Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The properties and application of composite materials on the example of concrete with addition of steel and synthetic fibres

Mazewska Marta

Modern Engineering

|

2023

|

1

1--5

EN

The properties of fibre reinforced concretes are currently the subject of many studies due to the possibility of using that type of material in various fields of building engineering. The fibre reinforced concretes are composite materials, that consist of a concrete matrix and fibers. There are applied many kinds of fibres, for example made of steel, polypropylene or glass. The addition of fibers to the concrete has a beneficial effect on many of its features, including increased impact strength, reduced shrinkage and it also improves concrete strength. The paper presents the possibilities of using reinforced concretes with the addition of steel and propylene fibres.

2

Beton FRC - rola włókien w betonie ze zbrojeniem strukturalnym

Lemann Przemysław

Materiały Budowlane

|

2023

|

nr 7

51--52

3

Industrial floor faults caused by volume changes in concrete and subsoil: case study

Cajka Radim, Vaskova Jana, Smirakova Martina, Burkovic Kamil, Neuwirthova Zdenka

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 2

571--582

EN

Large floors of industrial enterprises, warehouses, stores, and shopping centres are quite heavily loaded with production technologies, transport mechanisms, stored material or shelf stackers. Regarding simple reinforcement and construction, industrial floors have been used in recent decades mainly reinforced with fibres from so-called fibre-reinforced concrete. Most slab failures are caused by extreme loads on the unbearable subsoil, a small amount of fibres, or by the shrinkage of concrete due to insufficient structural design of sliding, shrinking and expansion joints. Recently, however, in several constructions, structural failures have occurred caused by a volume-unstable subsoil in the form of a mixture of slag or metallurgical debris. The article deals with some failures of fibre concrete floors in practice, their methods of diagnostics and laboratory analysis of samples. The results are supplemented by practical examples of floor failures with respect to their origin.

4

Size effect of synthetic fibre reinforced concrete - investigation using a semi-discrete analytical beam model

Tóth Mária Erdélyiné, Pluzsik Anikó

Architecture Civil Engineering Environment

|

2023

|

Vol. 16, no. 3

117--129

EN

The size effect is a well-known characteristic of concrete structures. However, in the case of fibre-reinforced concrete (FRC), this issue is not thoroughly explored. Most design recommendations of FRC neglect the size effect or handle the behaviour of FRC structures in case of different structural sizes similar to plain concrete structures (assuming FRC is a homogeneous material). The aim of this paper is to show that the size effect of FRC can be divided, the share of the concrete matrix and the fibres in the size-dependent properties is separable. For the size effect research fifteen synthetic macro fibre reinforced concrete and six plain concrete beam specimens were prepared and tested in three different sizes and then evaluated with the semi-discrete analytical (SDA) model. The analysis of the experimental specimens has shown that the size effect significantly influences the concrete material in the case of FRC with softening material behaviour, but the residual loadbearing capacity which mainly arise from the local bridging effect of fibres is essentially independent of the structural size. It is also shown in this paper that the two defining parameters of the SDA model is independent of the structural size, so the model provides an excellent tool in case of the design of real-sized FRC structures.

5

Prediction of flexural strength of FRC pavements by soft computing techniques

Kimteta A., Thakur M.S., Sihag P., Upadhya A., Sharma N.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2022

|

Vol. 117, nr 1

13--24

EN

Purpose: The mechanical characteristics of concrete used in rigid pavements can be improved by using fibre-reinforced concrete. The purpose of the study was to predict the flexural strength of the fibre-reinforced concrete for ten input variables i.e., cement, fine aggregate, coarse aggregate, water, superplasticizer/high range water reducer, glass fibre, polypropylene fibre, steel fibres, length and diameter of fibre and further to perform the sensitivity analysis to determine the most sensitive input variable which affects the flexural strength of the said fibre-reinforced concrete. Design/methodology/approach: The data used in the study was acquired from the published literature to create the soft computing modes. Four soft computing techniques i.e., Artificial neural networks (ANN), Random forests (RF), Random trees RT), and M5P, were applied to predict the flexural strength of fibre-reinforced concrete for rigid pavement using ten significant input variables as stated in the ‘purpose’. The most performing algorithm was determined after evaluating the applied models on the threshold of five statistical indices, i.e., the coefficient of correlation, mean absolute error, root mean square error, relative absolute error, and root relative squared error. The sensitivity analysis for most sensitive input variable was performed with out-performing model, i.e., ANN. Findings: The testing stage findings show that the Artificial neural networks model outperformed other applicable models, having the highest coefficient of correlation (0.9408), the lowest mean absolute error (0.8292), and the lowest root mean squared error (1.1285). Furthermore, the sensitivity analysis was performed using the artificial neural networks model. The results demonstrate that polypropylene fibre-reinforced concrete significantly influences the prediction of the flexural strength of fibre-reinforced concrete. Research limitations/implications: Large datasets may enhance machine learning technique performance. Originality/value: The article's novelty is that the most suitable model amongst the four applied techniques has been identified, which gives far better accuracy in predicting flexural strength.

