UGIĘCIE DŁUGOTRWAŁE ELEMENTÓW FIBROBETONOWYCH WYTWORZONYCH NA BAZIE KRUSZYWA ODPADOWEGO

Zrównoważony Rozwój powinien dotyczyć każdej dziedziny gospodarki, również budownictwa, dlatego też podjęta w artykule tematyka jest szczególnie ważna dla obszarów północnej Polski. Artykuł prezentuje wyniki badań długotrwałych elementów wykonanych z betonu na bazie kruszywa odpadowego, zalegającego na hałdach kopalnianych, wzbogaconego dodatkiem w postaci minimalnej ilości włókien stalowych. Zakres prezentowanych badań towarzyszących obejmował wytrzymałość na ściskanie, moduł sprężystości oraz odkształcenia skurczowe i pełzania, wykonane na próbkach walcowych o średnicy 15 cm i wysokości 30 cm. Badania podstawowe przeprowadzono na specjalnie zaprojektowanych, skonstruowanych i skalibrowanych układach dźwigniowych, w których umieszczono 8 belek o wymiarach 0,15´0,20´3,3m. Belki i część walców obciążono po 28 dniach dojrzewania betonu i utrzymywano stałe obciążenie (6 kN×m dla belek i 1/3 wytrzymałości na ściskanie dla walców w próbie pełzania) przez okres 365 dni. Zakres prezentowanych w niniejszym artykule badań podstawowych ograniczono jedynie do ugięcia elementów belkowych, jednak ich analizę przeprowadzono w oparciu o normowe i autorskie metody obliczeń. W analizie wykorzystano aktualną metodę normową wg PN-EN-1992-1-1 i autorskie metody Tana wraz z różnymi zespołami oraz Bywalskiego. Na podstawie przeprowadzonych porównań i analiz stwierdzono, że wykorzystane metody szacowania wartości ugięcia długotrwałego są wrażliwe na stopień zbrojenia podłużnego belek. Część z nich wiernie odzwierciedla ugięcie dla belek o niskim stopniu zbrojenia (propozycja Bywalskiego), natomiast dla części lepszą zgodność uzyskano dla belek zbrojonych ekonomicznie - jedna z propozycji Tana z zespołem. Jednocześnie należy zauważyć, że metoda normowa wg PN-EN-1992-1-1 może być stosowana do określania ugięcia elementów belkowych wykonanych na bazie kruszywa odpadowego i włókien stalowych, jednak daje ona zawyżone wartości.

Pełny tekst (pdf)

[1]       ACI 544.3R-93 Guide for specifying, proportioning, mixing, placing and finishing steel fiber reinforced concrete, 1998.

[2]       Alsayed S.H.: Flexural deflection of reinforced fibrous concrete beams, ACI Struc-tural Journal, January-February, 1993, s. 72-76.

[3]       Ashour S. A., Wafa F. F.: Flexural behaviour of high-strength fibre reinforced con-crete beams, ACI Structural Journal, May-June, 1993, s. 279-287.

[4]       Bywalski Cz.: Ugięcia długotrwale obciążonych belek żelbetowych modyfikowa-nych włóknami stalowymi, Rozprawa doktorska, Instytut Budownictwa Politechniki Wrocławskiej 2009.

[5]       Bywalski Cz., Kamiński M.: Badania doraźnych i długotrwałych ugięć belek fibro-betonowych, Inżynieria i Budownictwo, nr 12, 2010, s. 701-703.

[6]       Craig R.: Flexural behaviour and design of reinforced fiber concrete members, Fiber reinforced concrete properties and applications, SP-105 American Concrete In-stitute 1987, s. 517-563.

[7]       Domski J.: A blurred border between ordinary concrete and SFRC, Construction and Building Materials, vol. 112, 2016, s. 247–252.

[8]       Domski J.: Long-term study on fibre reinforced fine aggregate concrete beams based on waste sand, Annual Set The Environmental Protection, vol. 17, 2015, s. 188-199.

[9]       Ezeldin A. S., Shiah T.W.: Analytical immediate and long-term deflections of fibre-reinforced concrete beams, ASCE Journal of Structural Engineering, April, 1995, s. 727-738.

[10]     Eurokod 2: PN-EN-1992-1-1:2004 Projektowanie konstrukcji z betonu - Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków.

[11]     Głodkowska W., Laskowska-Bury J.: Piaski odpadowe jako wartościowe kruszywo do fibrokompozytów, Annual Set The Environment Protection. vol. 17, 2015, s. 507-525.

[12]     Hsu C.-T. T., He R. L., Ezeldin A. S.: Load-deformation behaviour of steel fibre re-inforced concrete beams, ACI Structural Journal, November-December, 1992, s. 650-657.

[13]     Katzer J., Domski J.: Optimization of fibre reinforcement for waste aggregate ce-ment composite, Construction and Building Materials, vol. 38, 2013, s. 790–795.

[14]     Ponikiewski T., Katzer J.: Mechanical characteristics of green SCC modified by steel and polymer fibres, Annual Set The Environmental Protection, vol. 16, 2014, s. 173-185.

[15]     Liqiu G., Guofan Z.: Analysis of complete moment-curvature curve of concrete beams reinforced with steel bars and steel fibers, Congress by RILEM 1987, tom 2, s. 706-713.

[16]     Lim T. Y., Paramasivam P., Lee S. L.: Behaviour of reinforced steel-fiber-concrete beams in flexural, ASCE Journal of Structural Engineering, December, 1987, s. 2439-2458.

[17]     Model Code. First complete draft red. Lausanne: International Federation for Structural Concrete, fib Bulletin 55, 2010.

[18]     Tan K.-H., Paramsivam P., Tan K.-C.: Instantaneous and long-term deflections of steel fibre reinforced concrete beams, ACI Structural Journal, July-August, 1994, s. 384-393.

[19]     Tan K.-H., Paramsivam P., Tan K.-C.: Creep and shrinkage deflections of RC beams with steel fibers, Journal of Materials in Civil Engineering, vol. 6, 1994, s. 474-494.

[20]     Tan K.-H., Saha, M.-K.: Ten-year study on steel fiber-reinforced concrete beams under sustained loads, ACI Structural Journal, vol. 102, 2005, s. 472-480.