Shear Capacity and Residual Strengths of Steel Fibre Reinforced Waste Sand Concrete (SFRWSC)

• Autorzy: Głodkowska Wiesława , Lehmann Marek

Warianty tytułu

PL

Nośność na ścinanie i wytrzymałości resztkowe fibrokompozytu na bazie piasków odpadowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article presents calculation results for shear capacity which were obtained using SFRWSC's residual strengths in accordance with fib Model Code and RILEM standards. Shear capacity was calculated in two variants: for constant cross-section of a specimen and for constant ratio of flexural reinforcement. The article also presents residual strength test results for SFRWSC with varying steel fibre content and shows the influence of fibre content on the composite's residual strengths. It has been proved that SFRWSC, which is an ecological composite and whose properties are similar or better than those of ordinary concrete, can be useful in the production of structural elements with regard to shear capacity. Additionally, one has observed that SFRWSC's strength characteristics, which are used in structural design, are determined more accurately in fib Model Code than in RILEM standard. Furthermore, the issue of minimum conventional shear reinforcement should be emphasized as RILEM recommendation sets no conditions for reducing or omitting this reinforcement.

PL

W artykule przedstawiono wyniki obliczeń nośności na ścinanie przy zastosowaniu wytrzymałości resztkowych analizowanego materiału wg fib Model Code i RILEM. Obliczenia nośności na ścianie wykonano w dwóch wariantach: przy stałym przekroju elementu oraz przy stałym stopniu zbrojenia na zginanie. Zaprezentowano także wyniki badań wytrzymałości resztkowych dla fibrokompozytu o różnej zawartości włókien stalowych wytworzonego na bazie piasków odpadowych takiego fibrokompozytu. Przedstawiono wpływ zawartości zbrojenia rozproszonego na jego wytrzymałości resztkowe. Wykazano, że opracowany ekologiczny fibrokompozyt na bazie piasków odpadowych, którego właściwości są zbliżone lub lepsze niż betonu zwykłego, może być przydatny do wykonywania elementów konstrukcyjnych w aspekcie nośności na ścinanie. Ponadto stwierdzono, że norma fib Model Code bardziej wnikliwie niż norma RILEM określa cechy wytrzymałościowe fibrokompozytu, które następnie wykorzystuje się do wymiarowania elementów konstrukcyjnych. Dodatkowo należy podkreślić kwestię minimalnego zbrojenia konwencjonalnego na ścinanie. Rekomendacja RILEM nie wskazuje żadnych warunków zredukowania bądź pominięcia tego zbrojenia.

Słowa kluczowe

EN

steel fibre reinforced concrete; waste sand; residual strength; shear capacity

PL

fibrokompozyt; piasek odpadowy; wytrzymałość resztkowa; nośność na ścinanie

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2019
• Tom: Tom 21, cz. 2
• Strony: 1405--1426
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Głodkowska Wiesława