6

Laboratory tests and numerical analysis of façade sub-structure made of austenitic steel

Cwyl Maciej, Wierzbicki Stanisław, Michalczyk Rafał

Archives of Civil Engineering

|

2022

|

Vol. 68, nr 4

237--252

EN

This article presents a study of a wall cladding system composed of stainless steel sub-frame and composite, fibre-reinforced concrete cladding panels, which was been installed on a high-rise public building. The study focused on the assessment of strength, safety and durability of design through laboratory tests and numerical analyses. The laboratory tests were conducted using a threedimensional tests stand and a full-scale mock-up of the wall cladding system built at the laboratory using the actually used materials and cladding panels. The boundary conditions and the test loads corresponded to the values of actions determined during the engineering phase of the high-rise building under analysis. Noteworthy, wind actions were verified by supplementary wind tunnel testing. In addition, the stainless steel was also tested to determine the strength properties of the material actually used in construction. These test were carried out just before commencement of the curtain wall installation. The 3D model was constructed with the application of the finite element method (FEM) to obtain adequate representation of geometry, material performance and structural behaviour of the analysed wall cladding system. Particular attention was paid to determination of the parameters defining the behaviour of the cladding system sub-frame from the angle of plastic deformations of the stainless steel and the resulting failure mechanisms of the members of the structure itself. To this end, the stainless steel was subjected to appropriate performance tests to determine material properties including the values of the proportionality limit and yield strength.

PL

Współczesne konstrukcje metalowo-szklane notują bardzo intensywny rozwój w obszarze rozwiązań materiałowych, pełnionych funkcji w budynku oraz efektów wizualnych związanych z architekturą realizowanych obiektów. W artykule przedstawiono badania struktury elewacyjnej budynku wysokiego użyteczności publicznej, która została zaprojektowana w postaci rusztu ze stali nierdzewnej i kompozytowych paneli z betonu zbrojonego włóknami. Głównym celem niniejszej pracy była ocena nośności, bezpieczeństwa i trwałości projektowanych rozwiązań, poprzez badania laboratoryjne i analizy numeryczne. Badania laboratoryjne prowadzono na trójwymiarowym stanowisku badawczym, na fragmencie elewacji w skali rzeczywistej, który zbudowano w laboratorium z materiałów i okładzin zastosowanych na realizowanym obiekcie. Fragment elewacji badany w laboratorium został przygotowany przez wykonawców realizujących ocenianą fasadę budynku, co pozwoliło odwzorować standard wykonania taki jak na obiekcie. Warunki brzegowe oraz przyjęte obciążenia odpowiadały wartościom oddziaływań, wyznaczonym na etapie projektowania elewacji wieżowca, przy czym oddziaływania wiatru były weryfikowane uzupełniającymi badaniami w tunelu aerodynamicznym. Przeprowadzono również badania materiałowe stali nierdzewnej, mające na celu określenie rzeczywistych parametrów wytrzymałościowych zastosowanego materiału. Badania przeprowadzono bezpośrednio przed rozpoczęciem realizacji konstrukcji fasady budynku. Wyniki badań eksperymentalnych wykorzystano do walidacji modelu numerycznego odwzorowującego badany fragment elewacji Trójwymiarowy model zbudowano z wykorzystaniem metody elementów skończonych co pozwoliło na odpowiednie odwzorowanie zarówno geometrii, parametrów materiałowych jak i zachowania się analizowanego fragmentu elewacji. Szczególny nacisk położono w artykule na określenie charakterystyki pracy konstrukcji wsporczej elewacji w kontekście odkształceń plastycznych stali nierdzewnej oraz wynikające stąd mechanizmy zniszczenia elementów tej konstrukcji. W tym celu przeprowadzono badania materiałowe stali nierdzewnej w celu określenia parametrów takich jak granica proporcjonalności i granica plastyczności. W artykule wskazano na specyficzny charakter pracy wsporników konstrukcji wsporczej przy uwzględnieniu występowania odkształceń plastycznych charakterystycznych dla stali nierdzewnej. W pracy przedstawiono też mechanizm zniszczenia badanego fragmentu elewacji w przypadku jego przeciążenia.

