Badania doświadczalne wpływu włókien hybrydowych na zachowanie się belek żelbetowych przy zginaniu

• Autorzy: Shanthi Vengadeshwari R. , Jagannatha Reddy H.N. , Prabhakara R.

Identyfikatory

DOI

10.32047/CWB.2022.27.1.5

Warianty tytułu

EN

Experimental investigation on influence of hybrid fibers in flexural behavior of reinforced concrete beams

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Dodatek włókien jest obiecującym rozwiązaniem, poprawiającym zachowanie belek żelbetowych przy zginaniu. Wpływa na poprawę właściwości tych belek w zakresie obciążenia szczytowego, plastyczności i absorpcji energii. Nieefektywne włókna mono w betonie działają bardzo efektywnie, gdy są połączone poprzez hybrydyzację i przyczyniają się do zwiększenia wytrzymałości. Hybrydyzacja włókien zapewnia poprawę właściwości mieszanki betonowej i stwardniałego betonu. Dla zapewnienia optymalnych właściwości użytkowych ważniejszy jest synergiczny efekt włókien. Wprowadzenie dwóch rodzajów włókien do matrycy betonowej skutecznie mostkuje rysy. W celu zbadania wpływu hybrydyzacji włókien na zginanie, przygotowano belki żelbetowe, przeprowadzono doświadczenia i porównano wyniki z belkami kontrolnymi. W niniejszej pracy zamierzano ocenić i porównać wpływ włókien stalowych i bazaltowych, w postaci mono i hybrydowej, na przebieg zginania, a mianowicie pierwsze obciążenie przy pęknięciu, zachowanie się pod wpływem obciążenia, plastyczność, szerokość pęknięcia i wytrzymałość na zginanie belek żelbetowych. Do oceny właściwości mechanicznych betonu zbrojonego włóknami klasy M40, wybrano udziały objętościowe włókien wynoszące 0,25%, 0,5% i 0,75%. Połączenie włókien bazaltowych z włóknami stalowymi, w znacznym stopniu poprawia właściwości poprzez synergię działania. Na podstawie ogólnej oceny właściwości mechanicznych ustalono, że połączenie włókien bazaltowych i stalowych w ilości odpowiednio 0,25% i 0,75%, dało najlepsze wyniki. Optymalne udziały objętościowe tych włókien zastosowano do wykonania belek. Tam, gdzie było to możliwe, wyniki prób zginania były weryfikowane z normami indyjskimi.

EN

Addition of fiber is a promising solution, to enhance the flexural behaviour of reinforced cement concrete [RCC] beams. It improves the peak load, ductility and energy absorption characteristics of RCC. Ineffective mono fibers in the concrete perform very effective, when combined through the hybridization and contribute towards the strength. Fiber hybridization offers appreciable improvement in fresh and hardened properties of concrete. To achieve optimum performance, synergetic effect of fibers is more important. Incorporation of two fibers in concrete matrix, bridges the cracks effectively. Hence to investigate the effect fiber hybridization in the flexural performance, RCC beams were cast, experimented and the results were compared with the control beams. In the present study, it is intended to evaluate and compare the impact of steel and basalt fibers in mono form and hybrid form, on the flexural parameters such as first crack load, load response behaviour, ductility, crack width and flexural strength of RCC beams. To evaluate the mechanical properties of M40 grade fiber reinforced concrete, volume fractions chosen were 0.25%, 0.5% and 0.75%.Comparatively addition of basalt fibers with steel fibers, improves synergetic response to a considerable extent. From overall assessment of the mechanical properties, it was established that the combination of basalt and steel fibers at 0.25% and 0.75% respectively, produced optimum results. Optimum volume fraction of fibers identified is used in the casting of RCC beams. Wherever possible, flexural parameters were cross checked, with Indian Standards.

Słowa kluczowe

PL

włókno mono; włókno hybrydowe; belka żelbetowa; właściwości mechaniczne; zginanie; włókno bazaltowe; włókno stalowe; udział objętościowy

EN

mono fibre; hybrid fibre; mechanical properties; flexural; basalt fiber; steel fiber; volume fraction

• Wydawca: Fundacja Cement, Wapno, Beton
• Czasopismo: Cement Wapno Beton
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 27, nr 1
• Strony: 59--70
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Shanthi Vengadeshwari R.

• Department of Civil Engineering, Dayananda Sagar College of Engineering, Bangalore, Karnataka, India

• https://orcid.org/0000-0002-5510-9383

autor

Jagannatha Reddy H.N.

• Department of Civil Engineering, Bangalore Institute of Technology, Bangalore, Karnataka, India

• https://orcid.org/0000-0002-2681-0357

autor

Prabhakara R.

