Wpływ rozstawu strzemion na mechanizm przenoszenia ścinania w belkach teowych zbrojonych podłużnie prętami GFRP

Open Access (Artykuł w pliku PDF)

citation/cytuj: Zając J., Szczech D., Rogowski J., Koniorczyk M., Novák D., Večeře J. Influence of stirrup spacing on the shear-transfer mechanism in T-shaped concrete beams longitudinally reinforced with GFRP bars. Materiały Budowlane. 2026. Volume 650. Issue 10. Pages 197-206. DOI: 10.15199/33.2026.10.22

dr inż. Jakub Zając, Politechnika Łódzka, Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska
ORCID: 0000-0001-6080-2994
dr inż. Damian Szczech, Politechnika Łódzka, Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska
ORCID: 0000-0002-8357-2877
dr inż. Janusz Rogowski, Politechnika Łódzka, Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska
ORCID: 0000-0002-4080-5976
prof. dr hab. inż. Marcin Koniorczyk, Politechnika Łódzka, Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska
ORCID: 0000-0002-6887-4324
prof. Ing. Drahomir Novák, DrSc, Brno University of Technology
ORCID: 0000-0003-0744-8265
Ing. Jakub Večeře, Brno University of Technology
ORCID: 0009-0005-1953-6758

Correspondence address: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript. 

DOI: 10.15199/33.2026.10.22
Original research paper / Oryginalny artykuł naukowy

Abstract. This paper presents results of experimental tests on three T-shaped concrete beams longitudinally reinforced with GFRP bars, differing in stirrup spacing: without transverse reinforcement (TG-N), with stirrups at 250 mm (TG-250), and at 120 mm (TG-120). Digital Image Correlation (DIC) using the ARAMIS 6M system was employed to provide full-field tracking of the critical crack development and to measure local kinematic quantities crack opening and crack slip along the crack path. The introduction of transverse reinforcement increased the shear capacity from 102.9 kN for TG-N to 234.2 kN for TG-250 and 348.4 kN for TG-120. Reducing the stirrup spacing from 250 to 120 mm produced a further 49% increase and expanded the active aggregate-interlock zone within the web.
Keywords: GFRP; shear; stirrups; T-beam; Digital Image Correlation (DIC); aggregate interlock.

Streszczenie. W artykule przedstawiono wyniki badań doświadczalnych trzech belek teowych zbrojonych podłużnie prętami GFRP, różniących się rozstawem strzemion: bez zbrojenia poprzecznego (TG-N), ze strzemionami co 250 mm (TG-250) i co 120 mm (TG-120). Do analizy mechanizmu ścinania zastosowano cyfrową korelację obrazu (DIC), umożliwiającą śledzenie rozwoju rysy krytycznej oraz pomiar lokalnych wielkości kinematycznych, rozwarcia i poślizgu krawędzi rysy wzdłuż jej przebiegu. Zastosowanie zbrojenia poprzecznego zwiększyło nośność na ścinanie ze 102,9 kN w belce TG-N do 234,2 kN w belce TG-250 i 348,4 kN w belce TG-120. Zmniejszenie rozstawu strzemion z 250 do 120 mm przyniosło dodatkowy wzrost nośności o 49% oraz poszerzenie aktywnej strefy zazębiania kruszywa w środniku.
Słowa kluczowe: GFRP; ścinanie; strzemiona; belka teowa; cyfrowa korelacja obrazu (DIC); zazębianie kruszywa.

