Modeling of discontinous bond under the equal load in RC beam strengthened with CFRP plate

• Autorzy: Trombeva-Gavriloska A. , Selih J. , Cvetkovska M. , Samardzioska T.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Decrease of the bearing capacity of constructions imposes the need of their repair and strengthening. In the recent years, typical retrofitting technique involves use of external bonded FRP (fiber reinforced polymers) reinforcement. One of the problems that can be encountered during the strengthening in the practice is inadequate execution of the bonding process. This may lead to weakening of the bond layer and to creating discontinuities zones between reinforced concrete and CFRP plate. The bond between reinforced concrete beam and CFRP plate in this paper is modelled with the use of a numerical displacement-based fibber model, which is based on the concept of different displacement fields for concrete and reinforcing plate and therefore takes into account bond-slip effects, which is essential for the realistic prediction of the beam behavior. Discontinuous bond zone is modelled by modification in the constitutive law for description of the bond between the reinforced concrete beam and CFRP plate. In this paper, verification of implemented modification in the constitutive law is presented for two different cases of discontinuous zones in the bond layer. The weak bond behaviour for two cases is analysed under the equal load dependent on different increasing displacement at slip while the maximum shear stress remains unchanged. Implemented modification is analysed using bond stress distribution and tensile plate force distribution along the externally strengthened reinforced concrete beam. Numerical analysis carried out shows that the proposed modeling of the weak zone is appropriate.

PL

Redukcja nośności konstrukcji powoduje potrzebę ich naprawy i wzmocnienia. Ostatnimi czasy typowe techniki naprawy bazują na wykorzystaniu zewnętrznie przyspojonego zbrojenia FRP (polimery wzmacniane włóknami). Jednym z problemów jaki można napotkać w praktyce podczas wzmacniania jest niewłaściwie wykonany proces spajania. Może to prowadzić do osłabienia warstwy łączącej i tworzenia się nieciągłych stref pomiędzy powierzchnią elementu żelbetowego i taśmą CFRP. W artykule połączenie pomiędzy żelbetową belką a taśmą CFRP zamodelowano przy użyciu numerycznego modelu bazującego na przemieszczeniach, którego idea opiera się na założeniu różnych pól przemieszczeń dla betonu i taśmy wzmacniającej. Pozwala to uwzględnić efekt poślizgu połączenia, który jest istotny dla przewidywania rzeczywistego zachowania się belki. Strefa nieciągłości połączenia jest modelowana poprzez modyfikację związków konstytutywnych opisujących połączenie pomiędzy żelbetową belką i taśmą CFRP. W artykule przedstawiono weryfikację zastosowanej modyfikacji związków konstytutywnych na dwóch różnych przykładach stref nieciągłości w warstwie łączącej. W obu przypadkach zachowanie się osłabionego połączenia analizowano pod jednakowym obciążeniem zależnym od narastającego przemieszczenia przy poślizgu, podczas gdy maksymalne wartości naprężenia ścinającego pozostawały niezmienione. Zastosowaną modyfikację analizowano przy użyciu rozkładu naprężeń w połączeniu oraz rozkładu sił rozciągających w płaszczyźnie zewnętrznego wzmocnienia żelbetowej belki. Przeprowadzona analiza numeryczna pokazuje, że zaproponowany sposób modelowania osłabionej strefy jest właściwy.

Słowa kluczowe

EN

CFRP; numerical analysis; reinforced concrete beam; strengthening

PL

CFRP; analiza numeryczna; konstrukcje żelbetowe; wzmocnienie

• Wydawca: Silesian University of Technology
• Czasopismo: Architecture Civil Engineering Environment
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 4, no. 4
• Strony: 97--103
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz.

Twórcy

autor

Trombeva-Gavriloska A.

autor

Selih J.

autor

Cvetkovska M.

autor

Samardzioska T.

• Faculty of Architecture, Ss. Cyril and Methodius University in Skopje, Macedonia,

Bibliografia

• [I] Aprile A., Spacone E., Limkatanyu S.; Role of Bond in RC Beams Strenghtened with Steel and FRP Plates, Journal of Structural Engineering, Vol.127, No.12, 2001; p.1445-1452
• [2] Tdljsten B.; Strengthening of Beams by Plate Bonding, Journal of Materials in Civil Engineering, Vol.9, No.4,1997; p.206-212
• [3] Chen J. E, TengJ. G.; Anchorage Strength Models for FRP and Steel Plates Bonded to Concrete, Journal of Structural Engineering, Vol.127, No.7, 2001; p.784-791
• [4] Teng J. G, Chen J. E, Smith S. T, Lam L.; FRPStrengthened RC Structures, John Wiley & Sons, ISBN 0-471-48706-6, 2002
• [5] Monti G, Spacone E.; Reinforced concrete fiber beam element with bond- slip, Journal of Structural Engineering, Vol.126, No.6, 2000; p.654-661
• [6] Taylor R., Feap L.\ A Finite Element Analysis Program User manual: Version 7.1, Dept. of Civ. And Envir. Engrg., University of California, Berkeley, Calif., http://www.ce.berkeley.edu/~rlt/feap/
• [7] Spacone E., Limkatanyu S.; Responses of Reinforced Concrete Members Including Bond-Slip Effects, ACI Structural Journal, Vol.97, No.6, 2000; p.831-839
• [8] Chajes J. M., Finch W. W., Januszka F. 77, Thomson A. T; Bond and Force Transfer of Composite Material Plates Bonded to Concrete, ACI Structural Journal, Vol.93, No.2,1996; p.208-217
• [9] FIB BULLETIN 14 (2001); Externally Bonded FRP Reinforcement for RC Structures, Sprint-Digital- Druck Stuttgart
• [10] Rahimi H., Hutchinson A.; Concrete Beams Strengthened with Externally Bonded FRP Plates, Journal of Composites for Construction, Vol.5, No.l, 2001; p.44-56
• [11] Thomes H, Spacone E., Limkatanyu S., Camata G.; Failure Mode Analyses of Reinforced Concrete Beams Strengthened in Flexure with Externally Bonded Fiber Reinforced Polymers, Journal of Composites for Construction, Vol.8, No.2, 2004; p.123-131