Strength and force distribution of lap-welded composite longitudinal reinforcing bars formed during strengthening of reinforced concrete beam elements by increasing the cross-section in the tension zone
DOI:
https://doi.org/10.26906/znp.2025.64.4136Keywords:
reinforced concrete beams, strengthening, additional longitudinal reinforcement, cross-sections, reinforcing bars, welding connections, tensile strengthAbstract
The article experimentally investigated the strength and stress-strain state of eccentrically stretched specimens from welded overlapped longitudinal reinforcing bars, which have cross-sections varying in length and are interconnected by electric arc welding. The strength of reinforcing bars of a composite cross-section was compared with the strength of individual centrally stretched reinforcing bars. As a result of the experiment, the influence of the main factors on the strength of the bars was investigated: electric arc welding; stress concentration; eccentricity of the application of longitudinal tensile force, as well as the distribution of forces in the sections of each element along the length of the composite reinforcing bar-sample
References
1, ДБН Б В.3.1-2:2016 Ремонт і підсилення несучих і огороджувальних будівельних конструкцій та основ будівель і споруд. [Текст]: Наказ Мінрегіону від 24.06.2016 №182, чинний з 2017-04-01, – К.: ДП "УкрНДНЦ", 2017. – 72 с.
2. Римар Я. В. Міцність та деформативність залізобетонних балок, підсилених під навантаженням нарощуванням арматури: автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук: 05.23.01 – будівельні конструкції, будівлі та споруди / Ярослав Васильович Римар; Національний університет "Львівська політехніка". Львів, 2010, 20 с. Бібліографія: с. 16–17 (10 назв). https://ena.lpnu.ua/items/ c9bb0ff1-f732-46a4-b437-442074daf15f
3. Бліхарський З.Я. Експериментальні дослідження залізобетонних балок, підсилених нарощуванням арматури / З.Я. Бліхарський, Я.В. Римар // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди. Збірник наук. праць НУВГП. Випуск 13 – Рівне: НУВГП.– 2005.– С. 346-351,
4. Бліхарський З.Я. Підсилення залізобетонних балок нарощуванням арматури під навантаженням / З.Я. Бліхарський, Я.В. Римар // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди. Збірник наук. праць НУВГП. Випуск 14. – Рівне: НУВГП.– 2006.– С. 449-454.
5. Бліхарський З.Я. Залізобетонні балки, підсилені нарощуванням арматури під навантаженням / З.Я. Бліхарський, Я.В. Римар, Р.Є. Хміль // Вісник Національного університету “Львівська політехніка”.- Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2005.- №545: Теорія і практика будівництва. - С. 15–19.
https://ena.lpnu.ua/handle/ntb/47302
6. Бліхарський З. Я. Методика експериментального дослідження міцності нормальних перетинів залізобетонних балок, підсилених додатковою попередньо напруженою арматурою під наванта-женням / З. Я. Бліхарський, Р. Є. Хміль, Я. В. Римар, Б. М. Ковальчук, Р. Ю. Титаренко // Вісник Національного університету "Львівська політехніка". Теорія і практика будівництва.- 2015.- № 823.- С.21-26. http://nbuv.gov.ua/UJRN/VNULPTPB_2015_823_6
7. Міцність залізобетонних балок, підсилених попередньо напруженою арматурою / Б. М. Ковальчук, Я. В. Римар, З. Я. Бліхарський, П. Ф. Холод // Вісник національного університету “Львівська політехніка”. Серія: Теорія і практика будівництва. Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2017. - № 877. - С. 109–114. http://ena.lp.edu.ua:8080/handle/ntb/44184
8. Боярчук Б. А. Міцність, тріщиностійкість та деформативність залізобетонних конструкцій при різних способах підсилення розтягнутої зони: дис. канд. техн. наук: 05.23.01 / Б. А. Боярчук. – Луцьк, 2003. – 157с.
