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Confinamento de elementos de pilar de secção circular com mantas de CFRP-investigação experimental e analítica

Ferreira, Débora
Fonte: Instituto Politécnico de Bragança Publicador: Instituto Politécnico de Bragança
Tipo: Tese de Doutorado
POR
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37.74%
A preocupação com a vulnerabilidade sísmica dos edifícios é um tema que vem merecendo preocupação crescente, dada a natureza catastrófica que tem uma ocorrência sísmica de elevado amplitude, quer em termos de dimensão humana como material. Para minimizar os riscos sísmicos sobre a segurança das pessoas e da economia em geral, torna-se indispensável proceder ao reforço das construções mais vulneráveis. Podendo, de forma simplificada, considerar-se a acção sísmica como de carácter cíclica, e sendo os pilares elementos fulcrais na garantia da estabilidade global de uma estrutura porticada de betão armado, será de todo interesse estudarem-se os benefícios proporcionados por sistemas de reforço que aumentem a capacidade de absorção de energia deste tipo de elementos, quando submetidos a acções cíclicas. É objectivo deste trabalho o estudo de sistemas de confinamento constituídos por manta de fibra de carbono (CFRP) envolvendo toda a superfície exterior do elemento ou apenas certas partes deste. Ao primeiro sistema atribuiu-se a designação de “sistema de confinamento contínuo”, enquanto ao segundo sistema, constituído por faixas de manta de CFRP, foi dada a designação de “sistema de confinamento discreto”. O aumento da capacidade de carga e de absorção de energia de elementos de betão confinados com sistemas de CFRP é influenciado por diversos parâmetros...

Confinement efficacy of partial and full wrapped CFRP systems in RC column prototypes

Ferreira, Débora; Barros, Joaquim
Fonte: Fib Publicador: Fib
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência
ENG
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37.69%
Since the beginning of the nineties, fibre reinforced polymers (FRP) have been used to increase the load carrying capacity and the energy absorption capacity of reinforced concrete columns [1-5]. The high specific strength and stiffness, the low thickness and weight, and the high resistance to corrosion of FRP materials are favourable properties justifying the increase use of these composites in the structural upgrading [6]. The full wrapping FRP-technique is the most used to increase the load carrying capacity and the energy absorption capacity of reinforced concrete (RC) columns. However, preliminary tests with concrete elements submitted to direct compressive loading revealed that partial wrapping (strips of CFRP sheets) is a promising confinement technique [7]. Since in concrete columns deserving strengthening intervention there are always a certain percentage of steel hoops, the application of CFRP strips in-between the existent steel hoops can be an adjusted confinement technique with technical and economical advantages, when full wrapping is taken for basis of comparison. To assess the efficacy of the partial wrapping technique, 108 prototypes of RC columns were confined by distinct CFRP arrangements and tested under direct compression. The experimental program was designed to evaluate the influence of the following variables on the compression behavior: stiffness of the wet lay-up CFRP sheet; distance between CFRP strips; width of the CFRP strip; number of CFRP layers per each strip; concrete strength; percentage of the steel longitudinal and tranversal reinforcement ratios. The present work describes the experimental program and presents and analyzes the obtained results. Using the obtained experimental results...

Aplicação de laminado de polímero reforçado com fibras de carbono (PRFC) inserido em substrato de microconcreto com fibras de aço para reforço à flexão de vigas de concreto armado; Application of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) strips inserted in a steel fiber reinforced concrete layer (NSM - Near Surface Mounted) for flexural strengthening of reinforced concrete beams

Arquez, Ana Paula
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 07/05/2010 PT
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37.69%
O reforço de elementos estruturais de concreto armado com uso de polímeros reforçados com fibras de carbono (PRFC) está cada vez mais conhecido, seguro e acessível. Em todo o mundo, a aplicação do PRFC vem sendo estudada sob diversas técnicas. Características como elevada resistência à tração e à corrosão, baixo peso, facilidade e rapidez de aplicação são os principais fatores para essa disseminação. Em particular, a técnica aqui estudada é conhecida como Near Surface Mounted (NSM), que consiste na inserção de laminados de PRFC em entalhes realizados no concreto de cobrimento de elementos de concreto armado. Com dupla área de aderência, ela vem a suprir uma deficiência comum no reforço colado externamente, que é o seu destacamento prematuro. Como nas demais técnicas de reforço à flexão, o material é colado na região do concreto tracionado. Sabe-se que, na prática da intervenção, essa região frequentemente encontra-se danificada por razões diversas, como fissuração causada por ações externas, corrosão da armadura e deterioração do concreto, o que exige a sua prévia reparação. Considerando que a boa qualidade desse reparo é imprescindível à eficiência do reforço, propõe-se uma inovação técnica pela reconstituição da face tracionada da viga com um compósito cimentício de alto desempenho...

