Skip to main content
Top

2021 | OriginalPaper | Chapter

Towards Rebar Substitution by Fibres – Tailored Supercritical Fibre Contents

Authors : Katharina Look, Peter Heek, Peter Mark

Published in: Fibre Reinforced Concrete: Improvements and Innovations

Publisher: Springer International Publishing

Activate our intelligent search to find suitable subject content or patents.

search-config
loading …

Abstract

Structural application of steel fibre reinforced concrete (SFRC) progressively increases. To create load-bearing components without additional steel reinforcement, mixtures with supercritical fibre contents tailored to the structure and application must be devised. An innovative formwork concept is developed that enables for fibre contents up to 1.0 Vol.-% the steered alignment of fibres. Based on the observation that fibres orient parallel to formwork edges it applies internal formworks. The efficiency is verified by measurements of spatial fibre orientations and flexural tensile strengths. Results on single span beams indicate that favourable fibre orientations perpendicular to cracks can be achieved which is even more effectively with increasing fibre content. The impact does not go along with enhancements of flexural tensile strength. To investigate the effect of steered fibres on bearing capacities of spatial elements like slabs, the SFRC’s composition is optimized with regard to fibres’ content and orientation. The aim is to achieve two-dimensional fibre orientations in directions of principle tensile stresses by artificially limiting the specimen’s height, so that fibres align horizontally in concrete’s flow direction without additional steering. For a supercritical fibre content of 1.8 Vol.-%, it is possible to substitute conventional (mesh) reinforcements of approximate 6.7 cm2/m (fyk = 500 N/mm2).

