Strengthening of RC slabs with prestressed and non-prestressed NSM CFRP strips

• Autorzy: Przygocka M. , Lasek K. , Kotynia R.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the results of an experimental tests carried out on reinforced concrete (RC) slabs strengthened in flexure with prestressed near surface mounted (NSM) carbon fiber reinforced polymer (CFRP) strips. The main aim of the test was to define effectiveness of strengthening with narrow CFRP strips glued into slits made in a concrete cover in aspect of an influence of an internal steel reinforcement ratio. In order to improve serviceability limit state conditions of pre-tensioning of the NSM reinforcement has been proposed. According to the authors knowledge a number of studies on the pretensioned NSM FRPs is quite small. Until now only few laboratories all over the world have undertaken the subject of flexural strengthening with pre-tensioned strips and obtained very promising results. The innovation of this study is a novel prestressing device adapted to tension narrow CFRP strips proposed by the authors. The experimental program contained two RC slabs reinforced with different internal steel reinforcements. Obtained results indicated high effectiveness of this technique with flexural enhancement of 73 and 134% compared to non-strengthened specimens respectively with higher and lower steel reinforcement ratio. Introducing pre-tensioning of the CFRP strips upgrades the service conditions with decrease of existing deflections and reduction of crack width. Outcomes of the study presented herein motivated authors for further research and developed novel experimental program based on preloaded specimens to analyse the effect of prestressing on service conditions.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań żelbetowych płyt wzmocnionych na zginanie naprężonymi taśmami kompozytowymi (CFRP – carbon fiber reinforced polymer) wklejonymi w podłużne bruzdy wycięte w betonowej otulinie (technika NSM – near surface mounted). Głównym celem badań było określenie wpływu stalowego stopnia zbrojenia podłużnego na efektywność wzmocnień przy użyciu cienkich, kompozytowych taśm. W celu poprawy warunków w stanie granicznym użytkowania zaproponowano wstępne naprężenie zbrojenia kompozytowego. Opierając się na wiedzy autorów, badania wzmocnień elementów żelbetowych przy użyciu naprężonych kompozytów, szczególnie wklejonych w betonową otulinę są dość rzadkie. Do tej pory kilka ośrodków badawczych na całym świecie podjęło tą tematykę. Innowacyjnym aspektem jest zastosowanie autorskiego systemu przystosowanego do naciągu wąskich kompozytowych taśm. Przeprowadzone badania obejmowały dwie żelbetowy płyty różniące się stopniem wewnętrznego zbrojenia stalowego. Wyniki badań potwierdziły wysoką efektywność wzmocnienia techniką NSM. Zaobserwowano wzrost nośności płyt wynoszący 73% i 134% odpowiednio z mniejszym i większym stopniem zbrojenia stalowego w porównaniu do odpowiadających im elementów niewzmocnionych. Wprowadzenie wstępnego naciągu taśm CFRP doprowadziło do zmniejszenia ugięć oraz szerokości rozwarcia rys. Otrzymane rezultaty skłoniły autorów do kontynuacji badań i przeprowadzenie testów elementów wytężonych przed wzmocnieniem.

Słowa kluczowe

EN

CFRP strips; flexural strengthening; NSM; pre-tensioning NSM; RC slabs

PL

taśmy CFRP; wzmocnienie na zginanie; NSM; napinanie; płyty żelbetowe

• Wydawca: Silesian University of Technology
• Czasopismo: Architecture Civil Engineering Environment
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 8, no. 3
• Strony: 79--86
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., tab., rys., wykr.

Twórcy

autor

Przygocka M.

• Department of Concrete Structures, Technical University of Lodz, Politechniki 6, 90-924, Łódź, Poland

autor

Lasek K.

• Department of Concrete Structures, Technical University of Lodz, Politechniki 6, 90-924, Łódź, Poland

autor

Kotynia R.

• Department of Concrete Structures, Technical University of Lodz, Politechniki 6, 90-924, Łódź, Poland

Bibliografia

• [1] Kotynia R.; Analysis of the Flexural Response of NSM FRP-Strengthened Concrete Beams. Proceedings of the Eighth International Symposium on Fiber Reinforced Polymer Reinforcement for Concrete Structures, Patras, Greece, 2007
• [2] Barros J.A.O.; Pre-stress Technique for the Flexural Strengthening with NSM-CFRP Strips. Proceedings of the Ninth International Symposium on Fiber Reinforced Polymer Reinforcement for Concrete Structures, Sydney, Australia, 2009
• [3] Gaafar M.A., El-Hacha R.; Strengthening Reinforced Concrete Beams with Prestressed Near Surface Mounted FRP Strips. Proceedings of Fourth International Conference on FRP Composites in Civil Engineering, CICE, Zurich, Switzerland, 2008
• [4] Kotynia R., Lasek K.; Anchorage system for pretensioning of flat rectangular bars and especially composite strips bonded into the concrete cover of building members. Patent Application Polish, No. 407898 Patent Office, 2014
• [5] Kotynia R., Lasek K., Staśkiewicz M.; Flexural Behavior of Preloaded RC Slabs Strengthened with Prestressed CFRP Laminates. Journal of Composites for Construction, online publication 24 Jul 2013