Search

Various materials and reinforcement technologies have been created for concrete structures. However, there is no uniform methodology to compare the mechanical characteristics of different reinforcement systems. In structural systems, residual stiffness can estimate the efficiency of the reinforcement. This study introduces a simplified approach for the flexural stiffness analysis. It employs a new testing layout designed with the purpose to form multiple cracks in a small laboratory specimen. The achieved solution requires neither iterative calculations nor a description of the loading history. Several composite reinforcement schemes, including internal glass fibre reinforced polymer (GFRP) bars, carbon fibre reinforced polymer (CFRP) sheets and near-surface mounted (NSM) strips are considered. The analysis of the test results reveals a substantial efficiency of the external CFRP reinforcement systems. Article in English. Skirtingomis kompozitinėmis sistemomis armuotų betoninių elementų lenkiamojo standumo lyginamoji analizė Santrauka Betono konstrukcijoms armuoti naudojamos įvairios medžiagos ir technologijos, tačiau unifikuotos metodikos, kuria būtų galima palyginti skirtingų armavimo sistemų mechanines savybes, nėra. Konstrukcinės sistemos armavimo efektyvumas gali būti vertinamas atsižvelgiant į elementų liekamąjį standumą. Šiame straipsnyje pateikiamas supaprastintas lenkiamojo standumo analizės metodas. Jis apima naują bandymų schemą, kuria siekiama gauti tolygų plyšių pasiskirstymą mažame laboratoriniame bandinyje. Siūlomas analitinis sprendimas nereikalauja nei iteracinio skaičiavimo, nei detalaus apkrovos istorijos aprašymo. Nagrinėjamos kelios kompozitinio armavimo sistemos: taikant stiklo pluoštu armuotus polimerinius (GFRP) strypus, išdėstytus elemento viduje, anglies pluoštu armuotus polimerinius (CFRP) lakštus, priklijuotus elemento išorėje, ir sijų paviršiuje tvirtinamas anglies pluoštu armuotas polimerines (NSM) juostas. Tyrimo rezultatai rodo anglies pluoštu armuotų polimerų (CFRP) sistemų, išdėstytų elementų išorėje, efektyvumą. Reikšminiai žodžiai: betono kompozitas, armavimas, liekamasis standumas, analitinis modelis, lenkimo bandymai.

The paper deals with analysis of structural lightweight concrete. New lightweight concrete mixture made with expanded clay aggregate has been proposed and applied for experimental rein-forced concrete beams. Totally 8 beams with different rein-forcement ratios (0.309%, 0.557%, 0.895% and 1.255%) were tested under short-term four point bending loading. Stress-strain behavior of the beams under considerations has been investigated. Average strains at 4 different levels of pure bend-ing zone and vertical displacements at 12 different points of the beam were measured. During the test, deformations and crack-ing of the pure bending zone were additionally observed using high-speed digital video cameras. The data obtained by cameras were analyzed using digital image correlation technique. Applying the test data bending moments and curvature diagrams were derived for each beam. The obtained relationships were compared with theoretical results calculated using design code methods LST EN and STR. Using the inverse algorithm developed by VGTU, tension reinforced lightweight concrete stress and strain diagrams were obtained, which were adapted to numerical modeling by software ATENA. Moment and curvature diagrams obtained by finite elements program were compared with experimental moment and curvature diagrams. Good agreement between both diagrams has been obtained. Santrauka Straipsnyje aprašytas naujai sukurtas konstrukcinis lengvasis betonas ir jo panaudojimas eksperimentinių armuotojo lengvojo betono sijų gamybai. Atlikti trumpalaike apkrova veikiamų plieniniais strypais armuotų lengvojo betono sijų eksperimentiniai tyrimai, kuriuose nagrinėtas sijų įtempių ir deformacijų būvis. Laboratorijoje išbandyti 8 lenkiamieji elementai, kurių armavimo procentai: 0,309 %, 0,557 %, 0,895 % ir 1,255 %. Tyrimų metu matuotos vidutinės elemento deformacijos grynojo lenkimo zonoje 4 skirtinguose lygmenyse bei sijų poslinkiai ties atramomis, jėgos pridėjimo vietose ir viduriniame pjūvyje (iš viso 12 matavimo taškų). Bandymo metu grynojo lenkimo zonos deformacijos bei pleišėjimas papildomai stebėti greitaeige vaizdo kamera. Gauti rezultatai panaudoti sudarant eksperimentines lenkimo momentų ir kreivių diagramas, kurios palygintos su teoriškai apskaičiuotomis taikant Lietuvoje galiojančių LST EN ir STR projektavimo normų metodikas. Taikant VGTU sukurtą atvirkštinio uždavinio algoritmą, gautos tempiamo armuotojo lengvojo betono įtempių ir deformacijų diagramos, kurios pritaikytos atliekant skaitinį modeliavimą baigtinių elementų programa ATENA. Gautos momentų ir kreivių diagramos baigtinių elementų programa palygintos su eksperimentų metu gautomis momentų ir kreivių diagramomis. Gautas geras šių diagramų sutapimas. Reikšminiai žodžiai: lengvasis betonas; armuotojo betono sijos; skaitinis modeliavimas; įtempiai ir deformacijos; kreiviai; eksperimentiniai tyrimai.