Experimental research of a new CFRP-based shear strengthening technique for reinforced concrete beams

Dias, Salvador J. E.; Barros, Joaquim A. O.
Fonte: IBRACON Publicador: IBRACON
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em //2005 ENG
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37.74%
A Near Surface Mounted (NSM) strengthening technique was developed to increase the shear resistance of reinforced concrete beams. The NSM technique is based on fixing, by epoxy adhesive, CFRP laminate strips into saw-cut slits on the concrete cover of lateral surfaces of the beams. To assess the efficacy of this technique, an experimental program of fourpoint bending tests was carried out. Each of the four tested series was composed of five beams: without any shear reinforcement; reinforced with conventional steel stirrups; strengthened with U strips of wet lay-up CFRP sheets; and two beams strengthened with precured laminate strips of CFRP, one of them with laminates positioned at 90º and the other with laminates positioned at 45º in relation to the beam axis. Influences of the laminate strip percentage, laminate strip inclination and beam height on the efficacy of the NSM technique were analyzed. This efficacy was assessed not only in terms of the increase of maximum load and deflection at beam rupture, but also in terms of the beam strength performance per unit length of the applied material.; Neste trabalho apresenta-se a técnica de reforço ao corte baseada na inserção de laminados de CFRP em finos entalhes efectuados nas faces laterais de vigas de betão armado. De forma a validar a técnica de reforço proposta foi realizado um programa experimental que englobou vigas sem qualquer armadura transversal...

Verificação experimental de uma nova técnica de reforço ao corte com CFRP para vigas de betão armado

Dias, Salvador J. E.; Barros, Joaquim A. O.
Fonte: IBRACON Publicador: IBRACON
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em //2005 POR
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37.74%
A Near Surface Mounted (NSM) strengthening technique was developed to increase the shear resistance of reinforced concrete beams. The NSM technique is based on fixing, by epoxy adhesive, CFRP laminate strips into saw-cut slits on the concrete cover of lateral surfaces of the beams. To assess the efficacy of this technique, an experimental program of fourpoint bending tests was carried out. Each of the four tested series was composed of five beams: without any shear reinforcement; reinforced with conventional steel stirrups; strengthened with U strips of wet lay-up CFRP sheets; and two beams strengthened with precured laminate strips of CFRP, one of them with laminates positioned at 90º and the other with laminates positioned at 45º in relation to the beam axis. Influences of the laminate strip percentage, laminate strip inclination and beam height on the efficacy of the NSM technique were analyzed. This efficacy was assessed not only in terms of the increase of maximum load and deflection at beam rupture, but also in terms of the beam strength performance per unit length of the applied material.; Neste trabalho apresenta-se a técnica de reforço ao corte baseada na inserção de laminados de CFRP em finos entalhes efectuados nas faces laterais de vigas de betão armado. De forma a validar a técnica de reforço proposta foi realizado um programa experimental que englobou vigas sem qualquer armadura transversal...

Confinement efficacy of partially and fully wrapped CFRP systems in RC column prototypes

Ferreira, Débora R. S. M.; Barros, Joaquim A. O.
Fonte: Universidade do Minho Publicador: Universidade do Minho
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência
Publicado em /06/2006 ENG
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37.69%
Since the beginning of the nineties, fibre reinforced polymers (FRP) have been used to increase the load carrying capacity and the energy absorption capacity of reinforced concrete columns [1-5]. The high specific strength and stiffness, the low thickness and weight, and the high resistance to corrosion of FRP materials are favourable properties justifying the increase use of these composites in the structural upgrading [6]. The full wrapping FRP-technique is the most used to increase the load carrying capacity and the energy absorption capacity of reinforced concrete (RC) columns. However, preliminary tests with concrete elements submitted to direct compressive loading revealed that partial wrapping (strips of CFRP sheets) is a promising confinement technique [7]. Since in concrete columns deserving strengthening intervention there are always a certain percentage of steel hoops, the application of CFRP strips in-between the existent steel hoops can be an adjusted confinement technique with technical and economical advantages, when full wrapping is taken for basis of comparison. To assess the efficacy of the partial wrapping technique, 108 prototypes of RC columns were confined by distinct CFRP arrangements and tested under direct compression. The experimental program was designed to evaluate the influence of the following variables on the compression behavior: stiffness of the wet lay-up CFRP sheet; distance between CFRP strips; width of the CFRP strip; number of CFRP layers per each strip; concrete strength; percentage of the steel longitudinal and tranversal reinforcement ratios. The present work describes the experimental program and presents and analyzes the obtained results. Using the obtained experimental results...

