background image

1

Composite Construction 

Composite Construction 

Composite Construction 

Composite Construction 

Introduction to 

Introduction to 

composite 

composite 

construction of 

construction of 

buildings

buildings

background image

2

General

General

General

General

These two materials complete one 

These two materials complete one 

another:

another:

Steel

Steel

 

 

and concrete

and concrete

Concrete is efficient in compression and 

Concrete is efficient in compression and 

steel in tension

steel in tension

Concrete encasement restrain steel against 

Concrete encasement restrain steel against 

buckling

buckling

Protection against corrosion and fire

Protection against corrosion and fire

Steel bring ductility into the structure

Steel bring ductility into the structure

background image

3

General

General

General

General

Aspects for using composite 

Aspects for using composite 

structures:

structures:

Architectural

Architectural

Economical

Economical

Functionality

Functionality

Service and Flexibility

Service and Flexibility

Assembly

Assembly

background image

4

Aspects for using composite 

Aspects for using composite 

structures

structures

Aspects for using composite 

Aspects for using composite 

structures

structures

Architectural:

Architectural:

Longer spans

Longer spans

Thinner slabs

Thinner slabs

More slender column

More slender column

More generous opportunities 

More generous opportunities 

for design

for design

background image

5

Aspects for using composite 

Aspects for using composite 

structures

structures

Aspects for using composite 

Aspects for using composite 

structures

structures

Economical:

Economical:

Reduction of height reduces the 

Reduction of height reduces the 

total of the building --> saving 

total of the building --> saving 

area of cladding

area of cladding

Longer spans with the same 

Longer spans with the same 

height 

height 

--> column free rooms

--> column free rooms

Additional storeys with the 

Additional storeys with the 

same total height of building

same total height of building

Quicker time of 

Quicker time of 

erection:

erection:

Saving costs, earlier completion of the 

Saving costs, earlier completion of the 

building

building

Lower financing costs

Lower financing costs

Ready for use earlier thus 

Ready for use earlier thus 

increasing rental income

increasing rental income

background image

6

Aspects for using composite 

Aspects for using composite 

structures

structures

Aspects for using composite 

Aspects for using composite 

structures

structures

Functionality:

Functionality:

Fire protection by using principles of 

Fire protection by using principles of 

reinforced concrete in which the concrete 

reinforced concrete in which the concrete 

protects the steel

protects the steel

background image

7

Aspects for using composite 

Aspects for using composite 

structures

structures

Aspects for using composite 

Aspects for using composite 

structures

structures

Service and building flexibility:

Service and building flexibility:

Adaptable structures

Adaptable structures

Modification during the life of the building

Modification during the life of the building

Modify services without violating the 

Modify services without violating the 

privacy of other occupants

privacy of other occupants

Accommodation of service facilities

Accommodation of service facilities

in the ceiling

in the ceiling

within a false floor

within a false floor

in a coffer box running along the 

in a coffer box running along the 

walls

walls

background image

8

Aspects for using composite 

Aspects for using composite 

structures

structures

Aspects for using composite 

Aspects for using composite 

structures

structures

Assembly:

Assembly:

Working platforms of steel decking

Working platforms of steel decking

Permanent shuttering 

Permanent shuttering 

Reinforcement of profiled steel sheetings 

Reinforcement of profiled steel sheetings 

Speed and simplicity of construction

Speed and simplicity of construction

Quality controlled products ensure greater 

Quality controlled products ensure greater 

accuracy

accuracy

background image

9

Construction methods

Construction methods

Construction methods

Construction methods

Traditionally two counteracting methods of 
construction could be observed both 
connected with special advantages but also 
disadvantages worth mentioning.

Conventional 

Conventional 

concrete 

concrete 

construction method

construction method

Construction in steel

Construction in steel

+

+

 freedom of form and 

 freedom of form and 

shapes

shapes

+

+

 easy to handle

 easy to handle

+

+

 thermal resistance

 thermal resistance

-

-

 

 

 time-consuming 

 time-consuming 

shuttering

shuttering

-

-

 

 

 sensitive on tensile 

 sensitive on tensile 

forces

forces

+

+

 high ratio between 

 high ratio between 

bearing capacity and 

bearing capacity and 

weight

weight

+

+

 prefabrication

 prefabrication

+

+

 high accuracy 

 high accuracy 

-

-

 

 

 low fire resistance

 low fire resistance

-

-

 