7

Real fracture toughness of FRC and FGC: size and boundary effects

Elakhras A. A., Saleem M. H., Sallam H. E. M.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no. 2

art. no. e99, 1--17

EN

The present dilemma is how to simulate the real crack in full depth (FD) fiber-reinforced concrete (FRC), FD FRC, to get the actual fracture toughness of such fibrous composites, i.e., through-thickness pre-cracks are inappropriate for such materials. To overcome this dilemma, a new technique was adopted to create a pre-matrix crack (MC) without cutting the fibers bridging the two surfaces of the pre-crack. The main objective of the present work is to study the size and boundary effects on the real fracture toughness of MC-FD FRC and functionally graded concrete (FGC). Forty-eight MC-FD FRC and MC-FGC beams with three different span to depth ratios L/d equal 4, 5, and 6, and three different beam depths of the same beam span have been tested under three-point bending. All beams have the same pre-MC length to beam depth ratio (ao /d) of 1/3. Hooked end steel fibers of 1% fiber volume fraction produced FRC. FGC beams consist of three equal layers, FRC layer at the tension side, normal strength concrete layer at the middle of the beam, and high strength concrete layer at the compression side. The applied load versus all beams' crack mouth opening displacement (CMOD) curves have been analyzed. The present load/ CMOD results showed that beams having constant L/d ratios are recommended to capture independent size effect parameters. The size effect law (SEL) and boundary effect model (BEM) are good candidates to predict the size effect. According to the maximum non-damaged defect concept, the SEL is more reliable in predicting MC FD FRC fracture toughness than BEM.

8

Effect of dosing with propylene fibers on the mechanical properties of concretes

Helbrych Paweł

Budownictwo o Zoptymalizowanym Potencjale Energetycznym

|

2021

|

Vol. 10 Nr 2

39--44

EN

The article deals with the suitability of polypropylene fibers in concrete mixtures and the impact related to the amount of dosing of such fibers. The amount of addition in the range from 0.5 to 2.0 kg/m3 was analyzed and the effects of dosing too little or too much fiber in concrete in terms of its mechanical strength were discussed. The test fibers were made of white polypropylene arranged in bundles 50 mm long. The samples were tested after 28 days of maturation, and the mechanical properties that were assessed included, the compressive strength and the tensile strength of the concrete in a bend test. The influence of the amount of fibers on the consistency of the concrete mixture was also investigated. The results were statistically analyzed and presented in the article.

9

Flexural behavior of functionally graded concrete beams with different patterns

Othman M. A., El-Emam H. M., Seleem M. H., Sallam H. E. M., Moawad M.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 21, no. 4

568--583

EN

Flexural behavior of functionally graded concrete (FGC) beams was experimentally investigated. Fourteen sets of beams, including full depth (FD) fiber-reinforced concrete (FRC) and FGC with different patterns and fiber volume fractions (Vf%), were investigated under three-point bending. These patterns consisted of three layers with a constant middle part of lightweight concrete. The upper layer in the compression zone was either normal strength concrete or FRC having different Vf%. The lower layer in the tension zone was made from either FD FRC has the same Vf% or functionally graded FRC. The fibers used were hooked end steel fibers with Vf% of 0.5, 1.0, and 1.5%. The experimental results were also analyzed numerically and analytically. The experimental results showed that the flexural strength of FGC patterns ranged between 94 and 100% from that of FD FRC beams. However, their toughness indices ranged between 49 and 93% of the corresponding value of FD FRC beams. These ratios depend on Vf% and the presence of fibers in the compression zone. The effect of Vf% is more obvious in the descending part of the load–deflection curve than the ascending part due to the presence of fibers bridging phenomenon following the maximum load. Vf% is more pronounced in the descending portion in all FGC patterns than in the FD FRC beams. There is a good agreement between the experimental results and those predicted by analytical and numerical models.

