Published February 20, 2024
| Version v1
Publication
Open
Stress and strain relations of RC circular, square and rectangular columns externally wrapped with fiber ropes
- 1. Chulalongkorn University
- 2. Zhejiang University
Description
Abstract This study explores the potential use of low-cost natural fiber reinforced rope polymers (FRRP) to improve the compressive behavior of circular, square, and rectangular reinforced concrete (RC) specimens. A total of 42 specimens were tested under monotonic axial compression in three groups. Groups were formed to differentiate specimens with different cross-sectional shapes such as circular, square, and rectangular. The findings demonstrate that FRRP can effectively boost the compressive behavior of RC columns. Circular specimens with three-layer hemp FRRP exhibited a 200% increase in compressive strength and a 270% improvement in corresponding strain. Cotton FRRP provided a 117% boost in compressive strength and a 233% enhancement in strain. In square specimens, three-layer hemp FRRP resulted in a 110% rise in compressive strength and a 186% increase in strain, while cotton confinement yielded improvements of 95% and 144%, respectively. For the square and rectangular specimens, the improvement in the compressive behavior was reduced compared to the circular specimens because of stress concentrations near corners. Moreover, the study showed that the hemp FRRP confinement outperformed the cotton confinement. The investigation also revealed that the existing analytical models were inadequate in predicting the mechanical properties of RC confined with natural FRRP. Therefore, the study introduces novel equations to predict the compressive strength and corresponding strain for both hemp and cotton confined concrete in various cross-sectional types. These proposed equations exhibit a good level of accuracy in predicting the compressive strength and corresponding strain.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تستكشف هذه الدراسة الاستخدام المحتمل لبوليمرات الحبال المقواة بالألياف الطبيعية منخفضة التكلفة (FRRP) لتحسين السلوك الانضغاطي لعينات الخرسانة المسلحة الدائرية والمربعة والمستطيلة (RC). تم اختبار ما مجموعه 42 عينة تحت ضغط محوري رتيب في ثلاث مجموعات. تم تشكيل مجموعات للتمييز بين العينات ذات الأشكال المقطعية المختلفة مثل الدائرية والمربعة والمستطيلة. تظهر النتائج أن FRRP يمكن أن يعزز بشكل فعال السلوك الانضغاطي لأعمدة RC. أظهرت العينات الدائرية مع القنب ثلاثي الطبقات FRRP زيادة بنسبة 200 ٪ في قوة الانضغاط وتحسين بنسبة 270 ٪ في السلالة المقابلة. يوفر القطن FRRP تعزيزًا بنسبة 117 ٪ في قوة الانضغاط وتعزيزًا بنسبة 233 ٪ في الانفعال. في العينات المربعة، أدى القنب ثلاثي الطبقات FRRP إلى زيادة بنسبة 110 ٪ في مقاومة الانضغاط وزيادة بنسبة 186 ٪ في السلالة، في حين أدى احتجاز القطن إلى تحسينات بنسبة 95 ٪ و 144 ٪ على التوالي. بالنسبة للعينات المربعة والمستطيلة، تم تقليل التحسن في سلوك الانضغاط مقارنة بالعينات الدائرية بسبب تركيزات الإجهاد بالقرب من الزوايا. علاوة على ذلك، أظهرت الدراسة أن حبس القنب FRRP تفوق على حبس القطن. وكشف التحقيق أيضًا أن النماذج التحليلية الحالية لم تكن كافية في التنبؤ بالخصائص الميكانيكية للخرسانة المسلحة المحصورة في البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية الطبيعي. لذلك، تقدم الدراسة معادلات جديدة للتنبؤ بمقاومة الانضغاط والإجهاد المقابل لكل من الخرسانة المحصورة بالقنب والقطن في مختلف أنواع المقاطع العرضية. تُظهر هذه المعادلات المقترحة مستوى جيدًا من الدقة في التنبؤ بمقاومة الانضغاط والانفعال المقابل.Translated Description (French)
Résumé Cette étude explore l'utilisation potentielle de polymères de corde renforcés de fibres naturelles (PRFR) à faible coût pour améliorer le comportement en compression des échantillons de béton armé (RC) circulaires, carrés et rectangulaires. Au total, 42 échantillons ont été testés sous compression axiale monotone en trois groupes. Des groupes ont été formés pour différencier les spécimens de différentes formes transversales telles que circulaires, carrées et rectangulaires. Les résultats démontrent que le FRRP peut augmenter efficacement le comportement en compression des colonnes RC. Les échantillons circulaires avec un FRRP de chanvre à trois couches présentaient une augmentation de 200 % de la résistance à la compression et une amélioration de 270 % de la déformation correspondante. Le coton FRRP a fourni une augmentation de 117 % de la résistance à la compression et une augmentation de 233 % de la contrainte. Dans les échantillons carrés, le PRFR de chanvre à trois couches a entraîné une augmentation de 110 % de la résistance à la compression et une augmentation de 186 % de la déformation, tandis que le confinement du coton a donné des améliorations de 95 % et 144 %, respectivement. Pour les spécimens carrés et rectangulaires, l'amélioration du comportement en compression a été réduite par rapport aux spécimens circulaires en raison des concentrations de contraintes près des coins. De plus, l'étude a montré que le confinement FRRP du chanvre surpassait le confinement du coton. L'enquête a également révélé que les modèles analytiques existants étaient inadéquats pour prédire les propriétés mécaniques du RC confiné avec du FRRP naturel. Par conséquent, l'étude introduit de nouvelles équations pour prédire la résistance à la compression et la contrainte correspondante pour le béton confiné de chanvre et de coton dans divers types de section transversale. Ces équations proposées présentent un bon niveau de précision dans la prédiction de la résistance à la compression et de la déformation correspondante.Translated Description (Spanish)
