Numerical Study of the Shear Behavior of Ultra-High-Performance Concrete Beams

Abstract

In the last decades, experimental and numerical studies on steel fiber-reinforced concrete have shown that providing suitable fiber content and distribu-tion in the matrix can improve the post-cracking strength of concrete. Although there is a large database of experimental and finite element model shear tests of steel fiber-reinforced concrete beams, there are not profuse test data and finite element models available for steel fiber-reinforced concrete beams with traditional transverse shear reinforcement (stirrups). In this work, the shear behavior of ultra-high-performance fiber-reinforced concrete beams with three different types of reinforcement is analyzed. For this purpose, a comparative study has been previously carried outo validate the finite element model with conventional rebars. From the results, it was observed that the maximum shear load increased by 39% to 48% depending on the type of steel fibers used, with respect to concrete without fiber reinforcement. The length and number of fibers had a direct effect on crack initiation and propagation.

En las últimas décadas, los estudios experimentales y numéricos, sobre el hormigón reforzado con fibras de acero, han demostrado que un contenido y una distribución adecuados de las fibras en la matriz pueden mejorar la resistencia del hormigón tras la fisuración. Aunque existe una amplia base de datos de ensayos experimentales y numéricos a cortante de vigas de hormigón reforzado con fibras de acero, no se dispone de profusos datos de ensayos y modelos de elementos finitos para vigas de hormigón reforzado con fibras de acero con armadura transversal tradicional a cortante (estribos). En este trabajo se analiza el comportamiento a cortante de vigas de hormigón de ultra altas prestaciones reforzado con fibras con tres tipos diferentes de refuerzo. Para ello, previamente se ha realizado un estudio comparativo para validar el modelo de elementos finitos con armaduras convencionales. A partir de los resultados, se observó que la carga máxima de cortante aumentaba entre un 39% y un 48%, en función del tipo de fibras de acero utilizadas, respecto al hormigón sin refuerzo de fibras. La longitud y el número de fibras tenían un efecto directo sobre el inicio y la propagación de las fisuras.