Mechanisms of fatigue cracking in continuous perfobond strip connectors in steel-concrete composite structures

openaccess, Vol. 649 (09) 2026 / sobota, 26 września, 2026

Mechanizmy pękania zmęczeniowego ciągłych łączników listwowych w konstrukcjach zespolonych stalowo-betonowych

(Open Access)

DOI: 10.15199/33.2026.09.06

citation/cytuj: Rowiński S. Mechanisms of fatigue cracking in continuous perfobond strip connectors in steel-concrete composite structures. Materiały Budowlane. 2026. Volume 649. Issue 09. Pages 55-60. DOI: 10.15199/33.2026.09.06

The paper presents the mechanism of initiation and propagation of fatigue cracks in continuous strip connectors used in steel-concrete composite structures. Selected results of experimental investigations performed on POST and NPOT specimens as well as on composite beams with PZ-type connectors are discussed. Particular attention was focused on the behaviour of composite beams subjected to bending, since they most accurately reflect the actual stress state of the connectors resulting from the simultaneous action of normal stresses caused by bending and longitudinal shear stresses. It was demonstrated that fatigue cracks initiate in the regions of geometric notches located at the base of the steel teeth, while their further propagation depends on the geometry of the element, the local stress distribution and the manufacturing technology.

W artykule przedstawiono mechanizm inicjacji i propagacji pęknięć zmęczeniowych w ciągłych łącznikach listwowych stosowanych w zespolonych konstrukcjach stalowo- betonowych. Omówiono wybrane wyniki badań elementów typu POST, NPOT oraz belek zespolonych z łącznikami typu PZ. Główną uwagę poświęcono badaniom belek zginanych, ponieważ najlepiej odwzorowują one rzeczywisty stan wytężenia łączników, wynikający z jednoczesnego działania naprężeń normalnych od zginania i naprężeń od ścinania podłużnego. Wykazano, że pęknięcia inicjują się w strefach karbów geometrycznych u podstawy stalowych zębów, a ich dalszy rozwój zależy od geometrii elementu, lokalnego układu naprężeń oraz technologii wykonania.
steel-concrete composite structures; continuous strip connectors; PZ connectors; fatigue; fatigue cracking.

konstrukcje zespolone; ciągłe łączniki listwowe; łączniki PZ; zmęczenie; pękanie zmęczeniowe.
  1. Leonhard F. et al. New advantageous shear connection for composite structures with high fatigue strength, Beton- und Stahlbetonbau, 1987.
  2. Lorenc W. Nośność ciągłych łączników otwartych w zespolonych konstrukcjach stalowo-betonowych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2010.
  3.  Hechler O, LorencW, Seidl G,Viefhues E. Continuous shear connectors in bridge construction, Composite Construction VI Conference, Colorado, 2008.
  4. Seidl G et al. PreCo-Beam: Prefabricated Enduring Composite Beams based on Innovative Shear Transmission, Final Report, European Commission, 2011.
  5.  Zapfe C. Trag- und Verformungsverhalten von Verbundträgern mit Betondübeln, Dissertation, Universität der Bundeswehr München, 2001.
  6.  Lorenc W. Composite Dowels: theWay to the New Forms of Steel-Concrete Composite Structures. In: Synergy of Culture and Civil Engineering – History and Challenges. IABSE SymposiumWrocław 2020,Wrocław, Poland, 7–9 October 2020; pp. 98 – 138.
  7.  Lorenc W, Seidl G, Berthellemy J. The evolution of the shape of composite dowels. Studia Geotechnica et Mechanica. 2022; 44 (4): 296 – 316.
  8.  Lorenc W, Kożuch M. Development of the modified clothoidal (MCL) shape of composite dowels against the background of fatigue and technological issues. Studia Geotechnica et Mechanica. 2024; 46 (2): 91 – 110.
  9.  SeidlG.Behaviour and load bearing capacity of composite dowels in steel-concrete composite girders, Raport PRE nr 4/2009, PolitechnikaWrocławska, 2009.
  10. Berthellemy J, LorencW,MensingerM, Ndogomo J, Seidl G. ZumTragverhalter von Verbunddübeln – Teil 2: Ermüdungsverhalten, Stahlbau, vol. 80, nr 4, 2011.
  11. Dudziński W, Pękalski G, Harnatkiewicz P, Kopczyński A, Lorenc W, KożuchM, Rowiński S. Study on fatigue cracks in steel-concrete shear connection with composite dowels, Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2011; vol. XI, nr 4, s. 839 – 858.
  12.  Rowiński S. Effect of Steel-Cutting Technology on Fatigue Strength of Steel Structures, Materials. 2021, vol. 14, nr 20, art. 6097, s. 1-15.
dr inż. Sławomir Rowiński, Politechnika Wrocławska; Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego
ORCID: 0000-0001-5512-7381

dr inż. Sławomir Rowiński, Politechnika Wrocławska; Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego
ORCID: 0000-0001-5512-7381

Correspondence address: slawomir.rowinski@pwr.edu.pl

Full paper:

DOI: 10.15199/33.2026.09.06

Article in PDF file

Received: 10.03.2026 / Artykuł wpłynął do redakcji: 10.03.2026 r.
Revised: 12.05.2026 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 12.05.2026 r.
Published: 23.09.2026. / Opublikowano: 23.09.2026 r.