Dont have a licence yet? Then find out more about our products and how to get one now:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literature
1.
go back to reference Heek, P., Tkocz, J., Mark, P.: A thermo-mechanical model for SFRC beams or slabs at elevated temperatures. Mater. Struct. 51, 87 (2018)CrossRef Heek, P., Tkocz, J., Mark, P.: A thermo-mechanical model for SFRC beams or slabs at elevated temperatures. Mater. Struct. 51, 87 (2018)CrossRef
2.
go back to reference Heek, P., Ahrens, M.A., Mark, P.: Incremental-iterative model for time-variant analysis of SFRC subjected to flexural fatigue. Mater. Struct. 50, 62 (2017)CrossRef Heek, P., Ahrens, M.A., Mark, P.: Incremental-iterative model for time-variant analysis of SFRC subjected to flexural fatigue. Mater. Struct. 50, 62 (2017)CrossRef
3.
go back to reference Plizzari, G., Serna, P.: Structural effects of FRC creep. Mater. Struct. 51, 167 (2018)CrossRef Plizzari, G., Serna, P.: Structural effects of FRC creep. Mater. Struct. 51, 167 (2018)CrossRef
4.
go back to reference DAfStb: DAfStb-Guideline Steel Fibre Reinforced Concrete, Beuth (2015) DAfStb: DAfStb-Guideline Steel Fibre Reinforced Concrete, Beuth (2015)
5.
go back to reference Fédération Internationale du Béton (fib): Model Code 2010, Ernst & Sohn (2013) Fédération Internationale du Béton (fib): Model Code 2010, Ernst & Sohn (2013)
6.
go back to reference Gödde, L., Strack, M., Mark, P.: M-N-Interaktionsdiagramme für stahlfaserverstärkte Stahlbetonquerschnitte – Anwendung am Beispiel von Tübbingen. Beton- und Stahlbetonbau 105(5), 318–323 (2010a)CrossRef Gödde, L., Strack, M., Mark, P.: M-N-Interaktionsdiagramme für stahlfaserverstärkte Stahlbetonquerschnitte – Anwendung am Beispiel von Tübbingen. Beton- und Stahlbetonbau 105(5), 318–323 (2010a)CrossRef
7.
go back to reference Gödde, L., Strack, M., Mark, P.: ‘Bauteile aus Stahlfaserbeton und stahlfaserverstärktem Stahlbeton – Hilfsmittel für Bemessung und Verformungsabschätzung nach DAfStb-Richtlinie Stahlfaserbeton’. Beton- und Stahlbetonbau 105(2), 78–91 (2010b)CrossRef Gödde, L., Strack, M., Mark, P.: ‘Bauteile aus Stahlfaserbeton und stahlfaserverstärktem Stahlbeton – Hilfsmittel für Bemessung und Verformungsabschätzung nach DAfStb-Richtlinie Stahlfaserbeton’. Beton- und Stahlbetonbau 105(2), 78–91 (2010b)CrossRef
8.
go back to reference Look, K., Heek, P., Mark, P.: ‘Stahlfaserbetonbauteile praxisgerecht berechnen, bemessen und optimieren‘. Beton- und Stahlbetonbau 114(5), 296–306 (2019)CrossRef Look, K., Heek, P., Mark, P.: ‘Stahlfaserbetonbauteile praxisgerecht berechnen, bemessen und optimieren‘. Beton- und Stahlbetonbau 114(5), 296–306 (2019)CrossRef
9.
go back to reference Marković, I.: High-Performance hybrid-fibre concrete – development and utilisation. Dissertation, TU Delft (2006) Marković, I.: High-Performance hybrid-fibre concrete – development and utilisation. Dissertation, TU Delft (2006)
10.
go back to reference Stähli, P., Custer, R., van Mier, J.G.M.: On flow properties, fibre distribution, fibre orientation and flexural behaviour of FRC. Mater. Struct. 41(1), 189–196 (2008)CrossRef Stähli, P., Custer, R., van Mier, J.G.M.: On flow properties, fibre distribution, fibre orientation and flexural behaviour of FRC. Mater. Struct. 41(1), 189–196 (2008)CrossRef
11.
go back to reference Hadl, P., Tue, N.V.: Einfluss der Faserzugabe auf die Streuung im Zugtragverhalten von Stahlfaserbeton. Beton- und Stahlbetonbau 111(5), 310–318 (2016)CrossRef Hadl, P., Tue, N.V.: Einfluss der Faserzugabe auf die Streuung im Zugtragverhalten von Stahlfaserbeton. Beton- und Stahlbetonbau 111(5), 310–318 (2016)CrossRef
12.
go back to reference Hadl, P., Gröger, J., Tue, N.V.: ‘Experimentelle Untersuchungen zur Streuung im Zugtragverhalten von Stahlfaserbeton‘. Bautechnik 92(6), 385–393 (2015)CrossRef Hadl, P., Gröger, J., Tue, N.V.: ‘Experimentelle Untersuchungen zur Streuung im Zugtragverhalten von Stahlfaserbeton‘. Bautechnik 92(6), 385–393 (2015)CrossRef
13.
go back to reference Huß, M.: ‘Neuer Stahlfasertyp eröffnet vielfältige Möglichkeiten für die Betonindustrie‘. BWI BetonWerk Int. 5, 72–76 (2018) Huß, M.: ‘Neuer Stahlfasertyp eröffnet vielfältige Möglichkeiten für die Betonindustrie‘. BWI BetonWerk Int. 5, 72–76 (2018)
14.
go back to reference Wichtmann, H.-J., Holst, A., Budelmann, H.: ‘Ein praxisgerechtes Messverfahren zur Bestimmung der Fasermenge und -orientierung im Stahlfaserbeton‘. Beton- und Stahlbetonbau 108(12), 822–834 (2013)CrossRef Wichtmann, H.-J., Holst, A., Budelmann, H.: ‘Ein praxisgerechtes Messverfahren zur Bestimmung der Fasermenge und -orientierung im Stahlfaserbeton‘. Beton- und Stahlbetonbau 108(12), 822–834 (2013)CrossRef
15.
go back to reference Lin, Y.-z.: Tragverhalten von Stahlfaserbeton, Dissertation, Universität Kaiserslautern (1999) Lin, Y.-z.: Tragverhalten von Stahlfaserbeton, Dissertation, Universität Kaiserslautern (1999)
16.
go back to reference Heek, P., Lingemann, J., Mark, P., Schnütgen, B., Schulz, M., Zilch, K.: Sicherheitskonzept der DAfStb-Richtlinie Stahlfaserbeton, Deutscher Ausschuss für Stahlbeton (DAfStb) Heft 614 Erläuterungen zur DAfStb-Richtlinie Stahlfaserbeton, pp. 62–69. Teil B: Allgemeine Erläuterungen zur Richtlinie Stahlfaserbeton (Autorenbeiträge), Beuth (2015) Heek, P., Lingemann, J., Mark, P., Schnütgen, B., Schulz, M., Zilch, K.: Sicherheitskonzept der DAfStb-Richtlinie Stahlfaserbeton, Deutscher Ausschuss für Stahlbeton (DAfStb) Heft 614 Erläuterungen zur DAfStb-Richtlinie Stahlfaserbeton, pp. 62–69. Teil B: Allgemeine Erläuterungen zur Richtlinie Stahlfaserbeton (Autorenbeiträge), Beuth (2015)
17.
go back to reference Empelmann, M., Teutsch, M.: Faserorientierung und Leistungsfähigkeit von Stahlfaser- sowie Kunststofffaserbeton. Beton 59(6), 254–259 (2009) Empelmann, M., Teutsch, M.: Faserorientierung und Leistungsfähigkeit von Stahlfaser- sowie Kunststofffaserbeton. Beton 59(6), 254–259 (2009)
18.
go back to reference Soroushian, P., Lee, C.-D.: Distribution and orientation of fibers in steel fiber reinforced concrete. Mater. J. 87(5), 433–439 (1990) Soroushian, P., Lee, C.-D.: Distribution and orientation of fibers in steel fiber reinforced concrete. Mater. J. 87(5), 433–439 (1990)
19.
go back to reference Abrishambaf, A., Barros, J., Cunha, V.: Relation between fibre distribution and post-cracking behaviour in steel fibre reinforced self-compacting concrete panels. Cem. Concr. Res. 51, 57–66 (2013)CrossRef Abrishambaf, A., Barros, J., Cunha, V.: Relation between fibre distribution and post-cracking behaviour in steel fibre reinforced self-compacting concrete panels. Cem. Concr. Res. 51, 57–66 (2013)CrossRef
20.
21.
go back to reference Barnett, S.J., Lataste, J.-F., Parry, T., Millard, S.G., Soutsos, M.N.: Assessment of fibre orientation in ultra high performance fibre reinforced concrete and its effects on flexural strength. Mater. Struct. 43(7), 1009–1023 (2010)CrossRef Barnett, S.J., Lataste, J.-F., Parry, T., Millard, S.G., Soutsos, M.N.: Assessment of fibre orientation in ultra high performance fibre reinforced concrete and its effects on flexural strength. Mater. Struct. 43(7), 1009–1023 (2010)CrossRef
22.
go back to reference di Prisco, M., Plizzari, G., Vandewalle, L.: Fibre reinforced concrete: new design perspectives. Mater. Struct. 42(9), 1261–1281 (2009)CrossRef di Prisco, M., Plizzari, G., Vandewalle, L.: Fibre reinforced concrete: new design perspectives. Mater. Struct. 42(9), 1261–1281 (2009)CrossRef
Metadata
Title
Towards Rebar Substitution by Fibres – Tailored Supercritical Fibre Contents
Authors
Katharina Look
Peter Heek
Peter Mark
Copyright Year
2021
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-030-58482-5_80