Published March 28, 2023 | Version v1
Publication Open

Structural Performance of Ferrocement Beams Incorporating Longitudinal Hole Filled with Lightweight Concrete

Creators

  • 1. Menoufia University
  • 2. Kafrelsheikh University

Description

Abstract In this study, 10 ferroconcrete concrete (FC) beams with lightweight cores reinforced with welded steel mesh as a shear reinforcement were evaluated under three-point bending tests along with two conventionally normal-weight concrete (NWC) beams. Expanded polystyrene and lightweight aerated autoclaved brick wastes were used to create lightweight core concrete. The main factors include the type of lightweight concrete used for the core, beam concrete type, the form and number of holes, the existing steel mesh fabric, the hollow, and the hole placement. This study was done on the tested beams' ductility index, failure modes, first cracking loads and associated deflections, and ultimate loads besides corresponding deflections. Experimental results showed that the use of FC, various filling materials, and welded steel meshes in place of traditional stirrups enhanced the ultimate load by 36.6–107.3%, the ultimate deflection by 6–272%, and the ductility by 89–1155% when referenced to a control NWC beam. When the holing ratio increased from 10 to 20%, the ductility of FC beams was enhanced by 307.7%. Proposed equations were developed to predict the ultimate load and bending moment capacity of FC beams while taking into account the compressive strength of the beam body and filling material, the holing ratio, the tensile reinforcement ratio, and the volume fraction of the steel mesh.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الخلاصة في هذه الدراسة، تم تقييم 10 عوارض خرسانية حديدية (FC) ذات قلوب خفيفة الوزن معززة بشبكة فولاذية ملحومة كتعزيز للقص تحت اختبارات ثني ثلاثية النقاط جنبًا إلى جنب مع عوارض خرسانية تقليدية عادية الوزن (NWC). تم استخدام البوليسترين الموسع ونفايات الطوب المعقم بالهواء الخفيف لإنشاء خرسانة أساسية خفيفة الوزن. وتشمل العوامل الرئيسية نوع الخرسانة خفيفة الوزن المستخدمة في اللب، ونوع الخرسانة العارضة، وشكل وعدد الثقوب، والنسيج الشبكي الفولاذي الحالي، والأجوف، ووضع الثقب. تم إجراء هذه الدراسة على مؤشر ليونة الحزم المختبرة، وأنماط الفشل، وأحمال التكسير الأولى والانحرافات المرتبطة بها، والأحمال النهائية إلى جانب الانحرافات المقابلة. أظهرت النتائج التجريبية أن استخدام FC ومواد التعبئة المختلفة وشبكات الصلب الملحومة بدلاً من الركائز التقليدية عزز الحمل النهائي بنسبة 36.6-107.3 ٪، والانحراف النهائي بنسبة 6-272 ٪، والمطيلية بنسبة 89-1155 ٪ عند الإشارة إلى شعاع التحكم في شركة المياه الوطنية. عندما زادت نسبة الثقب من 10 إلى 20 ٪، تم تعزيز ليونة عوارض FC بنسبة 307.7 ٪. تم تطوير المعادلات المقترحة للتنبؤ بالحمل النهائي وسعة عزم الانحناء لحزم FC مع مراعاة قوة الانضغاط لجسم الحزمة ومواد التعبئة، ونسبة الحفر، ونسبة تقوية الشد، وجزء الحجم من الشبكة الفولاذية.

Translated Description (French)

Résumé Dans cette étude, 10 poutres en béton armé (FC) avec des noyaux légers renforcés par un treillis en acier soudé comme armature de cisaillement ont été évaluées lors d'essais de flexion en trois points avec deux poutres en béton conventionnellement de poids normal (NWC). Du polystyrène expansé et des déchets légers de briques aérées autoclavées ont été utilisés pour créer du béton central léger. Les principaux facteurs comprennent le type de béton léger utilisé pour le noyau, le type de béton de poutre, la forme et le nombre de trous, le tissu maillé en acier existant, le creux et le placement des trous. Cette étude a été réalisée sur l'indice de ductilité des poutres testées, les modes de défaillance, les premières charges de fissuration et les déflexions associées, et les charges ultimes en plus des déflexions correspondantes. Les résultats expérimentaux ont montré que l'utilisation de FC, de divers matériaux de remplissage et de mailles d'acier soudées à la place des étriers traditionnels augmentait la charge ultime de 36,6 à 107,3 %, la déflexion ultime de 6 à 272 % et la ductilité de 89 à 1155 % par rapport à une poutre NWC témoin. Lorsque le taux de fixation est passé de 10 à 20 %, la ductilité des poutres FC a été améliorée de 307,7 %. Les équations proposées ont été développées pour prédire la capacité de charge ultime et de moment de flexion des poutres FC tout en tenant compte de la résistance à la compression du corps de la poutre et du matériau de remplissage, du rapport de recouvrement, du rapport de renforcement de traction et de la fraction volumique du treillis d'acier.