10

Dynamic non-linear Mohr-Coulomb strength criterion for hybrid basalt-polypropylene fibre-reinforced concrete under impact loading

Fu Qiang, Xu Wenrui, Huang Daguan, He Jiaqi, Zhang Lu, Kou Hailei, Niu Ditao

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 21, no. 3

95--113

EN

Variations in the dynamic triaxial strength of hybrid basalt–polypropylene fibre-reinforced concrete (HBPRC) with strain rate and confining pressure were investigated, and a dynamic non-linear Mohr–Coulomb (M–C) strength criterion for HBPRC was established. The results showed that the dynamic strength of HBPRC increased non-linearly with the strain rate and confining pressure; however, the strain rate effect decreased with an increase in the confining pressure. The restraint effect of the basalt fibre and polypropylene fibre on the cracks enhanced the strain rate effect of the dynamic strength of concrete. The cohesion of HBPRC increased with the strain rate and confining pressure but decreased with an increase in the amount of fibre monofilaments. However, the internal friction angle showed a reverse trend. The established dynamic non-linear M–C strength criterion reflected the relationship of the dynamic strength of HBPRC with the confining pressure and strain rate, as well as the effect of fibre content on dynamic strength. The less average standard deviation and the tangential relationship between the strength envelope and the Mohr’s circle of stress demonstrated the applicability of the established dynamic non-linear M–C strength criterion.

11

Influence of maturing conditions of steel-fibre reinforced concrete on its selected parameters

Czajkowska Agnieszka, Raczkiewicz Wioletta, Bacharz Magdalena, Bacharz Kamil

Budownictwo o Zoptymalizowanym Potencjale Energetycznym

|

2020

|

Vol. 9 Nr 1

47--54

EN

In the article the impact of varying humidity conditions on selected strength properties of hardened steel fibre-reinforced concrete (such as Young’s modulus and the compressive strength of concrete) were analysed. The analysis shows that the value of the Young’s modulus of concrete cured under 100% humidity conditions is the highest; 35% higher compared to concrete hardening in the laboratory hall and about 18% higher than modulus measured in the concrete samples maturing in the chamber. A much higher compressive strength of approx. 25% was observed in samples hardening under 100% humidity conditions than in the other two environments. It was also observed that the non-uniform distribution of samples in the chamber and opening and closing the chamber during sample maturation had an impact on the dispersion of the results and due to the coefficient of variation, results can be even worse than in free-maturing samples.

12

Analysis of deflection and cracking of concrete beams with non-metallic reinforcement

Kosior-Kazberuk Marta, Krassowska Julita

System Safety : Human - Technical Facility - Environment

|

2019

|

Vol. 1, nr 1

782--789

EN

The composite bars have become a useful substitute for conventional reinforcement in civil engineering structures for which load capacity and resistance to influences of environmental factors' are required. Considering the requirements of responsible design of engineering structures with particular emphasis on durability, the use of non-metallic reinforcement in reinforced structural elements allows to reduce the costs related to erection of buildings, as well as the costs of building maintenance and renovations. The behaviour of model beams made of concrete reinforced with composite bars (fiber reinforced polymer bars) in three-point bending test was analyzed. The strength parameters of composite bars were tested. The bending capacity, deformation of concrete, and beam deflection were determined. Crack propagation in the model beams under load was analyzed using the Aramis 5M optical measuring system. Due to the strength characteristics of the composite reinforcing bars, the beams exhibited significant tensile strains, which resulted in the development of cracks of considerable width.

13

Indirect tensile test as a simple method for rut resistance evaluation of asphalt concrete

Zieliński P.

Archives of Civil Engineering

|

2019

|

Vol. 65, nr 3

31--43

EN

The paper presents the dependence of ITS results at the elevated temperature (40°C) on rutting parameters, i.e. proportional rut depth (PRDAIR) and wheel tracking speed (WTSAIR), obtained at the temperature of 60°C. The asphalt mixture samples were prepared in the gyratory compactor, but ITS tests were conducted with typical Marshall press, at a loading rate of 50 mm/min. Correlation analyses show a strong relationships between ITS results and rutting parameters, whereby the correlation coefficients obtained are higher for the PRDAIR parameter (r = -0.88) than WTSAIR (r = -0.81). Using the obtained regression functions, the prediction limits as well as confidence limits were calculated, which allowed to develop criteria for assessing resistance to rutting on the basis of ITS test, and taking into account the technical requirements in Poland.

