Application of open stirrups and closed stirrups in concrete beams

 

Historically, beam stirrups had been used sparingly in residential construction. However, in recent years sizes of concrete beam have gotten shallower and spans have increased. That has been the result of architectural design and building occupant requirements.

Beams sustain two basic types of failures, namely:

Flexural (or Bending) Failure: As the beam sags under increased loading, it can fail in two possible ways. If relatively more steel is present on the tension face, concrete crushes in compression; this is a brittle failure and is therefore undesirable. And if relatively less steel is present on the tension face, the steelvyields first and redistribution occurs in the beam until eventually the concrete crushes in compression;

Shear Failure: A beam can also fail due to shearing action. A shear crack is inclined at 45° to the horizontal; it develops at mid-depth near the support and grows towards the top and bottom faces. The stirrups are provided to avoid such shearing action. Shear damage occurs when the area of these stirrups is insufficient [1].

Fig.1 Two types of damage in a beam

The stirrups, as well known, perform in two ways:

- to repair damages caused by shear, or occasionally by torque, offering several benefits such as:

o suppressing flexural tensile stress in the cantilever blocks by means of the diagonal compression force.

o limiting the opening of diagonal cracks within the elastic range, thus enhancing and preserving shear transfer by aggregate interlock

o improving the contribution of the dowel action.

- providing confinement to the longitudinal compression reinforcement and to concrete

Obviously, all these tasks can be performed successfully only if the stirrup is efficient, which means that it must not open up to the breaking point load.

Therefore, it is evident that the geometry of the stirrups is depending on the manufacturing technology of the beam and on the geometry of its cross section. Perhaps for this reason all the codes give few information regarding manufacturing details of the stirrups, leaving to the designer the responsibility of their efficiency [2].

Types of stirrups

The stirrups in “A” are defined as “closed stirrups” both in the American Standards and in the Eurocodes. In option “B” (which allows an easier assembly of the reinforcement cage on site) the rebar shown in black in figure 4 does not confine the compression reinforcement, but is utilized only to hold together the longitudinal rebars during concrete casting. However, if the bending direction changes along the beam axis (as it happens in a continuous beam), the 135-degree hooks of the “U” shaped stirrups will be in a tensile zone with the risk of slipping-off [3].

 

Fig.4 Types of stirrups

Concrete beams vary in depth. The deeper the beam, the more shear capacity. When the depth is not adequate, steel stirrups must be added to increase the shear capacity of the beam. These stirrups are usually one piece of steel that is bent into a rectangular shape. Often small diameter steel is used. The stirrup is typically wrapped around the bottom and top bars of the beams.

Open stirrups are provided principally to resist shear forces in concrete beams and they are applied in locations in which the effect of torsion is insignificant. U-shaped stirrups are placed in the tension side of concrete beams in which shear cracks would occur. However, when concrete beams are designed to resist a substantial amount of torsion, closed stirrups should be used instead.

If external loads act far away from the vertical plane of bending, the beam is subjected to twisting about its longitudinal axis, known as torsion, in addition to the shearing force and bending moment.

Fig. 2 Loads act away from the vertical plane of

bending

In Figures 2 several examples of beams subjected to torsion are shown. In these figures, torsion results from either supporting a slab or a beam on one side only, or supporting loads that act far away transverse to the longitudinal axis of the beam. Shear stresses due to torsion create diagonal tension stresses that produce diagonal cracking. If the member is not adequately reinforced for torsion, a sudden brittle failure can occur.

Principal Stresses Due to Pure Torsion.

When the beam shown in Figure 3.a. is subjected to pure torsion, shearing stresses develop in the four faces as shown by the elements. The principal stresses on these elements are shown in Figure 3.b.

The principal tensile strength is equal to the principal compressive stress and both are equal to the shearing stress. Ultimately, when the principal tensile strength exceeds the maximum tensile strength of the beam, cracking will occur spiraling around the outside surface of the beam as shown in Figure 3.c.

In a reinforced concrete member, such a crack would cause brittle failure unless torsional reinforcement is provided to limit the growth of this crack. Closed stirrups and longitudinal bars in the corners of the section are usually used as torsional reinforcement.

 

Fig.3 Principal stresses and cracking due to pure torsion:

(a) shear stresses; (b) principal stresses; (c) crack

Experimentally proved: It was found that the closed stirrup configuration shows smaller shear crack width in comparison to the open stirrup configuration at the same stirrup strain as result of the slip of stirrup end which affect the slip at the end of vertical leg of stirrup. The open stirrup configuration is with less efficient hook than that of the closed stirrup configuration. Hence, larger slip between stirrup and concrete occurs, resulting in larger shear crack width at the same stirrup strain [4].