Translated Description (Spanish)

Resumen En este estudio, se evaluaron 10 vigas de concreto ferroconcreto (FC) con núcleos livianos reforzados con malla de acero soldada como refuerzo de cizallamiento bajo pruebas de flexión de tres puntos junto con dos vigas de concreto convencionalmente de peso normal (NWC). Se utilizaron poliestireno expandido y desechos ligeros de ladrillos aireados esterilizados en autoclave para crear un núcleo de hormigón liviano. Los principales factores incluyen el tipo de hormigón ligero utilizado para el núcleo, el tipo de hormigón de viga, la forma y el número de agujeros, la tela de malla de acero existente, el hueco y la colocación del agujero. Este estudio se realizó sobre el índice de ductilidad de las vigas probadas, los modos de falla, las primeras cargas de agrietamiento y las deflexiones asociadas, y las cargas finales además de las deflexiones correspondientes. Los resultados experimentales mostraron que el uso de FC, varios materiales de relleno y mallas de acero soldadas en lugar de estribos tradicionales mejoró la carga final en un 36.6-107.3%, la deflexión final en un 6-272% y la ductilidad en un 89-1155% cuando se hace referencia a una viga NWC de control. Cuando la relación de perforación aumentó del 10 al 20%, la ductilidad de las vigas FC mejoró en un 307,7%. Las ecuaciones propuestas se desarrollaron para predecir la carga final y la capacidad de momento de flexión de las vigas FC teniendo en cuenta la resistencia a la compresión del cuerpo de la viga y el material de relleno, la relación de perforación, la relación de refuerzo a la tracción y la fracción de volumen de la malla de acero.

Files

s40069-023-00579-3.pdf

Files (4.1 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:ef9bf4ae66e9c298d67766a4b503fb16
4.1 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الأداء الهيكلي لعوارض الأسمنت الحديدي التي تتضمن ثقبًا طوليًا مملوءًا بالخرسانة خفيفة الوزن
Translated title (French)
Performance structurelle des poutres en ferrociment incorporant un trou longitudinal rempli de béton léger
Translated title (Spanish)
Rendimiento Estructural de Vigas de Ferrocemento que Incorporan Agujero Longitudinal Relleno de Concreto Ligero

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4360991047
DOI
10.1186/s40069-023-00579-3

Is supplement to
https://openalex.org/W4224861465 (Other)
https://openalex.org/W4214723189 (Other)
https://openalex.org/W403763849 (Other)
https://openalex.org/W3047370292 (Other)
https://openalex.org/W2795554382 (Other)
https://openalex.org/W2729932191 (Other)
https://openalex.org/W2222487064 (Other)
https://openalex.org/W2089085266 (Other)
https://openalex.org/W2076425681 (Other)
https://openalex.org/W2031686472 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W2005989737
  • https://openalex.org/W2025848036
  • https://openalex.org/W2038246039
  • https://openalex.org/W2075030080
  • https://openalex.org/W2075383470
  • https://openalex.org/W2131326986
  • https://openalex.org/W2136135509
  • https://openalex.org/W2315176149
  • https://openalex.org/W2493290869
  • https://openalex.org/W2517965079
  • https://openalex.org/W2575881919
  • https://openalex.org/W2589167536
  • https://openalex.org/W2636660654
  • https://openalex.org/W2703346553
  • https://openalex.org/W2733412209
  • https://openalex.org/W2758240446
  • https://openalex.org/W2792651082
  • https://openalex.org/W2800688911
  • https://openalex.org/W2802651856
  • https://openalex.org/W2889088871
  • https://openalex.org/W2890083083
  • https://openalex.org/W2891138753
  • https://openalex.org/W2894558956
  • https://openalex.org/W2936549637
  • https://openalex.org/W2990083849
  • https://openalex.org/W2991570370
  • https://openalex.org/W3033198885
  • https://openalex.org/W3110101688
  • https://openalex.org/W3112485626
  • https://openalex.org/W3115810393
  • https://openalex.org/W3137159873
  • https://openalex.org/W3197313397
  • https://openalex.org/W4220723629
  • https://openalex.org/W4220763923
  • https://openalex.org/W4251755478
  • https://openalex.org/W4286587281
  • https://openalex.org/W4292122152
  • https://openalex.org/W4296667860
  • https://openalex.org/W4303182935
  • https://openalex.org/W4304688665