PL

Odporność mieszanek mineralno-asfaltowych (MMA) na powstawanie deformacji trwałych jest jednym z podstawowych wymagań, które należy zapewnić podczas projektowania składu mieszanki. Najczęściej stosuje się do tego celu badania koleinowania na laboratoryjnie zagęszczanych próbkach MMA, co wymaga stosunkowo dużych próbek oraz użycia specjalistycznej aparatury, zarówno do zagęszczenia takich próbek jak i samego ich badania. W związku z powyższym, w wielu krajach prowadzone są badania celem wytypowania prostego testu, który można wykonać z wykorzystaniem powszechnie dostępnych w laboratoriach drogowych urządzeń (np. prasa Marshalla), na standardowo przygotowywanych próbkach MMA. Zgodnie z wynikami prac prowadzonych przez Christensena i Bonaquista, Zaniewskiego i Srinivasana jak również Khousla i Harikrishnanna takim badaniem może być wytrzymałość na rozciąganie pośrednie (ITS), przy odpowiednim dostosowaniu temperatury badania jak również szybkości przesuwu tłoka w prasie. Dla celów praktycznych rekomendowane jest użycie standardowej prasy Marshalla o prędkości przesuwu tłoka 50 mm/minutę, przy temperaturze badania równej 40°C. W niniejszej publikacji przedstawiono badania zależności pomiędzy wynikami ITS, przeprowadzonego wg wyżej wymienionych warunków, oraz parametrami koleinowania w małym koleinomierzu w 60°C, tj. proporcjonalną głębokością koleiny (PRDAIR) i szybkością przyrostu koleiny (WTSAIR). Do badania wytrzymałości na rozciąganie pośrednie przeznaczono próbki o średnicy 100 mm zagęszczone w prasie żyratorowej, natomiast do badania koleinowania przygotowano płyty o wymiarach 305 x 305 mm i wysokości 40 mm lub 60 mm, zależnie od uziarnienia badanej MMA. Przebadano łącznie 21 mieszanek betonu asfaltowego przeznaczonego do warstw podbudowy, wiążącej i ścieralnej o uziarnieniach 0/22 mm, 0/16 mm i 0/8 mm. W mieszankach tych stosowano różne asfalty tj.: drogowe niemodyfikowane (35/50 i 50/70), modyfikowane polimerami (PMB 25/55-60, PMB 45/80-55), modyfikowane gumą (wg rozwiązań patentowych). Dodatkowo w niektórych mieszankach stosowano dodatek granulatu asfaltowego (RAP) lub granulatu papy (RAS). Uzyskane wartości średnie dla poszczególnych MMA, dotyczące: ITS, parametrów koleinowania (PRD i WTS), parametrów składu MMA takich jak zawartość lepiszcza, wolne przestrzenie w MMA, wolne przestrzenie w mieszance mineralnej (VMA) oraz wypełnienie wolnych przestrzeni w mieszance mineralnej przez asfalt (VFB), zostały poddane analizom korelacji liniowej.

14

Experimental investigation of shear behavior of two-span fiber reinforced concrete beams

Krassowska J., Kosior-Kazberuk M.

Archives of Civil Engineering

|

2019

|

Vol. 65, nr 2

35--55

EN

Experimental tests were carried out to assess the failure model of steel and basalt fiber reinforced concrete two-span beams. Experimental research was focused on observing the changes in behavior of tested elements in dependence on the ratio of shear reinforcement and type of fiber. The beams had varied stirrup spacing. The steel fiber content was 78.5 kg/m3 (1.0% by vol.) and basalt fiber content was 5.0 kg/m3 (0.19% by vol.). Concrete beams without fibers were also examined. Two-span beams with a cross-section of 120×300 mm and a length of 4150 mm were loaded in a five-point bending test. Shear or flexural capacity of tested members was recorded. The effectiveness of both sorts of fibers as shear reinforcement was assessed and the differences were discussed. It was shown that fibers control the cracking process and the values of deflections and strains. Fibers clearly enhance the shear capacity of reinforced concrete beams.

