Effect of shear reinforcement ratio on the shear capacity of GFRP reinforced concrete beams

• Autorzy: Szczech Damian , Kotynia Renata

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2021.136481

Warianty tytułu

PL

Wpływ stopnia zbrojenia poprzecznego na nośność ścinania belek zbrojonych prętami GFRP

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents results of experimental tests carried out on concrete beams reinforced with glass fibre polymer reinforced (GFRP) bars, which have become recently one of the main substitutes for traditional steel reinforcement. GFRP bars were used in this research as the longitudinal and transverse reinforcement. An objective of the study was to investigate the influence of the shear reinforcement ratio on the shear capacity of GFRP reinforced concrete beams in comparison with the corresponding beam without shear reinforcement. Single-span, simply-supported T-section beams reinforced in flexure with 5 GFRP bars of 25 mm diameter were reinforced in shear with closed GFRP stirrups of 8 mm diameter applied in three variable spacings: 250 mm, 200 mm and 120 mm. The analysis of test results, failure modes and shear capacity is discussed in the paper in respect to investigated parameters.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych przeprowadzonych na betonowych belkach zbrojonych prętami z włókna szklanego GFRP (Glass Fibre Reinforced Polymer), które w ostatnim czasie stały się jednym z głównych zamienników tradycyjnego zbrojenia stalowego. Celem badań była analiza wpływu stopnia zbrojenia poprzecznego na nośność na ścinanie belek żelbetowych zbrojonych GFRP w porównaniu z belką bez zbrojenia na ścinanie. Zastosowano trzypunktowy schemat obciążenia belek o smukłości ścinania (a/d) równym 3,15 co klasyfikuje belki jako smukłe, bez występowania efektu łukowego podczas ścinania. Analizie poddano jednoprzęsłowe belki o przekroju teowym (beff = 650 mm, bw = 250 mm, hf = 80 mm, htot = 400 mm) o rozpiętości w osiach podpór 1800 mm. Obciążenie skupione przyłożono w odległości 1050 mm od podpory. Zbrojenie podłużne składało się z 5 prętów GFRP o średnicy 25 mm (stopień zbrojenia poprzecznego ρl = 2,91%). Zbrojenie poprzeczne zastosowano w formie zamkniętych strzemion GFRP o średnicy 8 mm w trzech różnych rozstawach: sf = 250 mm, 200 mm and 120 mm, odpowiadające odpowiednio trzem stopniom zbrojenia poprzecznego ρs: 0,16%, 0,20% i 0,33%. W celu porównania wpływu rozstawu strzemion na nośność belek na ścinanie zbadano element referencyjny bez zbrojenia poprzecznego.

Słowa kluczowe

EN

shear capacity; GFRP bar; concrete beam; failure mode; strain; shear reinforcement; reinforcement ratio

PL

nośność na ścinanie; pręt GFRP; belka betonowa; mechanizm zniszczenia; odkształcenie; stopień zbrojenia; zbrojenie poprzeczne

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 67, nr 1
• Strony: 425--437
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Szczech Damian

• Lodz University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Architecture and Environmental Engineering, Łódź, Poland

autor

Kotynia Renata

• Lodz University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Architecture and Environmental Engineering, Łódź, Poland

Bibliografia

• 1. ACI Committee 440, Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with FRP Bars, ACI 440.1R-06, no. May. ACI (American Concrete Institute), 2006, pp. 1-97.
• 2. CNR-DT 203/2006, Guide for design and construction of concrete structures reinforced with fiber-reinforced polymer bars. Rome, Italy, 2006.
• 3. C. S. Association, CAN/CSA S806-12 Design and construction of building components with fibre reinforced polymers. Toronto, Canada, 2012.
• 4. Nagasaka, Tomoya, Hiroshi Fukuyama, and Masamaru Tanigaki. "Shear performance of concrete beam reinforced with FRP stirrups." Special publication 138 (1993): 789-812.
• 5. Tottori, S., and H. Wakui. "Shear capacity of RC and PC beams using FRP reinforcement." Special Publication 138 (1993): 615-632.
• 6. Zhao, W., K. Maruyama, and H. Suzuki. "Shear behavior of concrete beams reinforced by FRP rods as longitudinal and shear reinforcement." RILEM PROCEEDINGS. CHAPMAN & HALL, 1995.
• 7. Nakamura, Hikaru, and Takeshi Higai. "Evaluation of shear strength of concrete beams reinforced with FRP." Doboku Gakkai Ronbunshu 1995.508 (1995): 89-100.
• 8. El-Sayed AK, El-Salakawy EF, Benmokrane B (2006a) “Shear capacity of high-strength concrete beams reinforced with FRP bars”. ACI Structural Journal 103(3):383-389
• 9. Nehdi M, El Chabib H, Aly Said A. (2007) “Proposed shear design equations for FRP-reinforced concrete beams based on genetic algorithms approach”. ASCE J Mater Civ Eng 19(12):1033-1042
• 10. Josef Hegger, Jorg Niewels, Martin Kurth. “Shear analysis of concrete members with Fiber-Reinforced Polymers (FRP) as internal reinforcement”. FRPRCS-9 Sydney, Australia, July 2009
• 11. Ehab A. Ahmed, Ehab F. El-Salakawy, Brahim Benmokrane. „Shear Performance of RC Bridge Girders Reinforced with Carbon FRP Stirrups” Journal of Bridge Engineering ASCE (2010)
• 12. El-Sayed AK, El-Salakawy, and Brahim Benmokrane. “Shear strength of one-way concrete slabs reinforced with FRP”. ASCE J Compos Constr 9(2):147-157. 2005
• 13. Ahmed EA, El-Salakawy EF, Benmokrane B (2010) “Performance evaluation of glass fiber-reinforced polymer shear reinforcement for concrete beams. ACI Structural Journal 107(1): 53-62

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).