Resumen Este estudio explora el uso potencial de polímeros de cuerda reforzados con fibra natural (FRRP) de bajo costo para mejorar el comportamiento de compresión de especímenes de concreto reforzado (RC) circulares, cuadrados y rectangulares. Se probaron un total de 42 muestras bajo compresión axial monotónica en tres grupos. Se formaron grupos para diferenciar especímenes con diferentes formas de sección transversal, como circular, cuadrada y rectangular. Los hallazgos demuestran que el FRRP puede aumentar de manera efectiva el comportamiento de compresión de las columnas RC. Las muestras circulares con FRRP de cáñamo de tres capas mostraron un aumento del 200% en la resistencia a la compresión y una mejora del 270% en la deformación correspondiente. La FRRP de algodón proporcionó un aumento del 117% en la resistencia a la compresión y un aumento del 233% en la tensión. En muestras cuadradas, la FRRP de cáñamo de tres capas dio como resultado un aumento del 110% en la resistencia a la compresión y un aumento del 186% en la tensión, mientras que el confinamiento de algodón produjo mejoras del 95% y 144%, respectivamente. Para las muestras cuadradas y rectangulares, la mejora en el comportamiento de compresión se redujo en comparación con las muestras circulares debido a las concentraciones de tensión cerca de las esquinas. Además, el estudio mostró que el confinamiento de FRRP de cáñamo superó al confinamiento de algodón. La investigación también reveló que los modelos analíticos existentes eran inadecuados para predecir las propiedades mecánicas de RC confinado con FRRP natural. Por lo tanto, el estudio introduce ecuaciones novedosas para predecir la resistencia a la compresión y la deformación correspondiente tanto para el concreto confinado de cáñamo como para el de algodón en varios tipos de sección transversal. Estas ecuaciones propuestas muestran un buen nivel de precisión en la predicción de la resistencia a la compresión y la deformación correspondiente.Files
s41598-024-54586-9.pdf.pdf
Files
(4.7 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:07b8098016644b72ece96bcbb91c9b66
|
4.7 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- علاقات الإجهاد والانفعال للأعمدة الدائرية والمربعة والمستطيلة من الخرسانة المسلحة ملفوفة خارجيًا بحبال الألياف
- Translated title (French)
- Relations de contrainte et de déformation des colonnes circulaires, carrées et rectangulaires RC enveloppées extérieurement de cordes de fibres
- Translated title (Spanish)
- Relaciones de tensión y deformación de columnas circulares, cuadradas y rectangulares de RC envueltas externamente con cuerdas de fibra
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4391961528
- DOI
- 10.1038/s41598-024-54586-9
References
- https://openalex.org/W1517122935
- https://openalex.org/W1550449900
- https://openalex.org/W1969760883
- https://openalex.org/W1979158017
- https://openalex.org/W1981461336
- https://openalex.org/W1989274752
- https://openalex.org/W2013031555
- https://openalex.org/W2018582729
- https://openalex.org/W2022863318
- https://openalex.org/W2026780514
- https://openalex.org/W2037226779
- https://openalex.org/W2038779476
- https://openalex.org/W2051198320
- https://openalex.org/W2054830005
- https://openalex.org/W2073021933
- https://openalex.org/W2076811884
- https://openalex.org/W2080802604
- https://openalex.org/W2094191528
- https://openalex.org/W2106506226
- https://openalex.org/W2110098663
- https://openalex.org/W2135716133
- https://openalex.org/W2162975707
- https://openalex.org/W2281519631
- https://openalex.org/W2503313455
- https://openalex.org/W2526883674
- https://openalex.org/W2559679492
- https://openalex.org/W2779835534
- https://openalex.org/W2793733326
- https://openalex.org/W2892065815
- https://openalex.org/W2893744300
- https://openalex.org/W2948400294
- https://openalex.org/W2955532167
- https://openalex.org/W2997403274
- https://openalex.org/W3013110481
- https://openalex.org/W3016279557
- https://openalex.org/W3045406060
- https://openalex.org/W3106481784
- https://openalex.org/W3107033571
- https://openalex.org/W3174159948
- https://openalex.org/W3176123927
- https://openalex.org/W3194134192
- https://openalex.org/W3213342387
- https://openalex.org/W4224101931
- https://openalex.org/W4237608814
- https://openalex.org/W4281559056
- https://openalex.org/W4282825991
- https://openalex.org/W4283035075
- https://openalex.org/W4283394094
- https://openalex.org/W4307296551
- https://openalex.org/W4308332507
- https://openalex.org/W4313478500
- https://openalex.org/W4319596547
- https://openalex.org/W4380046561
- https://openalex.org/W4381599000