Fibres improve concrete properties that can be used to solve the problem of limited resources. This research includes the numerical comparison of high-performance concrete (HPC) and high-performance steel fibre reinforced concrete (HPSFRC) behaviour. The numerical comparison is based on the analyse of stress-strain curves of considered materials. The limits of rational use of HPC and high-performance steel fibre reinforced concrete HPSFRC have been determined based on typical stress resultants values acting in the elements of multi-storey buildings. The values of stress resultants were determined by the numerical model, which was developed by the software ANSYS. Interaction diagrams of bending moments and axial forces M-N for elements subjected to combined action of compression and bending with different cross-sections have been developed. Curves for slabs of two material types that describe the allowable values of distributed load at different spans of the slabs are created. The resulting curves are analysed together with the actual stress resultants of the elements concerned from the numerical model. Taking into account distribution of stress resultants in the elements of multi-storey buildings, it was stated that the elements subjected to flexure are preferable field of application for HPSFRC. Ultimate value of bending moment is higher for HPSFRC comparing to HPC with the same parameters of cross-section. It is found that it is more rational to use HPSFRC for columns in the first eight floors. HPSFRC should be preferred as a material of the lower and middle floors of multi-storey buildings and of the walls of all floors in the case of column spacing more than 8 m, and for the slabs with span interval 6–12 m.

Поскольку введение фибры приводит к улучшению свойств бетона, это может быть использовано для решения проблемы ограниченности ряда строительных материалов. Данное исследование включает в себя численное сравнение работы бетона высокой прочности (HPC) и бетона высокой прочности со стальной фиброй (HPSFRC). Сравнение основывается на анализе кривых "напряжения–деформации" данных материалов. Границы более рационального использования бетонов HPC и HPSFRC определяются на основе типовых значений внутренних усилий в конструкциях многоэтажных зданий, полученных на основе разработанной в среде ANSYS численной модели. Получены диаграммы взаимосвязи изгибающих моментов и осевых сил M-N для внецентренно сжатых элементов с различными поперечными сечениями. Диаграммы, полученные для плит из двух исследуемых материалов, демонстрируют допустимые значения распределенной нагрузки для плит различных пролетов. Анализ полученных диаграмм проводится с учётом внутренних усилий соответствующих элементов из численной модели. В результате проведенной работы установлено, что при тех же параметрах поперечного сечения конструкции, выполненные из бетона HPSFRC, способны воспринимать более высокие значения изгибающего момента, чем конструкции на основе HPC. Выявлено, что наиболее рационально использовать HPSFRC для колонн первых восьми этажей. В качестве строительного материала для колонн нижних и средних этажей и всех стен ядра жесткости при шаге колонн более 8 м., а также для плит с пролетом в интервале от 6 до 12 м. рекомендуется использовать HPSFRC.

• Rational use of HPSFRC in multi-storey building
• Возможность рационального использования HPSFRC в многоэтажном строительстве
  • 1. Introduction
  • 2. Methods
    • 2.1. Object of investigation
    • 2.2. Numerical model of the building
    • 2.3. Modelling of structural materials
    • 2.4. Analysis of elements behaviour
  • 3. Results and Discussions
    • 3.1. Columns behavior
    • 3.2. Walls behavior
    • 3.3. Slabs behavior
  • 4. Conclusions

Инженерно-строительный журнал / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2017-. — Периодичность: 8 раз в год. — Выходит с 2017 г. (с № 5). — Электрон. журнал. — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — Текст: электронный

Инженерно-строительный журнал / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. № 8 (84), 2018. — 1 файл (18,3 Мб). — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — <URL:http://elib.spbstu.ru/dl/2/j19-212.pdf>.