NSM CFRP laminates for the shear strengthening of T section RC beams

Dias, Salvador J. E.; Barros, Joaquim A. O.
Fonte: FIB Publicador: FIB
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência
Publicado em /06/2006 ENG
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37.8%
A new strengthening technique for concrete structures failing in shear was developed based on introducing laminate strips of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) into slits made on the concrete cover of the lateral faces of the beams to be strengthened. This strengthening technique is designated Near Surface Mounted (NSM) and the laminate strips are fixed to concrete by epoxy adhesive. Exploratory tests with rectangular cross-section RC beams, conducted by the authors of the present work have shown that, in comparison to the externally bonded CFRP (EBR) technique, the NSM is easier and faster to apply, can mobilize higher percentage of the CFRP tensile strength, is more efficacy in terms of increasing the beams load carrying capacity, and assures higher resistance to vandalism acts. To assess the efficiency of NSM as a shear strengthening technique for real-case-situations, series of T cross section RC beams of 2.45 m span length were tested (Fig. 1). The influence of the percentage and inclination of the CFRP laminates on the increase of the beam shear resistance is analyzed. In the present work, this experimental program is described and the main results are presented and analysed. Fig. 2 represents the relationship between the shear resistance provided by the CFRP arrangements and the CFRP percentage for the three shear strengthening configurations analyzed. The obtained results indicate that: •Independently of the CFRP percentage and inclination of the laminates...

Estruturas de betão armado reforçadas à flexão com sistemas de CFRP

Dias, Salvador J. E.; Juvandes, Luís F. P.; Figueiras, Joaquim A.
Fonte: Universidade do Minho Publicador: Universidade do Minho
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em /06/2006 POR
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No Laboratório de Estruturas (LABEST) da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto foram realizados vários programas experimentais sobre o reforço à flexão de estruturas de betão armado por intermédio da colagem externa de sistemas compósitos de CFRP (polímeros reforçados com fibras de carbono) unidireccionais. Neste trabalho serão apresentados dois, um realizado sobre faixas de laje e o outro sobre vigas. Os resultados obtidos são analisados e interpretados, referindo-se as principais conclusões sobre o comportamento dos elementos estruturais ensaiados tendo em vista avaliar a viabilidade do reforço com CFRP de elementos de betão armado à flexão. Estes estudos asseguram que a colagem de CFRP permite aumentos significativos na capacidade resistente de elementos de betão armado à flexão.; Experimental research regarding the flexural strengthening of RC structures with externally bonded unidirectional carbon-fiber-reinforced systems (CFRP) has been carried out in the Structural Laboratory (LABEST) of Faculty of Civil Engineering of Porto University (FEUP). The paper presents two works, one refers to RC slabs specimens and other to RC beams specimens. The results are described, analyzed and discussed in order to obtain conclusions about the behaviour of RC structures strengthened with CFRP composite systems. These tests confirmed that the load capacity of RC structures can be significantly increased by applying externally bonded CFRP systems.

Comportamento de vigas de betão armado reforçadas à flexão com laminados de CFRP inseridos

Dias, Salvador J. E.; Barros, Joaquim A. O.; Azevedo, Cristiana
Fonte: Grupo Português de Betão Estrutural (GPBE) Publicador: Grupo Português de Betão Estrutural (GPBE)
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência
Publicado em //2012 POR
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37.65%
Neste trabalho apresenta-se um programa experimental que foi realizado para avaliar o comportamento de vigas de betão armado reforçadas à flexão usando a técnica da inserção de laminados de CFRP em entalhes efetuados no betão de recobrimento. Foram testadas três percentagens de reforço de CFRP (reforço com um laminado, com dois laminados e com três laminados) em vigas de betão armado com 2600 mm de comprimento e secção transversal de 150×300 mm 2 . As vigas continham uma percentagem de armadura longitudinal de 0.38%. O comportamento experimental das vigas reforçadas com CFRP foi comparado com o de uma viga de referência que foi ensaiada sem reforço de CFRP. Os resultados obtidos são apresentados e analisados em termos do comportamento estrutural das vigas ensaiadas, modos de rotura e desempenho do CFRP.