PL

Zagadnienia teoretyczne pracy żelbetowych elementów konstrukcyjnych poddanych ścinaniu, jak również problemy projektowania tych elementów, wciąż wymagają wyjaśnienia, pomimo dużej liczby prac eksperymentalnych dotyczących tych problemów. Zastosowanie tradycyjnych strzemion jako zbrojenia na ścinanie jest skuteczne, ale wiąże się z wysokimi kosztami stali zbrojeniowej, a także kosztami ich montażu w konstrukcji. Alternatywnym rozwiązaniem może być zastosowanie w strefie ścinania belki betonu ze zbrojeniem rozproszonym w formie włókien. Celem badań eksperymentalnych była identyfikacja sposobu niszczenia żelbetowych belek dwuprzęsłowych wykonanych z betonu z włóknami stalowymi lub bazaltowymi. Badania skupiały się na obserwacji zmian zachowania elementów konstrukcyjnych w zależności od ilości zbrojenia na ścinanie (w postaci strzemion) i rodzaju włókien. Zastosowano belki o zróżnicowanym rozstawie strzemion oraz belki bez zbrojenia na ścinanie. Zawartość włókien stalowych w betonie wynosiła 78.5 kg/m3 (1.0% obj.), a zawartość włókien bazaltowych - 5.0 kg/m3 (0,19% obj.). Badano również belki referencyjne z betonu bez włókien. Belki dwuprzęsłowe o przekroju 120 x 300 mm i długości 4150 mm (efektywna długość przęseł 2000 mm) zostały obciążone w warunkach pięciopunktowego zginania. Rejestrowano nośność na ścinanie lub zginanie belek oraz ich odkształcenia. Oceniono i przedyskutowano efektywność obu rodzajów włókien jako alternatywnego zbrojenia na ścinanie. Wykazano, że obecność włókien determinuje proces zarysowania belek oraz znacząco wpływa na wartości ugięć i odkształceń. Pomimo, że włókna bazaltowe charakteryzują się mniejszą sztywnością niż włókna stalowe, ze względu na ich geometrię i wartość modułu Younga mniejszą w porównaniu do włókien stalowych, ich wpływ na nośność na zginanie i ścinanie badanych belek należy uznać za znaczący. Oba rodzaje włókien zmieniają właściwości betonu, co znacząco wpływa na zachowanie się belek w warunkach ścinania. Obecność włókien w betonie powoduje, przede wszystkim, opóźnienie momentu zniszczenia wskutek ścinania, a także zmianę mechanizm zniszczenia ze ścinania na zginanie, z jednoczesnym podwyższeniem nośności i odporności na zarysowanie. Istotny wpływ włókien stalowych zaobserwowano już w przypadku serii belek z pełnym zbrojeniem na ścinanie w postaci strzemion. Natomiast, wpływ włókien bazaltowych ujawnił się dopiero w trakcie analizy belek ze zbrojeniem na ścinanie zredukowanym do połowy. Potwierdzają to zarówno wyniki pomiarów ugięć, jak i analiza odkształcenia betonu w strefie rozciąganej. Wprowadzenie włókien stalowych, jak i bazaltowych przyczyniło się do zwiększenia wartości siły niszczącej w porównaniu do belek bez zbrojenia rozproszonego. Obecność włókien bazaltowych powodowała redukcję odkształceń i ograniczenie ugięć belek w mniejszym stopniu niż wprowadzenie włókien stalowych. Jednakże, wyniki przeprowadzonych badań wskazują na potrzebę poszukiwania sposobów uwzględnienia obecności włókien bazaltowych w procedurach projektowania betonowych elementów zginanych.

