The effect of stirrup spacing and stirrup diameter on the shear capacity of concrete beams with GFRP reinforcement

openaccess, Vol. 635 (7) 2025 / wtorek, 22 lipca, 2025

Wpływ rozstawu i średnicy strzemion na nośność na ścinanie belek betonowych ze zbrojeniem GFRP

(Open Access)

DOI: 10.15199/33.2025.07.09

citation/cytuj: Szczech D. The effect of stirrup spacing and stirrup diameter on the shear capacity of concrete beams with GFRP reinforcement. Materiały Budowlane. 2025. Volume 635. Issue 07. Pages 63-70. DOI: 10.15199/33.2025.07.09

The paper investigates the effect of stirrup spacing s and stirrup diameter φs on the shear capacity of beams with non- -metallic reinforcement. Stirrups of φ8 were used with a spacing of 120 mm, and stirrups of φ12 were used with a spacing of 270 mm, maintaining a uniform transverse reinforcement ratio ρw = 0,33%. The influence of stirrup spacing was analysed in beams with two different longitudinal reinforcement ratios: ρl = 2.9% and ρl = 3.7%. The paper presents the quantitative and qualitative influence of these parameters on the shear capacity and behaviour of the beams.

W artykule przeanalizowano wpływ rozstawu strzemion s i ich średnicy φs na nośność na ścinanie belek ze zbrojeniem niemetalicznym. Przyjęto strzemiona φ 8 w rozstawie co 120 mm oraz strzemiona φ 12 w rozstawie co 270 mm, zachowując jednolity stopień zbrojenia poprzecznego ρw = 0,33%. Analizowano wpływ rozstawu strzemion w belkach o dwóch różnych stopniach zbrojenia podłużnego: ρl = 2,9% oraz ρl = 3,7%. Przedstawiono ilościowy i jakościowy wpływ tego parametru na nośność na ścinanie oraz zachowanie się belek.
shear; GFRP reinforcement; stirrup spacing; transverse reinforcement ratio.

ścinanie; zbrojenie GFRP; rozstaw strzemion; stopień zbrojenia poprzecznego.
  1. Godycki-Ćwirko T. Ścinanie w żelbecie. Wydawnictwo Arkady, 1968.
  2. KnauffM. Obliczanie konstrukcji żelbetowych według Eurokodu 2.Wydawnictwo Naukowe PWN 2017.
  3. Taylor HPJ. Investigation of Dowel Shear Forces Carried by the Tensile Steel in RC Beams. TRA-431, Cement and Concrete Association, London 1969.
  4. Sigrist V, Bentz E, RuizMF, Foster S, Muttoni A. Background to the fibModel Code 2010 shear provisions – part I: Beams and slabs. Structural Concrete. 2013; 3 (14).
  5.  Fenwick RC, Paulay T. Mechanisms of Shear Resistance of Concrete Beams. Journal of the Str. Division, Proc. of the American Society of Civil Eng. 1968; 94No. ST10.
  6. Walraven JC. Fundamental Analysis of Aggregate Interlock Journal of the Structural Division. 1981; 107 (No. ST11), 2245 – 2269.
  7. Pruijssers A. Aggregate interlock and dowel action undermonotonic and cyclic loading. Delft University of Technology. 1988.
  8. Desai S. Influence of Constituents of Concrete on Its Tensile Strength and Shear Strength.Magazine of Concrete Research. 2003; v. 55, no. 1, s. 77 – 84.
  9.  KazemiMT, BroujerdianV. Reinforced concrete beams without stirrups considering shear friction and fracture mechanics. Canadian Jour. of Civil Eng. 2006; v. 33, no. 2.
  10.  Szczech D, Kotynia R. Shear tests on GFRP reinforced concrete beams. 10th International Conference onAMCM.MATECWeb od Conf. 2020; Vol. 323.
  11.  Szczech D, Kotynia R. Effect of shear reinforcement ratio on the shear capacity of GFRP reinforced concrete beams. Archives of Civil Engineering. 2021; Volume 67, Issue 1.
  12.  Szczech D, Kotynia R. Badania na ścinanie belek zbrojonych podłużnie i poprzecznie prętami FRP. Materiały Budowlane. 2024; 11 (627).
  13.  Guadagnini M, Pilakoutas K, Waldron P. Investigation on Shear Carrying Mechanisms in FRP RC Beams. (FRPRCS-5), Cambridge, UK, 949-958, 2001.
  14.  Ali MSM, Oehlers DJ, Griffith MC. Shear Transfer across Cracks in FRP Strengthened RC Members. Jour. of Comp. for Constr. 2008; 12, 416 – 424.
  15.  ACI 440.1R-15 Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with FRP Bars, American Concrete Institute. 2015.
  16.  CNR-DT-203/2006 Guide for the design and construction of concrete structures reinforced with fiber-reinforced polymer bars. 2007.
  17.  CAN/CSA-S806-12 Design and construction of building structures with fibre-reinforced polymers, Canadian Standards Association. 2012.
  18.  JSCE Recommendation for design and construction of concrete structures using continuous fiber reinforcing materials. 1997.
  19.  CEN/TC 250/SC 2/WG 1/TG 1 N 110 Draft Reinforcing With FRP. 2017.
  20.  Szczech D, Kotynia R. Badania na ścinanie belek zbrojonych podłużnie i poprzecznie prętami FRP. Materiały Budowlane. 2024; 4 (620).
  21.  Razaqpur G, Spadea S. Shear Strength of FRP Reinforced Concrete Members with Stirrups. Journal of Composites for Construction. 2015; 19.
  22.  Jumaa GB,YousifAR. Size effect on the shear failure of high-strength concrete beams reinforced with basalt FRP bars and stirrups. Constr. and Build.Mat. 2019; 209 77 – 94.
dr inż. Damian Szczech, Lodz University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Architecture and Environmental Engineering
ORCID: 0000-0002-8357-2877

dr inż. Damian Szczech, Lodz University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Architecture and Environmental Engineering
ORCID: 0000-0002-8357-2877

Correspondence address: damian.szczech@p.lodz.pl

Full paper:

DOI: 10.15199/33.2025.07.09

Article in PDF file

Received: 20.01.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 20.01.2025 r.
Revised: 10.03.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 10.03.2025 r.
Published: 23.07.2025 / Opublikowano: 23.07.2025 r.