• Koszalin University of Technology, Poland

autor

Lehmann Marek

• Koszalin University of Technology, Poland

Bibliografia

• 1. Arnau, O., Molins, C. (2011). Experimental and analytical study of the structural response of segmental tunnel linings based on an in situ loading test. Part 1: Test configuration and execution. Tunnelling and Underground Space Technology, 26, 764-777.
• 2. Arnau, O., Molins, C. (2011). Experimental and analytical study of the structural response of segmental tunnel linings based on an in situ loading test. Part 2: Numerical simulation. Tunnelling and Underground Space Technology, 26, 778-788.
• 3. Bank, L.C. (2009). A model specification for fiber reinforced non-participating permanent formwork panels for concrete bridge deck construction. Construction and Building Materials, 23, 2664-2677.
• 4. Czarnecki, L., Kudrowski, W. (2007). Tendencje kształtujące przyszłość betonu. Budownictwo, Technologie, Architektura, 37, 50-55.
• 5. Ding, Y, Kusterle, W. (2000). Compressive stress-strain relationship of steel fibre-reinforced concrete at early age, Cement and Concrete Research, 30, 1573-1579.
• 6. EN-1992-1-1. 2004. Eurocode 2:Design of concrete structures – Part 1-1: General rules and rules for buildings.
• 7. Głodkowska, W., Kobaka, J. (2010). Modelling of properties and distribution of steel fibres within a fine aggregate concrete, Construction and Building Materials, 44, 646-653.
• 8. Głodkowska, W., Laskowska-Bury, J. (2015). Waste Sands as a Valuable Aggregates to Produce Fibre-composites, Rocznik Ochrona Środowiska, 17, 507-525.
• 9. Instruction ITB 194/98, (1998) Tests of mechanical properties of concrete on elements made in forms, Building Research Institute, Warszawa, (Polish Standard)
• 10. Jasiczak, J., Wdowska, W., Rudnicki, T. (2008) Betony ultra wysokowartościowe. Właściwości, technologie, zastosowania. Wydawnictwo Polskiego Cementu, Kraków
• 11. Kaushik, S.K., Gupta, V.K., Tarafdar, N.K. (1987). Behaviour of Fiber Reinforced Concrete Beams in Shear, Proceeding of the International Symposium of Fibre Reinforced Concrete, 16-19, 133-149.
• 12. Model Code 2010. First complete draft.Bulletin 55.International Federation for Structural Concrete (fib).Lausanne, Switzerland
• 13. Narayanan, R, Darwish, I.Y.S. (1987) "Use of Steel Fibers as Shear Reinforcement", ACI Structural Journal, 84, 216-227.
• 14. Neville A. M. (2000). Properties of concrete, Kraków, Arkady.
• 15. Piekarski, J., Piecuch, T., Dąbrowski, J. (2008) Oczyszczanie ścieków przemysłowych z produkcji gazobetonu, Rocznik Ochrona Środowiska, 10.
• 16. PN-86/B-06712. Mineral aggregates for concrete.
• 17. PN-EN 12390-7:2009, Testing hardened concrete. Density of hardened concrete.
• 18. PN-EN 12390-6:2011, Testing hardened concrete. Tensile splitting strength of test specimens.
• 19. PN-EN 12350-3:2009, Testing fresh concrete. Vebe test.
• 20. PN-EN 13892-3;2005-02, Methods of test for screed materials.
• 21. PN-EN 14651, 2005. Test method for metallic fibered concrete - measuring the flexural tensile strenght (limit of proportionality (LOP), residual).
• 22. RILEM TC - 162 - TDF (2003). Test and design methods for steel fibre reinforced concrete, Materials and Structures, 36, 560-567.
• 23. Roberts, T.M., Ho, N.L. (1982). Shear Failure of Deep Fibre Reinforced Concrete Beams, The International Journal of Cement Composites and Lightweight Concrete, 4, 145-152.
• 24. Salehian, H., Barros, J.A.O. (2015). Assessment of the performance of steel fibre reinforced self-compacting concrete in elevated slabs, Cement and Concrete Composites, 55, 268-280.
• 25. Schimmelpfennig, K, Borgerhoff, M. (1995). Development and application of a material law for steel-fibre-reinforced concrete with regard to its use for pre-stressed concrete reactor vessels, Nuclear Engineering and Design, 156, 181-188.
• 26. Sevil, T., Baran, M., Bilir, T., Canbay, E. (2011). Use of steel fiber reinforced mortar for seismic strengthening, Construction and Building Materials, 25, 892-899.
• 27. Shakya, K. (2012). Application of steel fibers in beam–column joints of rigid-framed railway bridges to reduce longitudinal and shear rebars. Construction and Building Materials, 27, 482-489.
• 28. Sukontasukkul, P. (2010). Post-crack (or post-peak) flexural response and toughness of fiber reinforced concrete after exposure to high temperature, Construction and Building Materials, 24, 1967-1974.
• 29. Swamy, R.N, Bahia, H.M. (1985). The Effectiveness of Steel Fibers as Shear Reinforcement, Concrete International, 7, 35-40.
• 30. Tso-Liang, T. (2008). Development and validation of numerical model of steel fiber reinforced concrete for high-velocity impact, Computational Materials Science, 42, 90-99.
• 31. Uygunoǧlu, T. (2008). Investigation of microstructure and flexural behavior of steel-fiber reinforced concrete, Materials and Structures, 41, 1441-1449.
• 32. Wang, Z.L., Wu, L.P., Wang, J.G. (2010). A study of constitutive relation and dynamic failure for SFRC in compression, Construction and Building Materials, 24, 1358-1363.
• 33. Yazici, S., Inan, G., Tabak, V. (2007). Effect of aspect ratio and volume fraction of steel fiber on the mechanical properties of SFRC, Construction and Building Materials, 21,1250-1253.
• 34. Zhi-Liang, W. (2008). Stress-strain relationship of steel fiber-reinforced concrete under dynamic compression, Construction and Building Materials, 22, 811-819.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).