Identyfikatory
Warianty tytułu
Wpływ przyczepności zbrojenia podłużnego GFRP na mechanizmy niszczenia belek bez strzemion
Języki publikacji
Abstrakty
The aim of the paper is to investigate the shear failure mechanisms in T-shape, single span and simply supported beams exclusively reinforced with longitudinal glass fiber reinforced polymer (GFRP) bars. Usually the critical shear crack in RC beams without stirrups develops through the theoretical compression strut reducing the shear strength following the shear failure. The main parameter affecting the crack pattern and the shear strength of the beams is the shear slenderness. However, the test results presented in the paper indicated the new arching effect due to the bond losing between the GFRP flexural reinforcement and concrete. This failure mode revealed unexpected critical crack pattern and failure mode. The research of concrete beams flexurally reinforced with GFRP bars without stirrups indicated two failure modes: typical shear-compression and a new one leading by the bond losing between the ordinary reinforcement and concrete.
Zjawisko przyczepności zapewnia w zginanych elementach żelbetowych na przekazanie naprężeń rozciągających z betonu na zbrojenie podłużne. Powstanie rysy powoduje obniżenie naprężeń rozciągających w jej bliskim sąsiedztwie, stąd pojawienie się kolejnej rysy możliwe jest tylko w pewnej odległości od rysy już istniejącej (z j. angielskiego „primary crack”). Zwykle w elementach zginanych bez zbrojenia poprzecznego na odcinku ścinania, rysy ukośne rozwijają się w miarę wzrostu obciążenia wzdłuż całej długości odcinka ścinania, a w końcowym etapie ukośna rysa niszcząca rozwija się wzdłuż teoretycznego krzyżulca ściskanego i zaburza bezpośrednie przekazywanie siły ściskającej na podporę. Podstawowym parametrem wpływającym na sposób rozwoju tej rysy poprzez teoretyczny krzyżulec ściskany jest smukłość ścinania (a/d). Badania Leonhardta i Walthera prowadzone na belkach ze zbrojeniem gładkim wykazały istotny wpływ przyczepności zbrojenia podłużnego do betonu na położenie rysy krytycznej oraz na ostateczny mechanizm niszczenia (nietypowy dla elementów żelbetowych z podłużnym zbrojeniem żebrowanym o dobrej przyczepności do betonu). Leonhardt i Walther badali belki o smukłości ścinania 2,77, o tym samym przekroju i stopniu zbrojenia na zginanie, bez zbrojenia poprzecznego, różniące się jedynie typem podłużnego zbrojenia stalowego. Belki zbrojone prętami gładkimi uzyskały zaskakująco wysoką nośność na ścinanie (o 72% wyższą) niż belki ze zbrojeniem żebrowanym. Wyjaśnienie tej różnicy w nośności i zarysowaniu obu belek należy upatrywać w rozwoju rysy krytycznej, która w belkach ze zbrojeniem żebrowanym przecięła teoretyczny krzyżulec ściskany, zmniejszając tym samym zdolność bezpośredniego przekazania siły na podporę. Natomiast w elemencie zbrojonym stalą gładką, na krótko po zarysowaniu na zginanie, doszło do utraty przyczepności zbrojenia podłużnego do betonu. W ten sposób po utracie przyczepności całego zbrojenia rozciąganego dobrze zakotwionego na podporach ukształtował się belce mechanizm łukowo-ściągowy. Wyniki badań Leonhardta i Walthera zainspirowały autorki do podobnej analizy wpływu przyczepności w prezentowanych w pracy badaniach własnych. Przedstawione elementy były częścią szerszego programu badawczego, jednak do niniejszej analizy wybrano jedynie 12 elementów o przekroju teowym (beff=400 mm, bw=150 mm, hf=60 mm, htot= 400 mm) i rozpiętości w osiach podpór 1800 mm, które uległy zniszczeniu ścinająco-ściskającemu oraz zniszczeniu związanemu z utratą przyczepności. Belki obciążano siłą skupioną położoną w odległości 1100 mm od osi podpory, co przekładało się na smukłość ścinania od 2,90 do 3,09 (w zależności od wysokości użytecznej zmiennej z uwagi na położenie zbrojenia podłużnego). Główne zbrojenie wykonano z prostych odcinków prętów GFRP o średnicach 12 mm i 18 mm. Wszystkie pręty zakotwiono w stalowych skrzynkach wypełnionych zaprawą klejową. Zbrojenie górne stanowiły dwa pręty GFRP o średnicy 10 mm połączone krótkimi poprzecznymi prętami o średnicy 6 mm, ułożonymi w półce przekroju teowego w rozstawie 210 mm. Przeciwległą strefę przypodporową belki zabezpieczono przed zniszczeniem na ścinanie poprzez zastosowanie silnego zbrojenia poprzecznego, które stanowiły stalowe strzemiona z prętów o średnicy 8 mm oraz stalowe pręty odgięte o średnicy 14 mm.
Czasopismo
Rocznik
Tom
Strony
269--283
Opis fizyczny
Bibliogr. 10 poz., il., tab.
Twórcy
autor
- Lodz University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Architecture and Environmental Engineering, Łódź, Poland
autor
- Lodz University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Architecture and Environmental Engineering, Łódź, Poland
Bibliografia
- 1. S. Campana, M. Fernández Ruiz, A. Anastasi, A. Muttoni, „Analysis of shear-transfer actions on one-way RC members based on measured cracking pattern and failure kinematics”, Magazine of Concrete Research 65(6): 386–404, 2013.
- 2. F. Cavagnis, M. Fernández Ruiz, A. Muttoni, „Shear failures in reinforced concrete members without transverse reinforcement: An analysis of the critical shear crack development on the basis of test results”, Engineering Structures 103: 157–173, 2015.
- 3. CEB-fib, „Bond of reinforcement in concrete. Bulletin 10”, 2000.
- 4. European Committee for Standardization (CEN), EN 206 2013. Concrete — Specification, performance, production and conformity, 2013.
- 5. International Organization for Standardization (ISO), „10406-1. Fibre-reinforced polymer (FRP) reinforcement of concrete Test methods Part 1: FRP bars and grids”, 2015.
- 6. G. Kani, „The Riddle of Shear Failure and its Solution”, ACI Journal Proceedings 61(4): 441–468, 1964.
- 7. M. Kaszubska, R. Kotynia, J. A. O. Barros, H. Baghi, „Shear behavior of concrete beams reinforced exclusively with longitudinal glass fiber reinforced polymer bars: Experimental research”, Structural Concrete 19(1): 152–161, 2017
- 8. F. Leonhardt, R. Walther, „Shear Tests on Beams With and Without Shear Reinforcement”, Deutscher Ausschuss für Stahlbeton 151: 1-83, 1962.
- 9. A. Marí, J. Bairán, A. Cladera, E. Oller, C. Ribas, „Shear-flexural strength mechanical model for the design and assessment of reinforced concrete beams”, Structure and Infrastructure Engineering 11: 1399-1419, 2015.
- 10. A. Muttoni i M. F. Ruiz, „Shear strength of members without transverse reinforcement as function of critical shear crack width”, ACI Structural Journal 105(2): 163-172, 2008.
Uwagi
Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-44257976-c55a-428c-a587-c3d102847447
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.