Increasing the longitudinal reinforcement amount can better control shear crack opening in the vicinity of longitudinal reinforcement, implying that the longitudinal reinforcement ratio has a significant effect on shear cracking mechanism. The larger amounts of longitudinal reinforcement cause smaller spacings between shear cracks, and thus result in smaller shear crack openings. This can be explained due to the increase in bond effect between the longitudinal reinforcement and the surrounding concrete, thereby enhancing crack control characteristics and reducing the crack spacing. Also, larger amounts of longitudinal reinforcement effectively restrict the widening of flexural cracks and their development into flexure-shear cracks is considered a possible reason [4].

Научный руководитель – М.А. Ращупкина, канд. тех. наук, СибАДИ; Т.Г. Галкина, канд. филоогичл. наук, доцент кафедры «Иностранные языки» СибАДИ, Омск..

 

Библиографический список

 

1. C.V.R.Murly, «How do Beams in RC Buildings resist Earthquakes», IITK BMTPC Earthquake Tip18

2. CNR-DT 203/2006 “Guide for the design and construction of concrete structures reinforced with Fiber-Reinforced Polymer bars”, National Italian Research Council, 2006.

3. N.S. Anderson e J.A. Ramirez, “Detailing of stirrup reinforcement”, ACI Structural Journal, Vol.86, N.5, 1989, pagg. 507- 515.

4. Mohamed Zakaria, Tamon Ueda, Zhimin Wu, Liang Meng, «Experimental Investigation on Shear Cracking Behavior in Reinforced Concrete Beams with Shear Reinforcement», Journal of Advanced Concrete Technology Vol. 7, No. 1, 79-96, February 2009.

 

УДК 378

студент Шевцов Г.С.

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ), Омск

Abstract: German policy knows citizenship does not divide the citizens of Germany, people of German and non-German origin. This means that have acquired German citizenship is considered a full-blooded German, whatever his appearance, the shape of the eyes or skin color.

Аннотаци: Немецкая политика гражданства знает не делит граждан Германии на людей немецкого и ненемецкого происхождения.Это означает, что получивший немецкое гражданство считается чистокровным немцем, каким бы ни была его внешность, разрез глаз или цвет кожи.

Keywords: aliens, visa, citizenship, nationality, and ethnic origin.

Ключевые слова: иностранцы, виза, гражданство, национальность, этническое происхождение.

 

Иностранцы в Германии

Граждане прибалтийских стран могут легально жить в Германии 3 месяца без регистрации. Потом им надо хоть на день выехать за границу. Из СНГ же многие приезжают по туристической визе и остаются на нелегальном положении.

Немецкая статистика знает много, но не всё. Она, в частности, не делит граждан Германии на людей немецкого и ненемецкого происхождения. В паспорте, точнее, в удостоверении личности здесь вообще нет графы национальности. Есть только пункт "Гражданство". Причем, по-немецки написано именно "гражданство", Staatsbürgerschaft, а по-английски и по-французски это слово переведено, как "национальность", Nationality. Это означает, что получивший немецкое гражданство считается чистокровным немцем, каким бы ни была его внешность, разрез глаз или цвет кожи.

Итак, этническое происхождение граждан ФРГ статистика не учитывает, как и людей, имеющих наряду с немецким еще какое-либо гражданство. Есть только данные о численности в стране иностранных граждан. За последние 5 лет их доля в населении Германии практически не изменилась. Она составляет без малого 9 %, то есть 7 млн. 340 тыс. человек. Подавляющая их часть – это граждане других европейских стран, к числу которых статистика относит и Турцию, и Россию.

Турецкая община в Германии самая многочисленная – почти два миллиона человек, то есть более четверти всех иностранцев. На втором месте – граждане стран-членов Европейского союза вместе взятые. В этой группе больше всего итальянцев – 610 тысяч человек, и граждан Сербии и Черногории – 591 тысяча. Затем в порядке убывания идут греки, поляки и хорваты. Довольно много в Германии выходцев из Азии – 12 % всех иностранцев. Граждан африканских стран втрое меньше, 3 % - американцы, и почти никого нет из Австралии и Океании – 0,2 %. Порядка 70 тысяч жителей Германии вовсе не имеют никакого гражданства или тщательно его скрывают.

Таковы данные официальной статистики, опубликованные несколько дней назад. Неучтенными, как и ранее, остались так называемые поздние немецкие переселенцы из республик бывшего Советского Союза. Они сразу по приезде получают немецкое гражданство, а потому "иностранной" статистикой не охвачены. Оценки есть только приблизительные, считается, что их в Германии около трёх миллионов.

