Deformační charakteristiky ohýbaného betonového nosníku vyztuženého FRP výztuží

Deformation characteristics of a concrete beam in bending reinforced with FRP reinforcement

article in a collection out of WoS and Scopus

Czech

Navrhování betonových konstrukcí vyztužených nekovovou kompozitní výztuží (Fiber Reinforced Polymer – FRP) se stává stále běžnější záležitostí. Možnost využití výztuže ze skleněných či uhlíkových vláken při návrhu nových betonových konstrukcí je zahrnuto i v nové generaci Eurokódů. Zatímco chování staticky určitých betonových konstrukcí s touto odolnou výztuží je již dobře známé a z velké míry prozkoumané, je třeba vzít v úvahu, že v praxi se vyskytují především staticky neurčité konstrukce, jako jsou spojité nosníky nebo desky. V případě tradiční ocelové výztuže lze u těchto prvků předpokládat přerozdělení ohybových momentů a při ekonomickém návrhu použít princip lineárně pružného chování s omezenou redistribucí. Tento přístup však nová generace Eurokódu nebo např. ACI 440.1R-15 v případě použití FRP výztuže v konstrukci nedoporučuje, a to s ohledem na nižší tuhost materiálu a jeho lineárně-pružné chování až do porušení. Na základě omezeného množství studií a experimentů provedených celosvětově na téma redistribuce ohybových momentů však existuje předpoklad, že přerozdělení ohybových momentů může nastat i u staticky neurčitých konstrukcí vyztužených FRP výztuží. Cílem článku je proto představit výsledky analytické studie chování ohýbaného betonového průřezu vyztuženého FRP výztuží a ukázat potenciál pro přerozdělení vnitřních sil. Článek prezentuje obdržené výsledky, deformační charakteristiky definovaného průřezu a možnou aplikaci získaných výsledků na spojitý betonový nosník o dvou polích. Hlavní důraz je kladen na pracovní diagram betonu a jeho vliv na deformační charakteristiky, zejména na vztah mezi ohybovým momentem a křivostí.

The design of concrete structures reinforced with non-metallic composite reinforcement (Fiber Reinforced Polymer – FRP) is becoming increasingly common. The possibility of using glass or carbon fiber reinforcement in the design of new concrete structures is also included in the new generation of Eurocodes. While the behavior of statically determinate concrete structures with this durable reinforcement is already well known and largely studied, it is important to consider that, in practice, statically indeterminate structures, such as continuous beams or slabs, are predominant. In the case of traditional steel reinforcement, moment redistribution can be assumed in such elements, allowing for an economical design based on the principle of linear elastic behavior with limited redistribution. However, this approach is not recommended by the new generation of Eurocodes or, for example, ACI 440.1R-15 when FRP reinforcement is used in a structure, due to the lower stiffness of the material and its linear elastic behavior up to failure. Based on the limited number of studies and experiments conducted worldwide on the redistribution of bending moments, there is a hypothesis that moment redistribution may also occur in statically indeterminate structures reinforced with FRP reinforcement. Therefore, the aim of this paper is to present the results of an analytical study on the behavior of a reinforced concrete section subjected to bending and reinforced with FRP reinforcement, highlighting the potential for internal force redistribution. The paper presents the obtained results, deformation characteristics of the defined cross-section, and the possible application of the findings to a continuous concrete beam with two spans. The main focus is on the concrete's stress-strain relationship and its influence on the deformation characteristics, particularly on the relationship between the bending moment and curvature.

beton, FRP výztuž, deformační charakteristiky, staticky neurčitá konstrukce, redistribuce

concrete, FRP reinforcement, deformation characteristics, statically indeterminate structure, redistribution

MRKVOVÁ, K.; VAŠÁTKO, D.; GIRGLE, F.; ŠTĚPÁNEK, P.

10. 10. 2024

Slovenská technická univerzita v Bratislave

Bratislava

978-80-227-5442-2

BETONÁRSKE DNI 2024, Zborník príspevkov

244

249

6

https://new.betonarskedni.sk/application/files/6817/2830/4573/Zbornik_BD_2024.pdf