Flexural strengthening of RC slabs with prestressed CFRP strips : serviceability and ultimate load state behavior

Sena-Cruz, José; Correia, Luís; Teixeira, Tiago; Michels, Julien
Fonte: Universidade do Minho Publicador: Universidade do Minho
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência
Publicado em //2014 ENG
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37.72%
O presente trabalho pretende contribuir para o conhecimento da técnica EBR (Externally Bonded Reinforcement) usando laminados de CFRP (Carbon Fiber-Reinforced Polymer) pré-esforçados no reforço à flexão de estruturas de betão, sob condições de serviço (SLS) e estado limite último (ULS). Para tal, foi desenvolvido um programa experimental composto por 8 lajes ensaiadas até à rotura. Duas lajes foram usadas como de referência; 5 reforçadas com laminados de EBR/CFRP pré-esforçados; finalmente, 1 laje reforçada com um laminado EBR/CFRP. Dois sistemas distintos de ancoragem foram estudados: MA (Mechanical Anchorage) e GA (Gradient Anchorage). O efeito da largura e espessura do laminado foi também estudado. A performance dos protótipos é criticamente analisada ao nível dos SLS e ULS.; The present work intends to contribute to the knowledge of Externally Bonded Reinforcement (EBR) technique using prestressed Carbon Fiber-Reinforced Polymer laminates (CFRP) to strengthen concrete structures in flexure, at both serviceability (SLS) and ultimate load levels (ULS). For that purpose, an experimental program was carried out with 8 slabs monotonically tested under displacement control up to failure. Two slabs were used as reference specimens (unstrengthened); 5 slabs were strengthened with prestressed EBR CFRP laminates; finally...

Influência da pré-fendilhação do betão no reforço à flexão de vigas de betão armado com laminados de CFRP inseridos; Influence of pre-cracking of the concrete on the flexural strengthening of RC beams with NSM CFRP laminates

Vieira, Ana Camila Correia
Fonte: Universidade do Minho Publicador: Universidade do Minho
Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Publicado em //2013 POR
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37.86%
Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil; A presente dissertação apresenta a investigação realizada no âmbito do comportamento de vigas de betão armado, reforçadas à flexão, usando a técnica da inserção de laminados de CFRP (Polímeros Reforçados com Fibras de Carbono), em entalhes efetuados no betão de recobrimento (técnica NSM). Concretamente, o desenvolvimento desta tese permitiu avaliar o efeito da pré-fendilhação do betão, na eficácia da técnica NSM com laminados de CFRP, quando aplicada no reforço à flexão de vigas de betão armado. O presente trabalho é iniciado com a revisão bibliográfica, sobre o conhecimento que atualmente existe, em relação à utilização de materiais compósitos de CFRP no reforço de estruturas de betão armado, com particular destaque para o reforço à flexão. Posteriormente, é apresentada a investigação experimental efetuada, por forma a avaliar o efeito da préfendilhação do betão, no comportamento de vigas de betão armado reforçadas à flexão com laminados de CFRP inseridos. O nível de dano (pré-fendilhação) e a percentagem de reforço de CFRP são os parâmetros que distinguem as soluções de reforço testadas. O comportamento de vigas pré-fendilhadas e reforçadas à flexão...

