مطالعه تحلیلی رفتار خمشی تیرهای بتن الیافی مسلح به فولاد

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 لنگرانحنا 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.

Analytical study on flexural behaviour of fiber and steel reinforced concrete beams

Hybrid Reinforced Concrete (HRC) is a composite material with a combination of rebars and fibers to reinforce concrete. In this study, the behavior of HRC beams under flexure is studied. To model HRC, steel and concrete under compression were assumed to be elasticperfectly plastic. For concrete under tension, a threelinear model including elastic zone, transition zone, and residual tensile strength zone were used. Analytical relations to determine the depth of neutral axis and momentcurvature diagram at each level of loading were studied. In order to verify the model, the results obtained from the model were compared with those of published papers. It was realized that the relations obtained from this study, can predict the behavior of Fiber Reinforced Concrete (without rebar reinforcement), HRC, and traditional Reinforced Concrete under flexure with good accuracy. The proposed model, could predict the maximum load carrying capacity of HRC beams with an accuracy of more than 93% compared to experimental results. Taking into account the mentioned assumptions and proposed procedure it was found that the model is capable of predicting the behavior of all types of cement based composites: materials with strainhardening, strainsoftening, deflectionhardening and deflectionsoftening behavior.