مطالعه تحلیلی رفتار خمشی تیرهای بتن الیافی مسلح به فولاد

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود

2 دانشیار گروه مهندسی عمران ، دانشگاه صنعتی شاهرود

3 استادیار گروه مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود

چکیده

بتن مسلح هیبریدی (Hybrid Reinforced Concrete) بتنی است که در آن، علاوه بر میلگرد، از الیاف نیز برای مسلح کردن بتن استفاده می‌شود. در این تحقیق به بررسی رفتار تیرهای بتن مسلح هیبریدی تحت خمش، پرداخته شده است. برای مدل سازی بتن مسلح هیبریدی، از مدل فولاد و بتن تحت فشار به صورت الاستیک-پلاستیک کامل استفاده شده است. همچنین برای بتن تحت کشش، مدل سه خطی شامل ناحیه الاستیک، ناحیه انتقال و ناحیه مقاومت باقی‌مانده به کار برده شده است. روابط ارائه شده، برای بتن الیافی با رفتار سخت شدگی یا نرم شدگی کششی و خمشی کاربرد دارد. در این مقاله روابط تحلیلی برای تعیین عمق تار خنثی و منحنی لنگر-انحنا در هر مرحله از بارگذاری بدست آمده است. روابط به دست آمده از این تحقیق، برای بتن الیافی، بتن الیافی مسلح به میلگرد فولادی و همچنین بتن معمولی، قابل استفاده هستند. جهت اعتبار سنجی مدل پیشنهدای، نتایج مدل با نتایج مقالات معتبر مقایسه شد و مشاهده گردید که مدل می‌تواند با دقت خوبی رفتار بتن الیافی و هیبریدی را تحت خمش پیش‌بینی کند. مدل پیشنهادی، بار بیشینه تیرهای هیبریدی را با دقتی بیش از 93 درصد نسبت به نتایج آزمایشگاهی پیش‌بینی می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Barsby C (2011) Post peak characterization and modeling of fiber cement composites. MS. Dissertation, ASU.

[2] Xiliang N, Yining D, Fasheng Z, Yulin Z (2015) Experimental study and prediction model for flexural behavior of reinforced SCC beam containing steel fibers. Const Build Mater 93: 644-653.

[3] ACI Committee 544 (1996) Design considerations for steel fiber reinforced concrete. ACI Struct J.

[4] Chi Y, Xu L, Zhang Y (2014) Experimental study on hybrid fiber-reinforced concrete subjected to uniaxial compression. J Mater Civ Eng 26: 211-218.

[5] Bencardino F, Rizzuti L, Spadea G, Swamy RN (2010) Experimental evaluation of fiber reinforced concrete fracture properties. Compos Part B: Eng 41(1):17-24.

[6] Meda A, Minelli F, Plizzari GA (2012) Flexural behaviour of RC beams in fibre reinforced concrete. Compos Part B (43): 2930-2937.

[7] Ahmadi R, Ghoddousi P, Sharifi M (2012) A simple solution for prediction of steel fiber reinforcd concrete behavior under flexure. Int J Civ Eng 40: 274-279.

[8] Mehmet ÖD, Alemdar B, Abdurrahman S, Tefaruk H, Temel T (2009) Experimental and finite element analysis on the steel fiber-reinforced concrete (SFRC) beams ultimate behavior. Const Build Mater 23: 1064-1077.

[9] Yoo D, Yoon Y, Banthia N (2015) Predicting the post-cracking behavior of normal- and high-strength steel-fiber-reinforced concrete beams. Const Build Mater (93): 477-485.

[10] Soranakom C, Mobasher B (2007) Closed-form solutions for flexural response of fiber-reinforced concrete beams. J Eng Mech-Asce 933-941.

[11] Lin W, Yoda T, Taniguchi N (2014) Application of SFRC in steel–concrete composite beams subjected to hogging moment. J Constr Steel Res (101): 175-183.

[12] Vandewalle, RILEM TC 162-TDF (2003) test and design methods for steel fibre reinforced concrete-sigma-epsilon design method (final recommendation). Mater Struct 36(262): 560-567.

[13] Mobasher B, Yao Y, Soranakom C (2015) Analytical solutions for flexural design of hybrid steel fiber reinforced concrete beams. Eng Struct 167-177.

[14] Gribniak V, Kaklauskas G, Kwan AKH, Bacinskas D, Ulbinas D (2012) Deriving stress–strain relationships for steel fibre concrete in tension from tests of beams with ordinary reinforcement. Eng Struct (42): 387-395.

[15] fib Model Code 2010, Final draft: CEB and FIP, 2011.

[16] Buratti N, Ferracuti B, Savoia M (2013) Concrete crack reduction in tunnel linings by steel fibre-reinforced concretes. Const Build Mater 249-259.

[17] Soranakom C (2008) Multi scale modeling of fiber and fabric   reinforced cement. in PHD Dissertation, ASU.

[18] Soranakom C, Mobasher B (2008) Correlation of tensile and flexural responses of strain softening and strain hardening cement composites. Cem Concr Comp (30): 465-477.

[19] Salmon CG, Johnson JE (1990) Steel structures: Design and behavior. 3rd edn. Harper and Row, New York.

[20] Barros JA, Cunha VM, Ribero A, Antunes J (2005) Postcracking behavior of steel fibre reinforced concrete. Mater Struct 57-56.

[21] ACI 318-14 (2014) Building Code requirements for structural concrete. Farmington Hills, MI, USA: ACI J.

[22] مستوفی نژاد د (1392‌) سازه­های بتن آرمه. انتشارات ارکان دانش.

[23] Shilang X, Wen L (2012) Investigation on crack propagation law of ultra-high toughness cementitious composites under fatigue flexure. Eng Fract Mech 93: 1-12.

[24] Shilang X, Lijun H, Xiufang Z (2012) Flexural and shear behaviors of reinforced ultrahigh toughness cementitious composite beams without web reinforcement under concentrated load. Eng Struct 39: 176-186.

[25] Lijun H, Zhiyong L, Da C, Shi-lang X (2015) Experimental study of the shear properties of reinforced ultra-high toughness cementitious composite beams. J Zhejiang Univ Sci A 16: 251-264.

[26] XiangRong C, ShiLang X, BaiQuan Fv (2011) A statistical micromechanical model of multiple cracking for ultra high toughness cementitious composites. Eng Fract Mech 78: 1091-1100.

[27] Nicolaides D, Markou G (2015) Modelling the flexural behaviour of fibre reinforced concrete beams with FEM. Eng Struct 99: 653-665.

[28] Lampropoulos P, Paschalis S, Tsioulou O, Dritsos S (2016) Strengthening of reinforced concrete beams using ultra high performance fibre reinforced concrete (UHPFRC). Eng Struct 106: 370-384.