15

Shear behavior of two-span fiber reinforced concrete beams

Krassowska Julita, Kosior-Kazberuk Marta, Berkowski Piotr

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2019

|

Vol. 19, no. 4

1442--1457

EN

The presented study was conducted to assess the shear capacity and the mechanical behavior of fiber reinforced concrete two-span beams in a five-point bending test. Experi-mental research was focused on observing changes in the behavior of tested elements depending on the amount of shear reinforcement (stirrups) and the fiber type used. The beams had varied stirrup spacing and two sorts of fibers were used as dispersed reinforce-ment. The steel fiber content was 78.5 kg/m3 and the basalt fiber content was 5.0 kg/m3. Concrete beams without addition of fibers were also examined as reference ones. The effectiveness of both sorts of fibers as shear reinforcement was assessed on the basis of strain development and crack pattern analysis. The digital image correlation technique was used to monitor the development of cracks around the central support of beams. It was shown that fibers control the cracking process and deformations in reinforced concrete beams and they can be effectively used as additional or the only shear reinforcement. The results of shear capacity obtained in the experiment were also compared with the shear capacity calculated according to current design approaches. This analysis has shown that fibers enhance the ultimate shear strength of reinforced concrete beams.

16

Elastyczność nowoczesnych rozwiązań konstrukcyjnych z wykorzystaniem prefabrykatów betonowych

Janczura K.

Materiały Budowlane

|

2018

|

nr 1

74--76

17

Badania wytrzymałości oraz zależności naprężenie-odkształcenie betonu o dużej wytrzymałości zbrojonego mieszaniną włókien polipropylenowych i poliestrowych

Koniki S., Prasad D. R.

Cement Wapno Beton

|

2018

|

R. 21/83, nr 1

67--77

PL

Zbadano właściwości betonu zbrojonego dodatkiem włókien poliestrowych o długości 12 mm oraz polipropylenowych o długości 6 mm oraz ich mieszaniną. W przypadku betonów zbrojonych jednym rodzajem włókien ich korzystny dodatek wynosił 0,3 % włókien poliestrowych oraz 0,2 % polipropylenowych. Ten dodatek zwiększał energię pękania oraz wytrzymałość betonu odpowiednio o 10,6 % oraz 16,3 %. Lepsze wyniki uzyskano dla betonu zbrojonego włóknami poliestrowymi. Beton ze zbrojeniem mieszanym złożonym z 0,2% włókien poliestrowych oraz 0,1 % polipropylenowych miał większą wytrzymałość oraz energię pękania od zbrojonych jednym rodzajem włókien. Zastosowanie mieszanego zbrojenia pozwoliło również zwiększyć odkształcenia przy zniszczeniu. Związane jest to z synergią działania obu rodzajów włókien; polipropylenowe mostkują mikrospękania skurczowe a poliestrowe ograniczają propagację makrospękań.

EN

The hybrid fiber reinforced concrete composed of 12 mm polyester and 6 mm polypropylene fibres of triangular shape was examined. The optimum addition of polypropylene and polyester fibres separately to concrete was 0.2% of PP and 0.3% of PO. Strength improvement was 10.6% for PP and 16.3% for PO. Hybrid fiber reinforced concrete shows further better performance with the same volume fraction of 0.3%. Superior strength improvement is achieved at 0.1 % of polypropylene and 0.2 % of polyester hybrid combination. This may be due to the synergic action of fibres: polypropylene prevent formation of shrinkage microcracks, while polyester fibres are more efficient in mitigating propagation of macrocracks.

18

Zależność ugięcie – szerokość rozwarcia rysy w badaniach wytrzymałości resztkowej fibrokompozytu na bazie piasków odpadowych

Głodkowska W., Ziarkiewicz M., Lehmann M.

Materiały Budowlane

|

2017

|

nr 5

83--84

PL

W artykule omówiono metodę wyznaczania wytrzymałości resztkowych fibrokompozytu na bazie piasku odpadowego o różnej zawartości włókien stalowych. Przedstawiono zależności ugięcie – szerokość rozwarcia rysy CMOD uzyskane w badaniu, a następnie porównano je z zależnością normową i wynikami badań innych autorów. Wykazano, że istnieje zgodność pomiędzy wartościami doświadczalnymi a normowymi.

EN

The publication describes the method of determining the residual strength of steel fiber reinforced composite based on waste sand containing different fiber amounts. Deflection-crack mouth opening displacement CMOD relationship was shown and compared with standardized relationships and results of other authors. It has been shown that there is good agreement between the experimental and standardized values.

19

Badania oporności elektrycznej zaprawy cementowej zbrojonej włóknami węglowymi spowodowanej długością spękań i odkształceń w trakcie pomiarów naprężeń rozciągających przy zginaniu trójpunktowym i przy rozłupywaniu

Teomete E.

