Post-strengthening of reinforced concrete beams with prestressed CFRP strips: part 2: analysis under cyclic loading

Abstract

Different FPR post-strengthening techniques have been developed and applied in existing structures aiming to increase their load capacity. Most of the FRP systems used nowadays consist of carbon fibers embedded in epoxy matrices (CFRP). Regardless of the advantages and the good results shown by the CFRP post-strengthen technique, experimental studies show that, in most cases, the failure of post-strengthened structures is premature. Aiming to better use the tensile strength of the carbon fiber strips used as post-strengthening material, the application of prestressed CFRP strips started to be investigated. The main purpose of this paper is to analyze the effects of the composite prestressing in the performance of the CFRP post strengthening technique. The experimental program was based on flexural tests on post-strengthened reinforced concrete beams subjected to static -part 1 and cyclic -part 2 loading. Experimental results allowed the analysis of the quality and shortcomings of post-strengthen system studied, which resulted in valuable considerations about the analyzed post-strengthened beams.Keywords: prestressing, FRP, strips, carbon fiber, concrete structure, fatigue.Diferentes técnicas de reforço que utilizam sistemas PRF formados com fibras de carbono envolvidas em matriz epoxídica (PRFC) têm sido aplicadas em todo o mundo em estruturas que necessitam aumentar recuperar sua capacidade resistente. Apesar dos bons resultados obtidos e das vantagens associadas a estas técnicas, estudos experimentais mostram que a ruptura das estruturas reforçadas freqüentemente acontece de forma prematura, sem o esgotamento da capacidade resistente do PRFC. Recentemente, a utilização de PRFC protendidos começou a ser investigada, visando a um melhor aproveitamento da resistência à tração dos laminados de fibra de carbono. Dentro deste propósito, este artigo busca analisar a eficiência da técnica de protensão de compósitos laminados, através da realização de ensaios à flexão com carregamento estático -parte 1 e cíclico -parte 2. Os resultados obtidos possibilitaram a análise das qualidades e fraquezas do sistema de reforço estudado, permitindo a obtenção de considerações relevantes sobre as estruturas reforçadas estudadas.Palavras-chave: protensão, PRF, laminados, fibra de carbono, estruturas de concreto, fadiga. Pelotas (UFPel), mrgarcez@hotmail.com, Engineering Center, Brazil. b PhD., Laboratory of Testing and Structural Modeling (LEME), Departament of Civil Engineering, Federal University of Rio Grande do Sul, lcarlos66@gmail.com, Osvaldo Aranha 99, Centro, Porto Alegre -RS, 90035-190, Brazil. c Doctor Honoris Causa, EMPA, Dübendorf, Suíça. Received: 06 Feb 2012 • Accepted: 30 Mar 2012 • Available Online: 03 Aug 2012 Abstract Resumo

Experimental and Analytical Investigation of Deflection of R-UHPFRC Beams Subjected to Loading–Unloading

“…4. An equation for deflection of a beam can be found by direct integration of curvature using Euler-Bernoulli beam theory (Garcez & Silva Filho, 2009;Wang, 2015). The bi-linearity of the (4) δ max,el = ϕ 24 3L 2 − 4a 2 , moment-curvature relation of strain-hardening fiber reinforced cementitious material beam under monotonic loading was verified by Soranakom and Mobasher (2007).…”

“…The following formula to calculate deflection at midspan of a beam with bi-linear moment-curvature under four-point bending (Fig. 5) is used (Garcez & Silva Filho, 2009):…”

Influência da resistência à compressão do substrato de concreto no descolamento interfacial de sistemas PRFC laminados in situ.

“…Neste programa experimental, as vigas foram reforçadas com uma única camada de PRF e romperam por descolamento interfacial devido à propagação de fissuras intermediárias. Camadas mais espessas de PRF, por outro lado, reduzem a ductilidade do elemento reforçado (Garcez et al, 2012) e levam à ruptura devido ao arrancamento do concreto ou descolamento interfacial devido à propagação de fissura de extremidade.…”