Instantaneous deflection of light-weight concrete slabs

Abstract

Construction loading before the age of 28 d can have the most significant effects on the slabs, especially for multi-story structures. The changing properties of the young concrete complicate the prediction of serviceability design requirements also. An experimental investigation is performed on four simply supported Light-Weight Concrete (LWC) one-way slabs subjected to immediate loading at 14 d. Effects of aggregate type, loading levels and cracking moment together with the influences of ultimate moment capacity and service moment on the instantaneous deflection of slabs are studied. Comparison of the obtained results with predictions of existing models in the literature shows considerable differences between the recorded and estimated instantaneous deflection of LWC slabs. Based on sensitivity analysis of the effective parameters, a new equation is proposed and verified to predict the instantaneous deflection of LWC slabs subjected to loading at the age of 14 d.

Keywords

instantaneous deflection / light-weight concrete / expanded polystyrene / effective moment of inertia / cracking moment / moment capacity / service moment

References

[1] Mazzotti C, Savoia M. Long-term deflection of reinforced self-consolidating concrete beams. ACI Structural Journal, 2009, 106(06): 772–781

[2] Yoğurtcu E, Ramyar K. Self-compacting lightweight aggregate concrete: Design and experimental study. Magazine of Concrete Research, 2009, 61(7): 519–527

[3] Güneyisi E, Gesoğlu M, Booya E. Fresh properties of self-compacting cold bonded fly ash lightweight aggregate concrete with different mineral admixtures. Materials and Structures, 2012, 45(12): 1849–1859

[4] Mazaheripour H, Ghanbarpour S, Mirmoradi S H, Hosseinpour I. The effect of polypropylene fibers on the properties of fresh and hardened lightweight self-compacting concrete. Construction & Building Materials, 2011, 25(1): 351–358

[5] Vakhshouri B, Nejadi S. Mix design of light-weight self-compacting concrete. Case Studies in Construction Materials, 2016, 4: 1–14

[6] Xu Y, Jiang L, Xu J, Li Y. Mechanical properties of expanded polystyrene lightweight aggregate concrete and brick. Construction & Building Materials, 2012, 27(1): 32–38

[7] Trussoni M, Hays C D, Zollo R F. Fracture properties of concrete containing expanded polystyrene aggregate replacement. ACI Materials Journal, 2013, 110(5): 549–557

[8] Sabaa B, Ravindrarajah R S. Engineering properties of lightweight concrete containing crushed expanded polystyrene waste. In: Materials Research Society, 1997, Fall Meeting, Symposium MM, Advances in Materials for Cementitious Composites. 1997

[9] Scanlon A, Bischoff P H. Shrinkage restraint and loading history effects on deflections of flexural members. ACI Structural Journal, 2008, 105(4): 498

[10] Vakhshouri B. Time-dependent bond transfer length under pure tension in one way slabs. Structural Engineering and Mechanics, 2016, 60(2): 301–312

[11] Li Y, Liu N, Chen B. Properties of lightweight concrete composed of magnesia phosphate cement and expanded polystyrene aggregates. Materials and Structures, 2015, 48(1-2): 269–276

[12] Achintha P M, Burgoyne C J. Moment-curvature and strain energy of beams with external fiber-reinforced polymer reinforcement. ACI Structural Journal, 2009, 106(1): 20–29

[13] FazaS, Gangarao  H. Pre-and post-cracking deflection behaviour of concrete beams reinforced with fibre-reinforced plastic rebars. In: Proceedings of the First International Conference on Advance Composite Materials in Bridges and Structures (ACMBS-I). Sherbrooke: Canadian Society of Civil Engineers, 1992

[14] Yost J R, Gross S P, Dinehart D W. Effective moment of inertia for glass fiber-reinforced polymer-reinforced concrete beams. ACI Structural Journal, 2003, 100(6): 732–739

[15] Rafi M M, Nadjai A, Ali F, Talamona D. Aspects of behaviour of CFRP reinforced concrete beams in bending. Construction & Building Materials, 2008, 22(3): 277–285

