Анализ эффективности дополнительного дисперсного армирования кокосовым волокном для бетонной балки с традиционным армированием стальными стержнями

Бетон широко используется в качестве строительного материала во всем мире. Однако его применение в строительных конструкциях ограничено по причине его низкой прочности на растяжение. Эта проблема частично решается использованием стальной стержневой арматуры и применением дисперсного армирования различными типами волокон. В исследовании предлагается одновременное традиционное армирование бетонной конструкции стальными стержнями с дополнительным дисперсным армированием натуральными кокосовыми волокнами, относительно дешевыми и широкодоступными во многих странах Африки, Азии и Латинской Америки. Цель исследования - анализ эффективности предложенного решения путем сравнения необходимого количества стальной арматуры (по массе) для балки из традиционного бетона и аналогичной балки с дополнительным дисперсным армированием кокосовыми волокнами. Изучены прогибы и трещинообразование в балках. Применялось программное обеспечение Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2022. Результаты показали, что балка, дополнительно армированная кокосовым волокном, требует меньшего на 11 % количества стальной арматуры (по массе) по сравнению с аналогичной балкой из традиционного железобетона. Кроме того, балка, армированная кокосовым волокном, испытывала на 6 % меньший прогиб, а также наблюдалось существенно меньшее образование трещин под действием нагрузки по сравнению с простой бетонной балкой. Доказано, что предложенный в работе подход заметно улучшает работу железобетона в конструкции, что в том числе позволяет получить существенную экономию арматурной стали.

Analysis for the efficiency of additional dispersed reinforcement using coconut fiber for a concrete beam with traditional steel bar reinforcement

Concrete is widely used as a building material throughout the world. However, its use in building structures is limited due to its low tensile strength. This problem can be partially solved using steel bars reinforcement, as well as using dispersed reinforcement with various types of fibers. The authors propose the simultaneous traditional reinforcement of a concrete structure with steel bars with additional dispersed reinforcement with natural coconut fibers, relatively cheap and widely available in many countries in Africa, Asia and Latin America. The purpose of this study is to analyze the effectiveness of the proposed solution by comparing the required amount of steel reinforcement (by weight) for a beam made of traditional concrete and a similar beam with additional dispersed reinforcement with coconut fibers. Deflections and cracking in beams were investigated. The analysis was carried out using Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2022 software. The results showed that a beam additionally reinforced with coconut fiber requires 11% less steel reinforcement (by weight) compared to a similar beam made of traditional reinforced concrete. In addition, the coconut fiber reinforced beam experienced 6% less deflection and significantly less stress cracking compared to a simple concrete beam. These results proved that the approach proposed in the work noticeably improves the performance of reinforced concrete in the structure, and also makes it possible to obtain significant savings in reinforcing steel.