Validação de formulações analíticas para o reforço ao corte de vigas de betão armado com compósitos de CFRP; Validation of analytical formulations for the shear strengthening or reinforced concrete beams with CFRP

Silva, Carla Sofia Carneiro Gomes da
Fonte: Universidade do Minho Publicador: Universidade do Minho
Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Publicado em //2013 POR
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37.82%
Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil (área de especialização em Perfil de Estruturas e Geotecnia); A técnica da colagem externa com compósitos de CFRP (Polímeros Reforçados com Fibras de Carbono), designada na literatura internacional por Externally Bonded Reinforcement (técnica EBR), e a técnica da inserção do CFRP em entalhes efetuados no betão de recobrimento, designada na literatura internacional por Near Surface Mounted (técnica NSM), são duas técnicas de reforço que podem ser usadas para aumentar a capacidade resistente ao esforço transverso de vigas de betão armado. Nesta dissertação procedeu-se à ampliação da base de dados já existente com resultados experimentais de vigas de betão armado reforçadas ao corte com compósitos de FRP, usando a técnica EBR ou a técnica NSM. Esta base de dados foi inserida na ferramenta informática DABASUM (http://dabasum.civil.uminho.pt/), desenvolvida de forma a disponibilizar on-line a informação da referida base de dados. Os resultados experimentais da base de dados referentes quer à técnica EBR com CFRP como à técnica NSM com CFRP foram utilizados para verificar o desempenho de formulações analíticas existentes para o cálculo da contribuição do CFRP no aumento da capacidade resistente ao esforço transverso de vigas de betão armado (Vƒ). Foram analisadas quatro formulações para a técnica EBR e duas formulações para a técnica NSM. Estas formulações encontram-se programadas na DABASUM...

Comportamento de vigas de betão armado reforçadas simultaneamente à flexão e ao corte com laminados de CFRP inseridos; Behavior of RC beams strengthened simultaneously to flexural and shear with NSM CFRP laminates

Costa, João Martinho Vilaça da
Fonte: Universidade do Minho Publicador: Universidade do Minho
Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Publicado em //2013 POR
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37.85%
Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil (área de especialização em Perfil de Estruturas e Geotecnia); A presente dissertação apresenta a investigação realizada sobre o reforço simultâneo à flexão e ao corte de vigas de betão armado com laminados de CFRP (Polímeros Reforçados com Fibras de Carbono) inseridos em entalhes efetuados no betão de recobrimento (técnica de reforço designada na literatura internacional por NSM – Near Surface Mounted). Esta dissertação inicia-se com a revisão bibliográfica sobre o estado do conhecimento atual da utilização de materiais compósitos de CFRP no reforço de estruturas de betão armado, com particular destaque para o reforço de CFRP aplicado com a técnica NSM. Posteriormente é apresentado o programa experimental realizado com vista a verificar a exequibilidade e a eficiência do reforço simultâneo à flexão e ao corte, com laminados de CFRP inseridos, de vigas de betão armado, pré-fendilhadas. Os resultados obtidos são analisados em termos do acréscimo de capacidade de carga proporcionado pelo reforço de CFRP, do nível de mobilização do reforço de CFRP e do modo de rotura. Por fim são apresentadas as principais conclusões obtidas com a realização deste trabalho e indicadas algumas perspetivas de desenvolvimentos futuros. O programa experimental realizado no âmbito desta dissertação e os resultados obtidos formam parte integrante do concurso internacional “SC@UM Challenge - Competition for the prediction of the behaviour of a CFRP strengthened reinforced concrete beam”. Este concurso foi organizado no âmbito da Conferência Internacional “FRPRCS11 - Fiber Reinforced Polymer Reinforcement for Concrete Structures”...

Comportamento cíclico de vigas de betão armado reforçadas ao corte por inserção de laminados de CFRP; Cyclic behavior of RC beams strengthened in shear with NSM CFRP laminates

Abreu, Solange Liliana Ribeiro
Fonte: Universidade do Minho Publicador: Universidade do Minho
Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Publicado em //2013 POR
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37.8%
Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil (área de especialização em Perfil de Estruturas e Geotecnia); A presente dissertação resulta de uma investigação realizada sobre o reforço ao corte de vigas de betão armado utilizando a técnica da inserção de laminados de CFRP (Polímeros Reforçados com Fibras de Carbono) em entalhes efetuados no betão de recobrimento das faces laterais das vigas (técnica NSM). Concretamente, com esta investigação pretendeu-se dar um contributo em termos da avaliação da eficácia da técnica NSM com laminados de CFRP, quando aplicada no reforço ao corte de vigas de betão armado sujeitas a carregamento cíclico. Inicialmente este trabalho descreve a revisão bibliográfica efetuada sobre o atual estado de conhecimento referente à utilização de compósitos de CFRP no reforço de estruturas de betão armado, com particular destaque para o reforço ao corte de vigas de betão armado sujeitas a um carregamento monotónico e/ou a um carregamento cíclico. Posteriormente é apresentado o programa experimental que foi realizado, no Laboratório de Estruturas do Departamento de Engenharia Civil da Universidade do Minho (LEST), por forma a avaliar o efeito de um carregamento cíclico no comportamento de vigas de betão armado reforçadas ao corte com laminados de CFRP inseridos (técnica NSM). Foram estudadas duas soluções de reforço ao corte...

