Badania przyczepności stali w betonie zbrojonym

• Autorzy: Siempu, R. , Kumar, R. P.

Warianty tytułu

EN

Constitutive behaviour of bond in RC structures based on pull-out strength

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Przydatność betonu zbrojonego jako materiału kompozytowego zależy od przyczepności zbrojenia stalowego do otuliny betonowej. Połączenie to pełni ważną rolę przy przenoszeniu naprężeń ścinających, które powstają na powierzchni rozdziału stal – beton podczas obciążenia. Zaburzenie przenoszenia naprężeń w tej strefie będzie powodowało zakłócenia procesu przenoszenia obciążenia i właściwości kompozytu. Na zachowanie się strefy przejściowej stal – beton wpływa szereg czynników, a przede wszystkim wytrzymałość na ściskanie betonu, grubość otuliny, średnica i długość zakotwienia stali zbrojeniowej, kształt elementów zbrojeniowych, zbrojenie poprzeczne, itp. W pracy przyjęto program doświadczalny zmierzający do określenia wpływu wytrzymałości betonu, średnicy prętów zbrojeniowych (12 mm i 16 mm), długości zakotwienia prętów zbrojeniowych (wielokrotności określanej współczynnikami odpowiednio 2.5; 5 i 8.3 w przypadku prętów o średnicy 12 mm oraz 9.4 w przypadku prętów o średnicy 16 mm) na kształtowanie przyczepności stal – beton. Zaprojektowano trzy klasy betonu w oparciu o mieszanki spoiwowe zawierające dodatki mineralne. Wytrzymałość przyczepności betonu do stali zmierzono metodą wyrywania („pull out”). Na podstawie wyników uzyskanych tą metodą określono wartości naprężenia niszczącego powierzchni rozdziału stal – beton, wielkość przemieszczenia, jak również energię pękania. Stwierdzono, że ze wzrostem wytrzymałości na ściskanie betonu wzrastała również wytrzymałość wiązania betonu ze stalą. Zaobserwowano, że przemieszczenie pręta w strefie przejściowej oraz energia pękania wzrastały nie tylko ze wzrostem wytrzymałości na ściskanie betonu, ale też ze średnicą i długością prętów zbrojeniowych. Na podstawie uzyskanych wyników zaproponowano wzór określający przyczepność betonu do prętów stalowych.

EN

Effectiveness of reinforced concrete as a composite element depends on the bond between reinforcing steel and encapsulating concrete. Bond plays an important role in the transfer of shear stress that develops along the steel-concrete interface upon loading. Failure of this transfer of stress will result in the failure of strain compatibility and composite action. Several factors such as compressive strength of concrete, cover to concrete, diameter of bar, embedment length of bar, type of bar, confinement of concrete etc., influence the bond performance. In the present study, a rigorous experimental program is undertaken to check the effect of concrete strength, diameter of bar (12 mm and 16 mm), embedment length of bar (2.5 times, 5 times and 8.3 times [in case of 12 mm bar], 9.4 times [in case of 16 mm bar] on the bond behavior. Three concrete classes were designed with binary addition of supplementary cementitious materials. Pull out test was chosen to evaluate the bond strength and the ultimate bond stress, ultimate slip as well as fracture energy are the parameters determined from the experiments. Based on the results obtained, it was noted that with the increase in compressive strength of concrete, there is an increase in the bond strength. It was also observed that the slip and fracture energy increased with the concrete strength, diameter and embedment length of the bar. An equation to predict the bond strength is proposed based on the experimental results.

Słowa kluczowe

PL

żelbet; przyczepność zbrojenia; wytrzymałość na wyrywanie; przenoszenie naprężeń; ścinanie; adhezja; tarcie; poślizg; głębokość zakotwienia; energia pękania

EN

reinforced concrete; reinforcement bond; pull-out strength; stress transfer; shear; adhesion; friction; slip; anchorage depth; fracture energy

• Czasopismo: Cement Wapno Beton
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 20/82, nr 6
• Strony: 341--358
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Siempu, R.

• Department of Civil Engineering, NIT Warangal, India

autor

Kumar, R. P.

