PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Approaches for finite element simulations of FRP - strengthened concrete beams and slabs

Identyfikatory
Warianty tytułu
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
I his paper presents the nonlinear finite element modelling of reinforced concrete members externally strengthened with fibre reinforced polymers (FRPs). Modelling approaches for various applications are reviewed, including the flexural and shear strengthening of beams, as well as the FRP strengthening of two-way slabs. Two types of strengthening methods are considered; namely externally bonded and mechanically fastened FRP strengthening schemes. In all applications, special attention is paid to the implementation of appropriate constitutive models for the FRP/concrete interfaces. To obtain accurate predictions, these models must be capable of properly simulating interfacial stresses and strains, as well as characterizing possible debonding failures. The performance of the various numerical models is assessed through comparisons with appropriate experimental data. It is shown that, with adequate interface models, the numerical predictions can compare very well with experimental measurements in terms of ultimate load carrying capacities, load-deflection relationships and failure modes. The numerical analyses are shown to provide useful insight into phenomena that are difficult to obtain experimentally (e.g., interfacial stress distributions and interfacial slip profiles).
PL
W artykule przedstawiono sposób modelowania za pomocą nieliniowych elementów skończonych żelbetowych elementów zewnętrznie wzmocnionych polimerami FRP. Omówiono sposoby modelowania dla różnych zastosowań, w tym dla belek wzmacnianych na zginanie i ścinanie, jak również wzmocnienie FRP krzyżowo zbrojonych płyt. Rozważano dwie metody wzmocnienia, a mianowicie zewnętrznie przyspajane oraz mechanicznie przymocowane wzmocnienie FRP. We wszystkich zastosowaniach specjalną uwagę zwracano na zastosowanie odpowiedniego modelu konstytutywnego dla powierzchni styku betonu z FRP. Aby otrzymać dokładne wyniki, modele te muszą mieć możliwość właściwego odwzorowania naprężeń i odkształceń na powierzchni styku, jak również charakteryzować się możliwością zniszczenia przez odspojenie materiału wzmacniającego od podłoża. Wyniki otrzymane z obliczeń numerycznych oceniono poprzez porównanie z odpowiednimi danymi doświadczalnymi. Pokazano, że stosując odpowiednie modele powierzchni styku, wyniki numerycznych obliczeń bardzo dobrze odpowiadają pomiarom doświadczalnym, w zakresie nośności, zależności pomiędzy obciążeniem i ugięciem oraz sposobu zniszczenia. Analizy numeryczne pokazano aby uzyskać przydatny wgląd w zjawiska, które trudno uzyskać doświadczalnie (np. rozkład naprężeń czy charakterystykę poślizgu na powierzchni styku).
Rocznik
Strony
59--72
Opis fizyczny
Bibliogr. 27 poz.
Twórcy
autor
autor
autor
autor
Bibliografia
  • [1] Neale K.W., Ebead U.A., Abdel Baky KM., Elsayed W.E., Godât A.; Analysis of the load-deformation behaviour and debonding for FRP-strengthened concrete structures, Advances in Structural Engineering, Vol.9, No.6, 2006; p.751-763
  • [2] Ehsani M.R., Saadatmanesh H.\ Fibre composite plates for strengthening bridge beams, Composite Structures, Vol.15,1990; p.343-355
  • [3] Takahashi Y, Sato Y, Ueda T., Maeda T., KobayashiA.; Flexural behaviour of RC beams with externally bonded carbon fibre sheet, Non-Metallic (FRP) Reinforcement for Concrete Structures, Japan Concrete Institute, Vol.1,1997; p.327-334
  • [4] Nitereka C, Neale K.W.; Analysis of reinforced concrete beams strengthened in flexure with composite laminates, Canadian Journal of Civil Engineering, Vol.26,1999; p.646-654
  • [5] Ebead U.A., Marzouk H.; Tension-stiffening model for FRP-strengthened concrete two-way slabs, Materials and Structures/Materiaux et constructions, RILEM, Vol.38, No.276, 2005; p.193-200
  • [6] Lu X.Z., TengJ.G., Ye L.E, Jiang J.J.; Bond-slip models for FRP sheets/plates bonded to concrete, Engineering Structures, Vol.27, No.6,2005; p.920-937
  • [7] Wong R.S., Vecchio F.J.; Towards modeling of reinforced concrete members with externally bonded fiber-reinforced polymer (FRP) composites, ACI Structural Journal, Vol.100, No.l, 2003; p.47-55
