Some results of experimental research on bond in reinforced concrete members

• Autorzy: Pędziwiatr J. J. , Jankowski L. J.

Warianty tytułu

PL

Wybrane rezultaty badań nad przyczepnością betonu do zbrojenia w elementach żelbetowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Intensive studies and experimental research on bond, which have been carried from early 70, have not lead to significant results. In engineering practices and national codes, still exist recommendations based on researches from early 70 or even older. The main source of that situation is fact that most experiments were conducted on RILEM recommended specimens with a very short embedded length and under axial tension. Such research are relatively cheap and easy to carry but their results cannot be used in concrete structures analysis. Too short development length leads to unrealistic values of both slips and bond stresses caused by effect of strain concentration and a slip of free bar end. At the other hand, their length cannot allow to create internal cracks, which play very important role in forces transfer from a bar to surrounding concrete. Our own research were carried mainly on eccentric tension members that have length, which allow arising of several cracks. A shape of cross-section and such arrangement of bars position that they were faced with a specimen edge, make possibility to direct measurement of steel and concrete strains. Elastooptical surfaces glued to different parts of specimens allow observing changes in strains distribution on large areas and discovering some phenomenon, which can hardly be seen using classical methods. Thanks to research, it was possible to explain some problems of crack creation and development and of forces transfer from a bar to concrete. It was confirmed that internal cracks play an important role in states of deformation and cracking for members under axial and eccentric tension, which are reinforced with deformed bars. Research allow reliable explanation sources of such phenomenon as a very large variation of crack width and spacing values. Also non uniform concrete strain distribution in perpendicular cross-section in axially tensioned member, can be explain. Research confirmed theoretical model presented earlier very well and allow extending and improving it.

PL

Intensywne badania nad zjawiskiem przyczepności pomiędzy betonem i stalą prowadzone od kilkudziesięciu już lat nie przyniosły znaczących rezultatów. Ta negatywna opinia dotyczy w szczególności braku nowych propozycji i rozwiązań w sferze zaleceń normowych lub innych rozwiązań praktycznych. Dominują zalecenia mające swe źródło w pracach prowadzonych w latach 70 i wcześniejszych ubiegłego wieku. Za główną przyczynę tego stanu rzeczy należy uznać zdominowanie badań przez koncepcję zalecającą badania na osiowo rozciąganych próbkach o bardzo krótkim odcinku, gdzie występuje współdziałanie stali i betonu. Takie badania są stosunkowo proste w realizacji i tanie, ale uzyskane z nich rezultaty nie mogą stanowić podstawy do wiarygodnej analizy rzeczywistych zarysowanych elementów żelbetowych. Zbyt mała długość odcinka przyczepności prowadzi do zjawiska koncentracji odkształceń, poślizgów swobodnego końca pręta i w konsekwencji do zawyżonych wartości zarówno poślizgu jak i naprężeń przyczepności. W rzeczywstej konstrukcji zjawiska takie nie występują. Z drugiej strony takie próbki są zbyt krótkie, aby mogły pojąwić się w nich rysy wewnętrzne odgrywające bardzo istotną rolę w kształtowaniu się przyczepności. Własne badania przeprowadzono na tak zaprojektowanych elementach (w większości mimośrodowo rozciąganych), aby mogło w nich powstać kilka rys. Kształt przekroju elementu i usytuowanie sfrezowanego zbrojenia przy jego krawędzi umożliwiły bezpośrednie pomiary odkształceń w stali i w betonie oraz dodatkowo śledzenie rozwoju stanu zarysowania. Dodatkowo wykorzystano metody elastooptyczne. Dzięki nim w sposób ciągły można było obserwować zmiany odkształceń na dużych powierzchniach elementów i wkrywać zjawiska, które w klasyczny sposób są trudne do śledzenia. Tak zaprojektowane elementy dużo lepiej modelują strefę rozciągania niż klastczne próbki o bardzo małej długości. Dzięki badaniom można było wyjaśnić wiele problemów związanych z procesem tworzenia się rys i transferu sił ze zbrojenia na beton. Potwierdzona została kluczowa rola rys wewnętrznych w kształtowaniu się przyczepności w odniesieniu do elementów osiowo i mimośrodowo rozciąganych zbrojonych stalą żebrowaną. Badania pozwoliły wiarygodnie ustosunkować się do źródeł takich zjawisk jak występujące bardzo duże rozrzuty wartości szerokości i rozwarcia rys oraz zróżnicowanie odkształceń w betonie w przekroju prostopadłym osiowo rozciąganych elementów. Badania pozytywnie zweryfikowały i poszerzyły wyniki uzyskane we wcześniej zaproponowanym modelu teoretycznym.

Słowa kluczowe

EN

concrete; bond; experiments; cracking; internal cracks; photoelastic coating

PL

badanie; przyczepność; beton; zbrojenie; element żelbetowy; rysa

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 53, nr 1
• Strony: 37--55
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., il.