• Department of Civil Engineering, NIT Warangal, India

Bibliografia

• 1. S. J. A. Hosseini, K. Koushfar, A. B. A. Rahman, M. Razavi, “The bond behaviour in reinforced concrete, state of the art”, Cement Wapno Beton, 11, 2, 93-105 (2014).
• 2. S. J. A. Hosseini, K. Koushfar, “Harmony of bond behaviour in reinforced concrete, part two”, Cement Wapno Beton, 11, 6, 384-395 (2014).
• 3. ACI Committee 408, “Bond and development of straight reinforcing bars in tension (ACI 408R-03)”, American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, USA 2003.
• 4. IS: 456 – 2000 (Reaffi rmed 2005), “Indian Standard Plain and Reinforced Concrete – Code of Practice”, Bureau of Indian Standards, New Delhi 2007.
• 5. C. O. Orangun, J. O. Jirsa, J. E. Breen, “Reevaluation of test data on development length and splices”, ACI Journal, Proceedings, 74, 3, 114-122 (1977).
• 6. D. Darwin, S. L. McCabe, E. K. Idun, and S. P. Schoenekase, “Development Length Criteria: Bars Not Confined by Transverse Reinforcement”, ACI Structural Journal, 89, 6, 709-720 (1992).
• 7. M. Reza Esfahani, B. Vijaya Rangan, “Bond between Normal Strength and High-Strength Concrete (HSC) and Reinforcing Bars in Splices in Beams”, ACI Structural Journal, 95, 3, 272-280 (1998).
• 8. E. L. Kemp, “Bond in Reinforced Concrete: Behavior and Design Criteria”, ACI Journal Proceedings, 83, 1, 50–57 (1986).
• 9. R. A. Chapman, S. P. Shah, “Early-age Bond Strength in Reinforced Concrete”, ACI Materials Journals, 84, 6, 501–510 (1987).
• 10. M. H. Harajli, “Development/Splice Strength of Reinforcing Bars Embedded in Plain and Fiber Reinforced Concrete”, ACI Structural Journal, 91, 5, 511–520 (1994).
• 11. T. Ueda, I. Lin, N. M. Hawkins, “Beam Bar Anchorage in Exterior Column-Beam Connections”, ACI Journal Proceedings, 83, 3, 412-422 (1986).
• 12. F. A. Al-Jahdali, F. F. Wafa, S. A. Shihata, “Development Length for Straight Deformed Bars in High-Strength Concrete”, ACI Special Publication (SP-149), 149, 507–522 (1994).
• 13. CEB-FIP, “Model Code 2010”, Thomas Telford, London 1993.
• 14. Australian Standard for Concrete Structures, “AS3600”, North Sydney, Australia 1994.
• 15. IS: 2770 (Part-1) – 1967 (Reaffirmed 2007), “Indian Standard Methods of Testing Bond in Reinforced Concrete, Part1: Pull-out test”, Bureau of Indian Standards, New Delhi 2007.
• 16. IS: 12269 - 2013, “Indian Standard Ordinary Portland Cement, 53 Grade – Specification”, Bureau of Indian Standards, New Delhi 2013.
• 17. IS: 3812 (Part-1) - 2003, “Indian Standard Pulverized Fuel Ash – Specification, Part-1: For Use as Pozzolana in Cement, Cement Mortar and Concrete”, Bureau of Indian Standards, New Delhi 2003.
• 18. IS: 12089 – 1987 (Reaffirmed 2004), “Indian Standard Specification for Granulated Slag for the Manufacture of Portland Slag Cement”, Bureau of Indian Standards, New Delhi 2004.
• 19. IS: 383 – 1970 (Reaffirmed 2002), “Indian Standard Specification for Coarse and Fine Aggregates from Natural Sources for Concrete”, Bureau of Indian Standards, New Delhi 2002.
• 20. ASTM C494 / C494M-13, “Standard Specification for Chemical Admixtures for Concrete”, ASTM International, West Conshohocken, PA, USA 2013.
• 21. IS: 1786 - 2008, “Indian Standard High Strength Deformed Steel Bars and Wires for Concrete Reinforcement - Specification”, Bureau of Indian Standards, New Delhi 2008.
• 22. IS: 516 - 1959 (Reaffirmed 2004), “Indian Standard Methods of Tests for Strength of Concrete”, Bureau of Indian Standards, New Delhi 2006.
• 23. IS: 10262 - 2009, “Indian Standard Concrete Mix Proportioning - Guidelines”, Bureau of Indian Standards, New Delhi 2009.