9. Gul A., Alam B., Khan F. A., Badrashi Y. I., & Shahzada K. (2015) Strengthening and evaluation of reinforced concrete beams for flexure by using external steel reinforcements / International Journal of Scientific Engineering and Technology, April 2015, vol.4 (№4), рр. 260–263. https://doi.org/10,17950/ijset/v4s4/409
10, Gul A, Alam B, Ahmed W, et al. (2020) Strengthening and Characterization of Existing Reinforced Concrete Beams for Flexure by Effective Utilization of External Steel Elements. Advances in Structural Engineering. 2020;24(2):243-251, doi:10,1177/1369433220950614
11, Митрофанов В.П. Експерименальне дослідження напружено-деформованого стану складених арматурних стержнів, випробуваних окремо і в складі залізобетонних балок / В.П. Митрофанов, М.О. Овсій // Збірник наукових праць «Галузеве машинобудування, будівництво». Вип. 1, – Полтава: Полт.НТУ, 1998. – С. 53-62.
12. Moustafa, T.; Khalifa, W.; El-Koussy, M.R.; Abd El-Reheem, N. (2016) Optimizing the Welding Parameters of Reinforcing Steel Bars. Arab. J. Sci. Eng., 41, 1699–1711, https://doi.org/10,1007/s13369-015-1929-x
13. Falodun, O., Oke, S. Bodunrin, M. (2025) A comprehensive review of residual stresses in carbon steel welding: formation mechanisms, mitigation strategies, and advanced post-weld heat treatment techniques. Int J Adv Manuf Technol 136, 4107–4140, https://doi.org/10,1007 /s00170-025-15088-8
14. Nadimi, N.; Pouranvari, M. (2023) Transition in Interfacial Failure Mechanism of Resistance Spot Welds during Tensile–Shear Loading: Role of Fusion Zone Hardness. Metals, 13, 1076. https://doi.org/10,3390/met13061076
15. Sk Basiruddin MB (2022) Heat treatment and effect of microstructural constituents on impact toughness of low carbon steel (Doctoral dissertation, Indian Institute of Technology Kharagpur). – р.320, https://www.researchgate.net/publication/370263171
16. Kubicki, K. (2023) Technical and economic aspects of load-bearing welded joints in reinforcing steel. Construction of Optimized Energy Potential, 12(1), 228–235. DOI: 10,17512/bozpe.2023.12.25
17. Issa C.A., Nasr A. (2006) An experimental study of welded splices of reinforcing bars. Build Environ. 41, 1394–1405. https://doi.org/10,1016/J.BUILDENV.2005. 05.025
18. Ahmed, Ghafur (2015) Мechanical Properties of Welded Deformed Reinforcing Steel Bars. Aro, The Scientific Journal of Koya University, 3 (1). pp. 28-39. ISSN 24109355 https://doi.org/10,14500/aro.10059
19. Li, D., Xu, K., Zhang, X. et al. (2024) Experimental Study on Brittle Fracture Mechanism and Mechanical Properties of HRB400E Rebar Cross-Spot Welding. J Fail. Anal. and Preven. 24, 344–351, https://doi.org/10,1007/s11668-023-01844-z
20, Scholz, W. and Robers, B. (2000). Welding Newly Developed, High Strength SeismicGrade Reinforcing Bar / 12th World Conference on Earthquake Engineering. – p.8. https://www.iitk.ac.in/nicee/wcee/article/1173.pdf
21, Apostolopoulos, Ch.; Savvopoulos, P. and Dimitrov L. (2011) Design Problems in Lap Welded Joints of Reinforcing Steel Bars, Greece: Department of Mechanical Engineering and Aeronautics, University of Patras. Scientific Proceedings VIII International Congress "MACHINES, TECHNOLОGIES, MATERIALS" 2011, YEAR XIX, Vol. 3, pp. 48-54 https:// mtmcongress.com/ proceedngs/2011/3/12.DESIGN%20PROBLEMS%20IN% 20LAP%20WELDED%20JOINTS%20OF%20REINFORCING%20STEEL%20BARS.pdf
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2025 Anna Azizova, Dmytro Ovsii, Oleksandr Semko, Mykola Ovsii
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