Effectiveness of prestressed NSM CFRP laminates for the flexural strengthening of RC slabs

Hosseini, M.; Dias, Salvador J. E.; Barros, Joaquim A. O.
Fonte: Elsevier Publicador: Elsevier
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em /05/2014 ENG
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37.69%
An experimental program was carried out to investigate the effect of the prestressed Near Surface Mounted (NSM) Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) laminates on the behavior of reinforced concrete (RC) slabs. Four RC slabs were tested, a reference slab (without CFRP), and three slabs flexurally strengthened using NSM CFRP laminates with different prestress level of the ultimate tensile strength of the CFRP: 0%, 20% and 40%. The experimental program is described and the main results are presented and analyzed in terms of the structural behavior of the RC slabs, failure modes and performance of the NSM technique with prestressed CFRP laminates. The results show that prestressing CFRP laminates with NSM technique is an effective solution to increase cracking, service, yielding and maximum loads of RC slabs failing in bending. By applying 20% of prestressed NSM CFRP laminates, the service and ultimate loads have increased, respectively, 55% and 136%, when the corresponding values of the reference slab are taken for comparison purposes, while 119% and 152% were the increase when applying 40% of prestressed laminates. A numerical strategy was used to evaluate the load-deflection of the tested RC slabs, and a good agreement between experimental and numerical results was obtained.; Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT)

Behaviour of CFRP-Prestressed Concrete Beams under Sustained Loading and High-Cycle Fatigue at Low Temperature

Saiedi, Mohammad Reza
Fonte: Quens University Publicador: Quens University
Tipo: Tese de Doutorado Formato: 4013817 bytes; application/pdf
EN; EN
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37.74%
Fibre-reinforced polymers (FRPs) are becoming increasingly accepted in structural engineering applications. In particular, Carbon-FRP (CFRP) tendons are proving to be promising as prestressing reinforcement for concrete structures. While several studies have been conducted on CFRP-prestressed concrete beams, very little attention has been given to their long-term behaviour at low temperatures. This thesis investigates the behaviour of CFRP prestressed concrete beams in two studies: (a) under sustained loading at low temperature, and (b) under high-cycle fatigue at low temperature. Seven 13 year old, 4.4 m long precast concrete T beams were tested, of which five were prestressed to various levels with CFRP tendons and two with conventional steel strands. In the first study, three beams were exposed to −27 °C while being subjected to a sustained load of 25% of their flexural capacity for 163 days. The sustained load produced cracking in two beams with lower prestress levels. Results were compared to those obtained from three similar beams subjected to the same sustained load at room temperature. Deflection increase under sustained load at low temperature was generally small and similar to that at room temperature. Prestressing strain had a direct relationship with temperature in the CFRP prestressed beams. After being subjected to sustained loading...

Structural Behaviour of Steel Columns and Steel-Concrete Composite Girders Retrofitted using CFRP

Shaat, Amr Abdel Salam
Fonte: Quens University Publicador: Quens University
Tipo: Tese de Doutorado Formato: 10320966 bytes; application/pdf
EN; EN
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37.79%
Steel bridges and structures often need strengthening due to increased life loads, or repair due to corrosion or fatigue cracking. This study explored the use of adhesively bonded Carbon Fibre Reinforced Polymers (CFRP) flexible sheets and rigid plates in retrofitting steel columns and girders, through experimental and analytical investigations. The first part of the research program investigated the behaviour of CFRP-strengthened steel columns comprised of square Hollow Structural Sections (HSS). Fifty columns, 175 mm to 2380 mm long (i.e. with slenderness ratios ranging from 4 to 93), were tested under axial compression loads to examine the effects of number and type of CFRP layers, fibre orientation, and slenderness ratio. Transverse wrapping was shown to be suitable for controlling outwards local buckling in HSS short columns, while longitudinal layers were more effective in controlling overall buckling in slender columns. The maximum increases in axial strength observed in the experiments were 18 and 71 percent, for short and slender columns, respectively. An analytical fibre-element model and a non-linear finite element model were developed for slender columns. The models account for steel plasticity, geometric non-linearities...