Cement Wapno Beton

|

2017

|

R. 22/84, nr 1

1--17

PL

Rozwój samo-śledzących inteligentnych materiałów dla przemysłu budowlanego jest ważnym zadaniem, mającym na celu ich zabezpieczenie przed zniszczeniem i zapewnienie długiego okresu eksploatacji. W artykule zbadano korelację pomiędzy długością rysy a opornością elektryczną matrycy cementowej zbrojonej włóknami węglowymi stosując trzy-punktowe zginanie próbek i mierząc równocześnie wzrost długości rysy oraz oporność. Znaleziono po raz pierwszy bardzo dobrą korelację pomiędzy tymi zmiennymi dla zbrojonych włóknami węglowymi kompozytów cementowych. Bardzo dobra korelacja liniowa pomiędzy naprężeniem rozciągającym, badanym przy rozłupywaniu próbek, i opornością elektryczną takich samych kompozytów cementowych została także ustalona. Zmierzony bardzo duży wskaźnik określający zmianę oporności elektrycznej w stosunku do długości rysy wynoszący 1435 jest największym wskaźnikiem matrycy w kompozytach cementowych. Kompozyty cementowe opracowane w trakcie tych badań mogą być stosowane do wykrywania rys i odkształceń i ich śledzenia w konstrukcjach betonowych.

EN

Development of self-sensing smart materials for construction industry is an important task to protect the lives and to achieve optimal asset management strategies. In this study, five different carbon fibre reinforced cement matrix composites were designed with carbon fibres having length of 3 mm. In order to investigate the relation between the crack length and electrical resistance change notched three-point bending test was applied to the rectangular prism samples. During the bending test, crack length and electrical resistance were simultaneously recorded. A strong linear relationship was found between the crack length and electrical resistance change. Correlations between the crack length and electrical resistance change were determined for the first time in the literature for carbon fiber reinforced cement composites. Tensile strain and electrical resistance were simultaneously measured during the split tensile tests and a strong linear correlation between the tensile strain and electrical resistance change was determined. The maximum gage factor was obtained at the percolation threshold value due to the shift in the conduction system from post-percolation to pre-percolation by strain. Gage factors as high as 1435 were measured which is the highest gage factor reported for cement matrix composites. The cement composites designed in this study can be used for crack detection and strain sensing in health monitoring of concrete structures.

20

Innovative steel fibers and their effect on fiber distribution in beams - experimental investigations

Huss M., Tue N. V.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2017

|

Vol. 10, no. 3

103--108

EN

This contribution presents experimental investigations on fiber reinforced concrete (FRC). A new type of straight steel fibers (company Feel Fiber) with a length of 60 mm was used. 12 beams with a length of 6 m, a height of 0.4 m and a width of 0.5 m were produced, in order to determine the fiber distribution along them. The beams differ in the manufacturing method (cast in layers or from one side), the fiber content and the way of fiber addition. After concretes hardening, slices were cut of the beams to determine the number of fibers in the cross section. The results showed that the number of fibers per unit area scatters about 10%, independent of manufacturing method and type of fiber addition. Finally, the results are discussed and a proposal to modify certain factors in the German and Austrian guideline for fiber reinforced concrete is made, to take the advantages of this new fiber type into account.

PL

W artykule zaprezentowano badania betonu zbrojonego włóknami (FRC). Zastosowano nowy typ włókien stalowych prostych (firmy Feel Fiber) o długości 60 mm. W celu rozpoznania jakości rozmieszczenia włókien w elemencie, wykonano 12 belek o rozpiętości 6 m, wysokości 0.4 m i szerokości 0.5 m. Belki różniły się sposobem wykonania (betonowanie warstwami lub z jednej strony), ilością włókien i sposobem aplikacji włókien. Po stwardnieniu betonu, belki przecinano w celu oceny dystrybucji włókien w przekroju poprzecznym. Wyniki badań wykazały, że ilość włókien przypadających na jednostkę powierzchni wykazuje rozrzut ok. 10%, niezależnie od metody wykonania i metody aplikacji włókien. Wyniki badań zestawiono i została przedstawiona propozycja zmian konkretnych współczynników w niemieckich i austriackich przepisach dot. betonu zbrojonego włóknami. Celem tych zmian jest ujęcie nowego typu włókien w przepisach.