Отдельно стоит рассказать о ненемецких гражданах бывшего Советского Союза, проживающих ныне в Германии. Согласно официальной статистике по Берлину, в немецкой столице прописаны всего 32 тысячи граждан бывшего СССР. Из них больше всего россиян - 11 тысяч, и украинцев – 7,5 тысяч. Граждан других республик бывшего Союза – значительно меньше. Из Туркмении, например, всего 39 человек.

Но официальная статистика – это кривое зеркало. Она не учитывает, например, русских жен немецких переселенцев, которые, получив благодаря мужу, немецкий паспорт, не отказались от своего прежнего – российского или казахстанского. То же самое касается еврейских беженцев. Им стали давать немецкое гражданство, не требуя выхода из российского, украинского или белорусского. Наконец, статистика учитывает только прописанных в паспортных столах иностранцев. Но значительная часть русских или русскоговорящих в Берлине живут без прописки, на нелегальном или полулегальном положении.

Скажем, владельцы паспорта одной из прибалтийских стран – будь то этнические русские или белорусы - могут на законных основаниях три месяца находиться в Германии и не регистрироваться, то есть не попадать в статистику. Потом им надо хоть на день выехать и можно возвращаться вновь, еще на три месяца и так до бесконечности.

Из республик СНГ многие приезжают в Берлин по туристической визе и остаются в городе на нелегальном положении. Снимают где-нибудь комнату или угол, устраиваются в семьи домработницей с проживанием. В разделе объявлений столичной газеты "Русский Берлин" более половины телефонных номеров ищущих заработки - мобильные. Это верный признак того, что давший объявление – берлинский нелегал. Так что официальная статистика не отражает реального положения дел. По щедрым оценкам, в Берлине проживают до 200 тысяч русских, точнее выходцев из бывшего СССР, по осторожным данным – 100 - 130 тысяч.

Но вернемся к официальной статистике. Средний срок проживания иностранцев в Германии превышает 15 лет. Рекорд удерживают граждане Словении – свыше четверти века - и Испании, 24 года. При этом две трети всех иностранцев в Германии находятся здесь дольше 8 лет. Это значит, что по действующему ныне закону они имеют право требовать предоставления немецкого гражданства. Но – не требуют: законопослушный и трудолюбивый человек не испытывает в Германии особых неудобств от того, что в кармане у него паспорт другого государства.

Согласно опубликованным 13 марта официальным статистическим данным, доля иностранцев среди населения Германии в 2002 году по сравнению с предыдущим годом не изменилась и составляет 8,9%. Всего иностранцев на декабрь 2002 года 7,34 млн. или на 17.000 человек больше, чем в 2001 году.

Из них 5,82 млн., или 79,3%, - граждане европейских стран; в том числе граждан стран ЕС – 1,86 млн., или 25% всех иностранцев в ФРГ.12,3% - выходцы из Азии, 4,2% - из Африки, 3,1 – из Америки и 0,2% - из Австралии и Океании.

1% составляют лица без гражданства, а также те, чье происхождение не удалось установить с достоверностью.

Наиболее многочисленные группы иностранных граждан в Германии являются выходцами из:

Турции – 1,91 млн. (26,1%)

Италии – 610.000 (8,3%)

Сербии и Черногории – 591.000 (8,1%)

Греции – 318.000 (4,9%)

Польши – 318.000 (4,3%)

Хорватии – 231.000 (3,1%).

В статистических сводках не учитываются как иностранцы так называемые поздние переселенцы из Восточной Европы и бывшего СССР, прибывшие в Германию за последние 15 лет и имеющие германское гражданство, число которых, по различным оценкам, достигает 3 млн. человек.

Средний срок пребывания иностранцев в стране составляет на конец 2002 года 15,6 года. В среднем дольше всего пребывают на территории Германии жители Словении (25,5 года), Испании (24,3) и Австрии (22,7). Две трети всех живущих в Германии иностранцев находятся здесь не менее 8 лет, имея, таким образом, теоретическое право на получение гражданства ФРГ.

Из 7,34 млн. иностранных граждан родились в Германии 1,53 млн., или 20,9%. Больше всего родившихся в Германии среди турчанок и турок (679.000, или 35,5% представителей этой страны), а также итальянок и итальянцев (174.000, или 28,6%).

Научный руководитель – Л.А. Карпец, ст. преподаватель кафедры «Иностранные языки» СибАДИ, Омск.

Библиографический список

 

1. Sozial-Reportage. Auslander. Internationales 2/1993.

2. Tatsachen uber Deutschland. Herausgegeben vom Presse- und Informationsamt der Bundesregierung, Societats-Verlag, Frankfurt/Mein, 1997

3. https://ru.wikipedia.org/