 

 need of higher 

 need of higher 

educated personal

educated personal

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10

Construction methods

Construction methods

Construction methods

Construction methods

Composite 

Composite 

Construction

Construction

comparing these two methods a combination of 

comparing these two methods a combination of 

both presents the most economic way

both presents the most economic way

+

+

 higher bearing capacity

 higher bearing capacity

+

+

 higher stiffness 

 higher stiffness 

+

+

 plastic redistribution

 plastic redistribution

background image

11

Construction elements

Construction elements

Construction elements

Construction elements

composite column

floor = beam + slab

composite beam

composite slab

background image

12

Construction elements

Construction elements

Construction elements

Construction elements

Composite slabs

Composite slabs

Reinforced concrete 

Reinforced concrete 

slab

slab

in-situ concrete on shuttering

partially prefabricated slabs

fully prefabricated slabs

background image

13

Construction elements

Construction elements

Construction elements

Construction elements

Slabs

Slabs

Pre-stressed concrete slabs

Pre-stressed concrete slabs

background image

14

Construction elements

Construction elements

Construction elements

Construction elements

Slabs

Slabs

Profile steel sheeting

Profile steel sheeting

Interlock between steel and concrete

Interlock between steel and concrete

frictiona

frictiona

l

l

mechanic

mechanic

al

al

end anchorage

end anchorage

background image

15

Construction elements

Construction elements

Construction elements

Construction elements

Beams

Beams

Conventional and innovative 

Conventional and innovative 

composite beams

composite beams

background image

16

Construction elements

Construction elements

Construction elements

Construction elements

Beams

Beams

Types of shear connectors

Types of shear connectors

background image

17

Construction elements

Construction elements

Construction elements

Construction elements

Columns

Columns

Examples of composite 

Examples of composite 

columns

columns

background image

18

Construction elements

Construction elements

Construction elements

Construction elements

Joints

Joints

Example of vertical shear transfer 

Example of vertical shear transfer 

between beam and column

between beam and column

removed after concreting

bracket with shear connectors

contact piece

weld seam

reinforcement

bracket for the lower flange

shot-fired nails

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19

Examples

Examples

Examples

Examples

Millennium Tower 

Millennium Tower 

(Vienna - Austria)

(Vienna - Austria)

55 storeys

55 storeys

Total height 202 m

Total height 202 m

Total ground floor 38000 m2

Total ground floor 38000 m2

Capital expenditure about 145 million Euro

Capital expenditure about 145 million Euro

Time of erection: 8 months

Time of erection: 8 months

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20

Examples

Examples

Examples

Examples

Millennium Tower 

Millennium Tower 

(Vienna - Austria)

(Vienna - Austria)

Composite columns

Concrete core

Composite Slim floor beams

Concrete slab

42,3 m

Composite frame

42,3 m

3

3

,0

5

 m

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21

Examples

Examples

Examples

Examples

Millennium Tower 

Millennium Tower 

(Vienna - Austria)

(Vienna - Austria)

Total time of erection: 8 month

Total time of erection: 8 month

max. speed 2 to 2.5 storeys per week!

max. speed 2 to 2.5 storeys per week!

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22

Examples

Examples

Examples

Examples

Citibank Duisburg 

Citibank Duisburg 

(Duisburg -  Germany)

(Duisburg -  Germany)

15 storeys

15 storeys

Total height 72 m

Total height 72 m

Total ground floor 14500 m2

Total ground floor 14500 m2

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23

Examples

Examples

Examples

Examples

Parking deck “DEZ” 

Parking deck “DEZ” 

(Innsbruck - Austria)

(Innsbruck - Austria)

4 storeys

4 storeys

Ground dimensions 60 x 30 m

Ground dimensions 60 x 30 m

Max. span length 10.58 m with 

Max. span length 10.58 m with 

26 cm slim floor slab (= l/40)

26 cm slim floor slab (= l/40)

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24

Examples

Examples

Examples

Examples

Parking deck “DEZ” 

Parking deck “DEZ” 

(Innsbruck - Austria)

(Innsbruck - Austria)

Erection of composite columns over 2 storeys

Erection of composite columns over 2 storeys

Assembly of prefabricated concrete 

Assembly of prefabricated concrete 

slabs

slabs

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25

Examples

Examples

Examples

Examples

Parking deck “DEZ” 

Parking deck “DEZ” 

(Innsbruck - Austria)

(Innsbruck - Austria)

Cross section of the slim-floor beam and slab

Cross section of the slim-floor beam and slab

-200 mm concrete slab

-200 mm concrete slab

-60 mm prefabricated concrete 

-60 mm prefabricated concrete 

elements

elements

-steel beam:

-steel beam:

web 165/20 mm

web 165/20 mm

flange 245/40 mm

flange 245/40 mm

-headed studs: 22 mm

-headed studs: 22 mm

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26

Concluding summary

Concluding summary

Concluding summary

Concluding summary

Composite construction is 

Composite construction is 

popular for buildings  because 

popular for buildings  because 

of following aspects:

of following aspects:

Economy

Economy

Architecture

Architecture

Functionality

Functionality

Service and building flexibility

Service and building flexibility

Assembly

Assembly


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