Strengthening Slender S-Section Steel Columns Using CFRP Plates of Various Moduli

Ritchie, ALLISON
Fonte: Quens University Publicador: Quens University
Tipo: Tese de Doutorado
EN; EN
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37.89%
This thesis investigates strengthening slender steel columns with carbon fibre reinforced polymer (CFRP) plates of various moduli. Three different types of CFRP were used in the study: Ultra-high modulus (430GPa), High modulus (212GPa) and Normal modulus (168GPa). In this study, specimens were grouped according to measured initial out-of-straightness values. The first section examines the effect of adding CFRP plates to the column flanges when buckling about the weak axis. Twelve columns, with a slenderness ratio of 197, were tested, of which nine were strengthened with CFRP. The main parameters tested were the level of initial out-of-straightness (length (L)/8387 to L/1020), CFRP modulus (168 to 430 GPa), CFRP reinforcement ratio (13% to 34%) and the length of CFRP plate (33% to 95% of L). The gain in axial strength due to CFRP retrofitting ranged from 11% to 29%, depending on the various parameters. The gain generally increased as CFRP modulus, initial out-of-straightness, or CFRP reinforcement ratio increased. Global buckling consistently governed the maximum load. In the case of the 430 GPa CFRP, buckling was followed by CFRP crushing in compression, then rupture in tension. The second section of the thesis examines the effect of CFRP plates added to the flanges and tested for buckling in the strong axis. Eight columns...

Strengthening Damaged Reinforced Concrete Beams and Slender Columns Using Ultra-High Modulus CFRP Plates

Richardson, TIMOTHY
Fonte: Quens University Publicador: Quens University
Tipo: Tese de Doutorado
EN; EN
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37.74%
This thesis investigates the application of ultra-high modulus carbon fiber reinforced polymer (CFRP) plates to strengthen damaged reinforced concrete beams and slender columns. In the first phase, two different pre-repair loading histories were simulated in seven 3000x300x150 mm reinforced concrete beams, namely cracking within the elastic range, and overloading in the plastic range. After unloading, the beams were repaired with either high- or ultra-high modulus (210 or 400 GPa) CFRP plates, or a hybrid system, and then reloaded to failure. It was shown that the level of pre-existing damage has an insignificant effect on the strengthening effectiveness and the failure mode at ultimate. The 210 and 400 GPa CFRP of reinforcement ratio ρf = 0.17% increased the ultimate strength by up to 29 and 51%, respectively, despite the 40% lower tensile strength of the 400 GPa CFRP, due to the change in failure mode from debonding to rupture. Doubling ρf of the 400 GPa CFRP to 0.34% resulted in a 63% overall gain in flexural strength, only 8% increase in ultimate strength over ρf = 0.17%, due to change in failure mode from rupture to concrete cover delamination. The beam retrofitted by hybrid CFRP showed remarkable pseudo ductility and warning signs before failure. However...

FATIGUE PERFORMANCE OF A HYBRID CFRP/STEEL SPLICE DETAIL FOR MODULAR BRIDGE EXPANSION JOINTS

Arcovio, STEFANO
Fonte: Quens University Publicador: Quens University
Tipo: Tese de Doutorado
EN; EN
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37.74%
As traffic demand on bridges increases, loading cycles on critical components will increase, reducing their service life. Modular bridge expansion joints, which are imperative to allowing the bridge superstructure to move, are susceptible to fatigue damage at their field splice. These splices are used to connect segments of the total joint, during staged construction. Current splice designs are either bolted or welded connections, which allow stress concentrations to induce pre-mature fatigue failure. This thesis examines the use of a hybrid FRP/steel design under fatigue loading for use as a splice detail. The splice detail consists of steel plates bolted to steel beam webs and CFRP pultruded plates adhesively bonded to the underside of the steel beam flanges. Two different moduli of CFRP were examined: Normal Modulus and Ultra High Modulus. Two beams of each modulus were tested under static conditions and six under constant amplitude fatigue loading. A testing rig was used to simulate similar bending moments experienced in bridge joints. In the static tests, slippage of the web plates caused considerable stiffness loss and the slippage load varied drastically between CFRP moduli. For the fatigue tests, the intention was to reach two million cycles at the different constant load ranges. Stiffness degradation was noticed during the fatigue process...