  • [8] Abdel Baky KM., Ebead UA., Neale K.W.; Flexural and interfacial behaviour of FRP-strengthened reinforced concrete beams, Journal of Composites for Construction (ASCE), Vol.11, No.6, 2007; p.629-639
  • [9] Kotynia R., Abdel Baky H.M., Neale K. W, Ebead UA.; Flexural strengthening of RC beams with externally bonded CFRP systems: Test results and 3D nonlinear FE analysis, Journal of Composites for Construction (ASCE), Vol.12, No.2, 2008; p.190-201
  • [10] GodatA., Neale K.W., Labossiere P.; Numerical modeling of FRP shear-strengthened reinforced concrete beams, Journal of Composites for Construction (ASCE), Vol.11, No.6, 2007; p.640-649
  • [11] GodatA., Qu Z., Lu X.Z., Labossiere P., Ye L.E, Neale K.W.; Size effects for reinforced concrete beams strengthened in shear with CFRP strips, Journal of Composites for Construction (ASCE), Vol.14, No.3, 2010; p.260-271
  • [12] Elsayed W.E., Ebead UA., Neale K.W.; Interfacial behaviour and debonding failures in FRP-strengthened concrete slabs, Journal of Composites for Construction (ASCE), Vol.11, No.6, 2007; p.619-628
  • [13] Elsayed W.E., Ebead UA., Neale K.W.; Mechanically fastened FRP-strengthened two-way concrete slabs with and without cutouts, Journal of Composites for Construction (ASCE), Vol.13, No.3, 2009; p.198-207
  • [14] ADINA Automatic Dynamic Incremental Nonlinear Analysis; Finite Element Software, Version 8.3, ADINA R&D Inc., Watertwon, MA 2005
  • [15] ADINA Theory and Modeling Guide, Version 8.3, ADINA R&D Inc., Watertwon, MA, Vol.1, Chap.3, 2005
  • [16] CSA Standard CSA-A23.3-04 Design of Concrete Structures, 3r d Edition Canadian Standards Association, Toronto, ON, 2004
  • [17] Elsayed WE., Ebead U.A., Neale K.W.; Studies on mechanically fastened fiber-reinforced polymer strengthening systems, ACI Structural Engineering, Vol.106, No.l, 2009; p.49-59
  • [18] GodatA., Neale K.W., Labossiere P.; Towards modeling FRP shear-strengthened reinforced concrete beams, Proc. 8t h Int. Conf. Fiber Reinforced Polymer Reinforcement for Concrete Structures, T.C. Triantafillou, Editor, Patras, Greece, 2007
  • [19] M'Bazaa L; Renforcement en flexion de poutres en béton armé a l'aide de lamelles en matériaux composites: Optimisation de la longueur des lamelles, M.A.Sc. Thesis, Dept. of Civil Engineering, Univ. of Sherbrooke, Sherbrooke, Canada, 1995
  • [20] Chicoine T.; Conception et analyse d'ancrages sur les poutres renforcées en flexion ? l'aide de matériaux composites, M.A.Sc. Thesis, Dept. of Civil Engineering, Univ. of Sherbrooke, Sherbrooke, Canada, 1997
  • [21] Pellegrino C, Modena C; Fiber reinforced polymer shear strengthening of reinforced concrete beams with transverse steel reinforcement, Journal of Composites for Construction (ASCE), Vol.6, No.2, 2002; p.104-111
  • [22] Adhikary B., Mutsuyoshi H.; Behaviour of concrete beams strengthened in shear with carbon-fibre sheets, Journal of Composites for Construction (ASCE), Vol.8, No.3, 2004; p.258-264
  • [23] Longworth J., Bizindavyi L., Wight R.G., Erki A.; Prestressed CFRP sheets for strengthening two-way slabs in flexure, Advanced Composite Materials in Bridges and Structures, Canadian Society for Civil Engineering, El-Badry M. and Dunaszegi L., Eds., 2004
  • [24] Brena S.F., Bramblett R.M., Wood S.L., Kreger M.E.; Increasing flexural capacity of reinforced concrete beams using carbon fibre-reinforced polymer composites, ACI Structural Journal, Vol.100, No.l, 2003; p.36-46
  • [25] Harajli MM., Soudki KA.; Shear strengthening of interior slab-column connections using carbon fibrereinforced polymer sheets, Journal of Composites for Construction (ASCE), Vol.7, No.2, 2003; p.145-153
  • [26] Mosallam A.S., Mosalam K.M. ; Strengthening of twoway concrete slabs with FRP composite laminates, Construction and Building Materials, Vol.17, 2003; p.43-54
  • [27] GodatA., Neale K.W, Labossiere P.; Numerical modeling of shear crack angles in FRP shear-strengthened reinforced concrete beams, Australian Journal of Structural Engineering, Vol.11, No.2, 2011; p.87-101
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BSL9-0064-0006
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.