Behavior of concrete columns using steel fiber high performance concrete to replace reinforcing steel bar

Abstract

This research investigates the feasibility of using high-performance concrete in prefabricated steel pipes as reinforcement in reinforced concrete columns. High-performance concrete is designed the compressive strength at 28 days of 1,500 ksc. Then it is cast in pipes with diameter of ¾, 1, and 1¼ inches to test compressive strength and replaced the reinforcement in concrete columns 150x150x700 mm. The compressive strength of concrete columns at 28 days is 240 ksc. The concrete columns are test the ability to axial load and eccentric load at 20, 40 and 60 mm to determine the maximum compressive strength, bending moment, interaction diagram, and failure patterns of reinforced concrete columns.

From the results of the experiment, it was found that high-performance concrete with steel fibers had compressive strength at 28 days was 1,515 ksc. The maximum strength of prefabricated steel pipes containing high-performance concrete was 2,900 ksc at pipe size 1¼ inches. The axial compressive strength of the control concrete column was 51,086 kg, and when the offset from the axial distance was increased, the compressive strength decreased. As the eccentricity increases The values were 42,131, 31,037, and 22,976 kg at the eccentricity of 20, 40 and 60 mm, respectively. For replacing the reinforcement with prefabricated steel pipes of sizes ¾, 1, and 1¼, it was found that the bearing load capacity of the column concrete has decreased in value at every size. In reinforced concrete columns with prefabricated steel pipes filled with high-performance concrete, it was found that the compressive strength ability increased more than the control concrete column. The control concrete column with prefabricated steel pipes of sizes 1¼ had a maximum axial compressive strength of 74,793 kg and decreased as the eccentricity increased. Bending moment of concrete columns tended in the same direction as the load capacity of concrete columns as well.

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาถึงความเป็นไปได้ในการใช้คอนกรีตสมรรถนะสูงในท่อเหล็กสำเร็จรูปเป็นเหล็กเสริมในเสาคอนกรีตเสริมเหล็ก โดยออกแบบคอนกรีตสมรรถนะสูงให้มีกำลังอัดที่ 28 วัน เท่ากับ 1,500 กก./ตร.ซม. จากนั้นนำไปบรรจุในท่อขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง ¾, 1 และ 1 ¼ นิ้ว นำไปทดสอบกำลังอัดและนำไปแทนที่เหล็กเสริมในเสาคอนกรีตขนาด 150x150x700 มม. โดยใช้คอนกรีตหล่อเสามีกำลังอัดที่ 28 วัน เท่ากับ 240 กก./ตร.ซม. เสาคอนกรีตถูกทดสอบความสามารถในการรับแรงในแนวแกนและเยื้องศูนย์ ที่ระยะ 20, 40 และ 60 มม. เพื่อหาค่าความสามารถในการรับกำลังอัดสูงสุด โมเมนต์ดัด แผนภูมิปฏิสัมพันธ์ และรูปแบบการวิบัติของเสาคอนกรีตเสริมเหล็ก

จากผลการทดลอง พบว่าคอนกรีตสมรรถนะสูงผสมเส้นใยเหล็กมีกำลังอัดที่ 28 วันเท่ากับ 1,515 กก./ตร.ซม. กำลังของท่อเหล็กสำเร็จรูปบรรจุคอนกรีตสมรรถนะสูงมีค่าสูงสุดเท่ากับ 2,900 กก./ตร.ซม. ที่ขนาดท่อ 1¼ นิ้ว ความสามารถในการรับแรงอัดในแนวแกนของเสาคอนกรีตควบคุม มีค่าเท่ากับ 51,086 กิโลกรัม และเมื่อเพิ่มระยะเยื้องศูนย์พบว่าความสามารถในการรับแรงอัดมีค่าลดลง ตามระยะเยื้องศูนย์ที่เพิ่มขึ้น โดยมีค่าเท่ากับ 42,131 , 31,037 และ 22,976 กิโลกรัม ที่ระยะเยื้องศูนย์เท่ากับ 20, 40 และ 60 มม. ตามลำดับ สำหรับการแทนที่เหล็กเสริมด้วยท่อเหล็กสำเร็จรูปขนาด ¾, 1, และ 1¼ พบว่าความสามารถในการรับน้ำหนักของเสาคอนกรีตมีค่าลดลงทุกขนาด และเสาคอนกรีตที่เสริมด้วยท่อเหล็กสำเร็จรูปที่บรรจุคอนกรีตสมรรถนะสูง พบว่าความสามารถในการรับแรงอัดมีค่าเพิ่มขึ้นมากกว่าเสาคอนกรีตควบคุม โดยท่อเหล็กที่บรรจุคอนกรีตสมรรถนะสูง ขนาด 1¼ มีค่าความสามารถในการรับแรงอัดในแนวแกนมากที่สุด เท่ากับ 74,793 กิโลกรัม และมีค่าลดลงเมื่อระยะเยื้องศูนย์มีค่าเพิ่มขึ้น และโมเมนต์ดัดของเสามีแนวโน้มไปในทิศทางเดียวกันกับค่าความสามารถในการรับน้ำหนักของเสาคอนกรีตด้วยเช่นกัน