Literature
[1] Resende TL, Pacheco DDE, Cardoso DCT, Noël M. Analysis of the shear behavior of GFRP reinforced concrete beams through crack kinematics and shear transfer mechanisms. Eng Struct 2025;340:120778. https://doi. org/10.1016/j.engstruct.2025.120778.
[2] Cavagnis F, Fernández Ruiz M, Muttoni A. An analysis of the shear-transfer actions in reinforced concrete members without transverse reinforcement based on refined experimental measurements. Struct Concr 2018;19:49–64. https://doi.org/10.1002/suco.201700145.
[3] Monney F, Fernández Ruiz M, Muttoni A. Influence of amount of shear reinforcement and its post‐yield response on the shear resistance of reinforced concrete members. Struct Concr 2023;24:1002–34. https://doi. org/10.1002/suco.202200331.
[4] Fernández Ruiz M. The influence of the kinematics of rough surface engagement on the transfer of forces in cracked concrete. Eng Struct 2021;231:111650. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2020.111650.
[5] D’Antino T, Pisani MA. Long-term behavior of GFRP reinforcing bars. Compos Struct 2019;227:111283. https://doi.org/10.1016/j.compstruct. 2019.111283.
[6] Zhao J, Bao X, Yang S, Wang Z, He H, Xu X. Experimental and Theoretical Studies on the Shear Performance of Concrete Beams Reinforced with Fiber-Reinforced Polymer Stirrups. Materials 2024;17:593. https://doi. org/10.3390/ma17030593.
[7] Li W, Huang W, Fang Y, Zhang K, Liu Z, Kong Z. Experimental and theoretical analysis on shear behavior of RC beams reinforced with GFRP stirrups. Structures 2022;46:1753–63. https://doi.org/10.1016/j. istruc.2022.10.138.
[8] Iraqy A, Eladawy M, Ibrahim B, Ahmed E, Benmokrane B. Shear behavior of concrete beams reinforced with new-generation GFRP bars and stirrups: Experimental and theoretical strain limit analysis. Eng Struct 2026;354:122425. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2026.122425.
[9] Szczech D, Kotynia R. Effect of Shear Reinforcement Ratio on The Shear Capacity of GFRP Reinforced Concrete Beams. Arch Civ Eng 2021:425–37. https://doi.org/10.24425/ace.2021.136481.
[10] Szczech D, Kotynia R. Shear tests on GFRP reinforced concrete beams. MATEC Web Conf 2020;323:01009. https://doi.org/10.1051/matecconf/ 202032301009.
[11] Szczech D. Analysis of the effect of variable parameters on the shear capacity of elements reinforced with FRP bars. Mater Bud 2024;1:14–23. https://doi.org/10.15199/33.2024.11.02.
[12] European Committee for Standardization (CEN). Testing hardened concrete – Part 3: Compressive strength of test specimens (EN 12390-3:2019). Brussels, Belgium: CEN; 2019.
[13] European Committee for Standardization (CEN). Testing hardened concrete – Part 6: Tensile splitting strength of test specimens (EN 12390- 6:2023). Brussels, Belgium: CEN; 2023.
[14] International Organization for Standardization (ISO). Steel for the reinforcement and prestressing of concrete – Test methods – Part 1: Reinforcing bars, rods and wire (EN ISO 15630-1:2019). Geneva, Switzerland: ISO; 2019.
[15] Han Z, Qu W, Zhu P. Tensile behavior of GFRP bar at quasi-static and high strain rate. Constr Build Mater 2023;364:129915. https://doi. org/10.1016/j.conbuildmat.2022.129915.
[16] Cavagnis F, Fernández Ruiz M, Muttoni A. A mechanical model for failures in shear of members without transverse reinforcement based on development of a critical shear crack. Eng Struct 2018;157:300–15. https://doi. org/10.1016/j.engstruct.2017.12.004.
[17] Cavagnis F, Fernández Ruiz M, Muttoni A. Shear failures in reinforced concrete members without transverse reinforcement: An analysis of the critical shear crack development on the basis of test results. Eng Struct 2015;103:157–73. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2015.09.015.

Received: 12.05.2026 / Artykuł wpłynął do redakcji: 12.05.2026 r.
Revised: 28.07.2026 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 28.07.2026 r.
Published: 21.10.2026 / Opublikowano: 21.10.2026 r.

Materiały Budowlane 10/2026, strona 197-206 (spis treści >>)