[16] Alsayed S, Al-Salloum Y, Almusallam T. Performance of glass fiber reinforced plastic bars as a reinforcing material for concrete structures. Composites. Part B, Engineering, 2000, 31(6): 555–567

[17] Hall T, Ghali A. Long-term deflection prediction of concrete members reinforced with glass fibre reinforced polymer bars. Canadian Journal of Civil Engineering, 2000, 27(5): 890–898

[18] Fikry A M, Thomas C. Development of a model for the effective moment of inertia of one-way reinforced concrete elements. ACI Structural Journal, 1998, 95(4)

[19] Benmokrane B, Chaallal O, Masmoudi R. Flexural response of concrete beams reinforced with FRP reinforcing bars. ACI Structural Journal, 1996, 93(1): 46–55

[20] Branson D E. Instantaneous and Time-Dependent Deflections of Simple and Continues Reinforced Concrete Beams. HPR Report, No.7 Part 1. Alabama Highway Department/U.S. Bureau of Public Roads, 1965

[21] AS-1012.14, Methods of Testing Concrete—Method for Securing and Testing Cores from Hardened Concrete for Compressive Strength. Standards Australia, 1991

[22] ASTM-C39, Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens. American Society of Testing and Materials, 2000

[23] AS-1012.17-97, Methods of Testing Concrete—Determination of the Static Chord Modulus of Elasticity and Poisson’s Ratio of Concrete Specimens. Standards Australia, 2014

[24] ASTM-C469/C469M-14, Standard Test Method for Static Modulus of Elasticity and Poisson’s Ratio of Concrete in Compression. American Society of Testing and Materials, 2000

[25] AS-1141, Methods for Sampling and Testing Aggregates. Standards Australia, 2011

[26] T235. R., Aggregate Least Dimension. Roads AND MARITIME SERVICES (RMS) NSW, Australia, 2006

[27] T239. R., Aggregate fractured faces. Roads and Maritime Services (RMS) NSW, Australia, 2006

[28] Bischoff P H. Deflection calculation of FRP reinforced concrete beams based on modifications to the existing Branson equation. Journal of Composites for Construction, 2007, 11(1): 4–14

[29] Alshaikh A H, Al-Zaid R. Effect of reinforcement ratio on the effective moment of inertia of reinforced concrete beams. ACI Structural Journal, 1993, 90(2): 144–149

[30] ACI-318-08. Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary. ACI Committee, American Concrete Institute, International Organization for Standardization, 2008

[31] ACI-435, Control of Deflection in Concrete Structures, ACI 435R-95. American Concrete Institute, 2000

[32] AS-3600-09, Concrete Structures. Standards Australia, 2009

[33] Bischoff P H, Gross S P. Equivalent moment of inertia based on integration of curvature. Journal of Composites for Construction, 2010, 15(3): 263–273

[34] Bischoff P H, Paixao R. Tension stiffening and cracking of concrete reinforced with glass fiber reinforced polymer (GFRP) bars. Canadian Journal of Civil Engineering, 2004, 31(4): 579–588

[35] CEBFIP-MC90. CEB-FIP Model Code (MC-90).London: Thomas Telford Ltd., 1993

[36] Newhook J. Reinforcing Concrete Structures with Fibre Reinforced Polymers. ISIS Canada: Design Manual No.3, The Canadian Network of Centres of excellence on intelligent sensing for innovative structures, 2001

[37] ACI-224. Cracking of Concrete Members in Direct Tension. In: ACI Journal Proceedings. Farming Hills: American Concrete Institute, 1986

[38] AS-1478.1, Methods for Sampling and Testing Aggregates, Particle Size Distribution-Sieving Method. Standards Australia, 2000

[39] AS-3972, General Purpose and Blended ceMents. Standards Australia, 2010

[40] AS-2350, Methods of testing Portland and Blended Cements. Standards Australia, 2006

RIGHTS & PERMISSIONS

Higher Education Press and Springer-Verlag Berlin Heidelberg