بررسي تأثير الياف تركيبي فولادي موج دار- قلاب دار و پلي پروپيلن اصلاح شده بر رفتار برشي تيرهاي بتن آرمه با استفاده از نتايج آزمايشگاهي و روابط تجربي

The effect of crimped end-hooked steel and modified polymeric fibers on shear behavior of reinforced concrete beams using: experimental and empirical investigation

يكي از مودهاي گسيختگي نامطلوب در تيرهاي بتن مسلح ايجاد مود خرابي برشي بدون علايم اخطاردهنده قبل از رخداد گسيختگي خمشي است. يكي از روش‌هاي جلوگيري از آن در سطح كم نيروهاي برشي تامين خاموت حداقل است. يكي از راهكارهاي جايگزين براي تامين خاموت حداقل به دليل مشكلات اجرايي آن در بعضي مواقع استفاده از الياف مي‌باشد. اين تحقيق به بررسي تاثير تركيب الياف فولادي موج‌دار با قلاب انتهايي و پليپروپيلن اصلاح شده بر رفتار برشي تيرهاي بتن‌آرمه با مقاومت معمولي پرداخته است. نتايج بدست آمده با رفتار برشي مقطع مسلح شده به آرماتور برشي حداقل در شرايط مشابه مقايسه شده و امكان جايگزيني آن با الياف فوق، بر اساس دستورالعمل ASTM C1609 و شرايط پذيرش الياف فوق مبتني بر ACI 318-2011 مورد ارزيابي قرار گرفته است. بدين منظور 16 تير بتن آرمه با مقياس و نسبت دهانه برش به ارتفاع مؤثر برابر 2/6 در سه گروه ساخته شد. چهار نمونه اول فاقد الياف و خاموت برشي بوده، چهار نمونه دوم فاقد الياف و مسلح به خاموت برشي حداقل بوده و هشت نمونه ديگر بدون خاموت برشي با بتن اليافي تركيبي با نسبت 0/75% الياف فولادي (موج‌دار با قلاب انتهايي) و 0/25% الياف پليپروپيلن و همچنين 1% الياف فولادي و 0/25% الياف پليپروپيلن مي‌باشد. در ادامه تاثير آرماتور طولي با درصدهاي 2/5 و 4 بر رفتار برشي تيرها مورد بررسي قرار گرفت. بعد از اعمال بارگذاري چهار نقطه‌اي مشاهده شد كه الياف تركيبي فولادي و پليپروپيلن مي‌تواند جايگزين مناسبي براي آرماتور برشي حداقل در تيرهاي بتن مسلح باشد.

One of the undesirable modes of failure in reinforced concrete (RC) beams is the shear failure prior to bending one. One of the methods to prevent the occurrence of shear failure at a low level of shear forces is to provide the minimum shear reinforcement in RC beams. This paper investigates the effect of crimped end-hooked steel and modified polymeric fibers on the shear behavior of RC beams with normal strength. The experimental results of this study are then compared whit the shear behavior of the cross-section having the minimum shear reinforcement under similar conditions and the possibility to replace the minimum shear reinforcement by the fibers according to ASTM C1609 along with the fiber acceptance requirements based on ACI 318-2011, is evaluated. For this purpose, 16 half-scale reinforced concrete beam specimens with the shear span-to-effective depth ratio of 2.6 were made in three groups. The first four specimens were without the shear reinforcement and fibers, the other four specimens were without the fibers and reinforced with the minimum shear reinforcement and, eight other specimens were without shear reinforcement containing a hybrid of steel fiber (0.75%, 1%) and polypropylene fiber (0.25%). Moreover, the effect of longitudinal reinforcement ratio (2.5%, 4%) on the shear behavior of the beam specimens was investigated. After using the four-point loading test, it was observed that the combination of the crimped end-hooked steel and modified polymeric fibers would improve the shear behavior of RC beams and could be a good substitute for the minimum shear reinforcement.