websites), both before the publication of this manuscript and during its editorial work, as it contributes to the emergence of productive scientific discussion and positively affects the efficiency and dynamics of the citation of the published work (see The Effect of Open Access).
