Calculation model for steel fibre reinforced concrete punching zones of bridge superstructure and foundation slabs

Abstract

The usage of steel fibre reinforced concrete in monolithic joins is well known as a good alternative of additional reinforcement because of chaotic distribution of steel fibres in complex stress ant strain state. Unfortunately, the analysis of well known design codes and different models even in punching case without steel fibres shows that there is no common theory in calculating punching shear strength. Existing models of punching shear strength with steel fibres are mainly based on empirical coefficients, or require direct tests, what makes the design of such structures more complicated. Besides, the analysis of elastic and plastic characteristics of steel fibre reinforced concrete is incomplete, because there is no unified, well-grounded theory to evaluate them. The aim of this paper is to present steel fibre reinforced concrete punching shear strength model. Suggested steel fibres reinforced concrete punching shear strength model estimates the main factors, such as concrete strength, longitudinal reinforcement, steel fibres volume, type, geometric and anchoring characteristics, and also plastic strains of steel fibre reinforced concrete. The comparison of suggested model with tests results demonstrates good accuracy of the suggested model for steel fibre reinforced concrete slabs (mean value – 1.12, standard deviation – 0.08 coefficient of variation – 7%).

Plieninio dispersinio plaušo naudojimas monolitinių gelžbetonių konstrukcijų jungtyse yra seniai žinomas kaip gera papildomo armavimo alternatyva dėl chaotiško dispersinio plaušo išsidėstymo esant sudėtingam įtempių būviui. Deja, gerai žinomų skaičiavimo metodų ir modelių analizė parodė, kad skaičiuojant net ir nearmuotų dispersiniu plaušu konstrukcijų praspaudimo stiprį nėra vieningos nuomonės atliekant skaičiavimus. Egzistuojantys praspaudimo su dispersiniu plaušu skaičiavimo modeliai daugiausia pagrįsti empiriniais koeficientais arba reikalauja tiesioginių papildomų eksperimentinių tyrimų, o tai sunkina praktines projektavimo galimybes. Be to, betonų, armuotų dispersinių plaušu, tampriosios ir plastinės savybės yra nepakankamai išnagrinėtos, nes taip pat nėra sukurta gerai pagrįstos teorijos. Šio straipsnio tikslas – pateikti plieniniu dispersiniu plaušu armuotų konstrukcijų praspaudimo stiprio skaičiavimo modelį. Siūlomas praspaudimo skaičiavimo modelis vertina pagrindinius veiksnius, tokius kaip betono stipris, išilginė armatūra, dispersinio plieninio plaušo kiekis, tipas, geometrinės ir inkaravimosi savybės, ir dispersiškai armuoto betono plastinės deformacijos. Siūlomo praspaudimo stiprio su dispersiniu plaušu skaičiavimo modelio palyginimas su eksperimentiniais duomenimis rodo gerą rezultatų sutapimą (vidurkis – 1,12, kvadratinis nuokrypis – 0,08, variacijos koeficientas – 7 %).