• BGI & Principal BRCE, Bangalore, Karnataka, India

• https://orcid.org/0000-0002-3999-0975

Bibliografia

• 1. R. Shanthi Vengadeshwari, H. N. Jagannatha Reddy, Fibers in Structural Concrete - A Critical Review. Int. J. Mod. trends Eng. Res. 3(9), 16-20 (2016).
• 2. R. Shanthi Vengadeshwari, H. N. Jagannatha Reddy, Comparative investigation on effect of fibers in the flexural response of post tensioned beam. Asian J. Civ. Eng. 20(4), 527–536 (2019). doi: https://doi.org/10.1007/s42107-019-00121-5.
• 3. R. N. Swamy, Fiber-reinforced cement and concrete: Prospects and challenges. Indian Concr. J. 70(10), 517-518 (1996).
• 4. J. Branston, S. Das, S. Y. Kenno, C. Taylor, Mechanical behaviour of basalt fibre reinforced concrete. Constr. Build. Mater. 124, 878-886 (2016). doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.08.009.
• 5. P. R. Ramakrishnan V. A new construction material, non-corrosive basalt bar reinforced concrete Special Publication. Spec. Publ., 229, 253-270 (2005).
• 6. C. T. D. P. Dias, Fracture toughness of geopolymeric concretes reinforced with basalt fibers. Cem. Concr. Compos. 27(1), 49-54 (2005).
• 7. T. Ayub, Mechanical properties of high-performance concrete reinforced with basalt fibers. Proceedia Eng. 77, 131-139 (2014).
• 8. M. Shukla, Behavior of Reinforced Concrete Beams with Steel Fibres under Flexural Loading. Int. J. Earth Sci. Eng. 4(6), 843-846 (2011).
• 9. W. Kim, Evaluation of flexural strength prediction of reinforced concrete beams with steel. J. Struct. Integrity Maint. 1(4), 156-166 (2016).
• 10. H. A. Elsharkawy, T. Elafandy, A. W. EL-Ghandour, and A. A. Abdelrahman, Behavior of post-tensioned fiber concrete beams. HBRC J. 9(3) 216-226 (2013). doi: https://doi.org/10.1016/j.hbrcj.2013.08.006.
• 11. P. Iyer, S. Kenno, and S. Das, Mechanical Properties of Fiber-Reinforced Concrete Made with Basalt Filament Fibers. J. Mater. Civ. Eng. 27, 4015015 (2015). doi: https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0001272.
• 12. A. L. Paul Archbold, Ana Caroline da Costa Santos, The Influence of Basalt Fibres on the Mechanical Properties of Concrete. Civil Eng. Res. Ireland 2016, 1-5 (2016).
• 13. A. B. Kizilkanat, N. Kabay, V. Akyüncü, S. Chowdhury, A. H. Akça, Mechanical properties and fracture behavior of basalt and glass fiber reinforced concrete: An experimental study. Constr. Build. Mater. 100, 218-224 (2015). doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.10.006.
• 14. P.A. Patel, A.K. Desai, J.A. Desai, Evaluation of engineering properties for polypropylene fiber reinforced concrete. Int. J. Adv. Eng. Techn. 3(1), 42-45 (2013).
• 15. A. S. Parveen, Structural behavior of fibrous concrete using polypropylene fibers, Int. J. Mod. Eng. Res. 3, 1279-1282 (2013).
• 16. T. A. Söylev, T. Özturan, Durability, physical and mechanical properties of fiber-reinforced concretes at low-volume fraction. Constr. Build. Mater. 73, 67-75 (2014). doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.09.058.
• 17. M. Ramappa Prabhakara K.U., R. Muthu, Investigations on ultimate flexural strength and ductility behaviour of HSC beams,” Indian Concr. J. 10(80), 40-50 (2006).
• 18. J. C. M. Ho, A. K. H. Kwan, H. J. Pam. “Effects of using high-strength concrete on flexural ductility of reinforced concrete beams. HKIE Trans. Hong Kong Inst. Eng. 9(1), 14-21 (2002). doi: https://doi.org/10.1080/1023697X.2002.10667863.
• 19. J. A. Apeh and O. G. Okoli, Evaluation of Ductility Index of Concrete Beams Reinforced with Rebars Milled from Scrap Metals. Concr. Res. Lett. 7(2), 56-68 (2016).
• 20. T.M. Almusallam, H.M. Elsanadedy, Y.A.Al-Salloum, Effect of longitudinal steel ratio on the behaviour of RC beams strengthened with FRP Composites. J. Compos. Constr. 19(1), 04014028 (2015).