Twórcy

autor

Pędziwiatr J. J.

autor

Jankowski L. J.

• Institute of Building Engineering, Wrocław University of Technology, Wrocław, Poland,

Bibliografia

• 1. Bond in concrete, Proceedings, P.Bartos, [Ed.], Applied Science Publishers, London 1982.
• 2. International Conference on Bond in Concrete, Proceedings, Riga 1992.
• 3. Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-02) and Commentary (ACI 318R-02), American Concrete Institute 2002.
• 4. Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-1: General rules and rules for building. EN 1992-1-1:2004:E
• 5. H. KIMURA, J. JIRSA, Effects of bar deformation and concrete strength on bond of reinforcing steel to concrete, pp 1-100 to 1-109, Proceedings, International Conference on Bond in Concrete, Riga, Oct. 1992.
• 6. S. SORETZ, H. HÖLZENBEIN, Influence of rib dimension of reinforcing bars on bond and bendability, ACI Journal, 111-125, January 1979.
• 7. R. ESFAHANI, V. RANGAN, Local bond strength of reinforcing bars in normal strength and high-strength concrete, ACI Structural Journal, 95, 2, 96-106, March-April 1998.
• 8. B. HAMAD, M. ITANI, Bond strength of reinforcement in high-performance concrete: The role of silica fume, casting position, and superpliasticizer dosage, ACI Materials Journal, 95, 5, 499-511, September-October 1998.
• 9. S. MORITA, S. FUJII, Bond capacity of deformed bars due to splitting of surrounding concrete, Proceedings, International Conference Bond in Concrete, Applied Science Publishers, 331-341, London 1982.
• 10. O. JIRSA et al, Effect of casting position on bond, Proceedings, International Conference Bond in Concrete, Applied Science Publishers, 300-307, London 1982.
• 11. G. BALAZS, R. ELIGEHAUSEN, Cracking behavior under non-monotonic loading, Proceedings, International Conference on Bond in Concrete, Riga, Oct., 7-29, 7-38, 1992.
• 12. ACI Committee 408, State-of the-art-report: Bond under cyclic loads, ACI Materials Journal, 88, 6, 669-673, November-December 1991.
• 13. J. PEDZIWIATR, The new model for cracking analysis of tension reinforced members, Archives of Civil Engineering, 42, l, 1996.
• 14. RILEM/CEB/FIP, Recommendations on reinforcement steel for reinforced concrete, Revised edition of RC6 Bond test for reinforcement steel: (2). Pull-out test. CEB News, 73, May 1983.
• 15. S. MIRZA, J. HOUDE, Study of bond stress-slip relationships in reinforced concrete, ACl Journal, 19-46, January 1979.
• 16. D. H. JIANG, S. P. SHAH, A. T. ANDONIAN, Study of transfer of tensile forces by bond, ACl Journal, 251-259, May-June 1984.
• 17. J. PEDZIWIATR, J. HOLA, D. STYŚ, Study of the transfer of tensile forces by bond in eccentric reinforced concrete members, 13th ECF, 137-144, San Sebastian 2000.
• 18. L. JANKOWSKI, J. PĘDZIWIATR, D. STYŚ, Some problems of researches on bond in reinforced concrete members [in Polish], 18th Symposium on Experimental Mechanics of Solids, 217-222, 1998.
• 19. T. TASSIOS, E. KORONEOS, Local bond-slip relationships by means of the Moiré method, ACl Journal, 27-34, January-February 1984.
• 20. R. TEPFERS, P. OLSSON, Ring tests for evaluation of bond properties of reinforcing bars, 1-89, 1-99, Proceedings, International Conference on Bond in Concrete, Riga, Oct. 1992.
• 21. A. H. NILSON, Internal measurement of bond slip, ACl Journal, 439-441, July 1972.
• 22. Ch. K. KANKAM, Relationship of bond stress, steel stress, and slip in reinforced concrete, Journal of Structural Engineering, 79-85, January 1997.
• 23. G. Russo, F. ROMANO, Cracking response of RC members subjected to uniaxial tension, Journal of Structural Engineering, 1172-1190, May 1992.
• 24. J. PEDZIWIATR, Cracking behaviour of eccentric tension concrete members, Proc., 3rd Int Conf. On Analytical Models and New Concepts in Mechanics of Concrete Structures, 223-228, Wrocław 1999.
• 25. Y. GOTO, Cracks formed in concrete around deformed bars, Journal of ACl, 244-251, April 1971.
• 26. K. OTSUKA, Y. OZAKA, Group effect on anchorage strength of deformed bars embedded in massive concrete block, pp.1-38 1-47, Proceedings, International Conference on Bond in Concrete, Riga, Oct. 1992.