Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1822/8842

TitleComposite materials and discrete steel fibres for the strengthening of thin concrete structures
Other titlesMateriais compósitos e fibras discretas de aço o reforço de estruturas laminares de betão
Author(s)Bonaldo, Everaldo
Advisor(s)Barros, Joaquim A. O.
Lourenço, Paulo B.
Issue date12-Dec-2008
Abstract(s)The pre-cured CFRP laminates strips installed according the Near Surface Mounted (NSM) technique can provide a more discrete and efficient solution for strengthening concrete structures in that they are inserted into the concrete cover of the structure to be strengthened via pre-cut slits. The NSM technique for flexural strengthening can provided a significant increment of the load capacity at serviceability limit and ultimate states, as well as, the stiffness after concrete cracking. Since the CFRP laminate is embedded into the concrete cover substrate and bonded on three sides, development lengths for NSM strengthening may be shorter and high strain in the CFRP laminate can also be mobilized. A number of practical applications and experimental researches have confirmed NSM technique as a high efficacy strengthening system for reinforced concrete (RC) structures. The work presented in this thesis contributes to a better knowledge of the behaviour of reinforced concrete (RC) laminar structures strengthened with NSM CFRP laminate strips. The carried out study was composed of an experimental and a numerical part. The main objective of the experimental work was to investigate and assess the effectiveness of the NSM technique and also the combined strengthening strategy - SFRC overlay and NSM CFRP laminates - to significantly increase the service and ultimate load carrying capacity of RC slabs. With this purpose, a number of pull-off tests and flexural tests on simple supported and double spanned slab strips were carried out. The influence of factors such as: thickness of SFRC layer, SFRC layer compressive strength, SFRC layer ductility, compressive strength of the concrete substrate (slab), CFRP laminates ratio, ratio between the longitudinal steel reinforcement ratio and CFRP laminates ratio, cross section of the slits where the CFRP is glued into, bond interface between the concrete substrate and the new SFRC layer, and moment redistribution capability on the flexural strengthening behaviour were investigated. Using the results of the experimental tests on unstrengthened and strengthened reinforced concrete slab strips, numerical analyses were carried out. The results are presented and analyzed, and the performances of the numerical models are appraised, showing an excellent agreement between the calculated numerical results and experimental results.
A recente técnica de reforço NSM, baseada na inserção de laminados de CFRP no betão de recobrimento, tem sido muito estudada e também utilizada actualmente, no reforço ao corte e à flexão de estruturas de betão armado. Como a fixação dos laminados de CFRP é maior, com maior mobilização da capacidade resistente destes, esta técnica de reforço proporciona um aumento significativo na capacidade resistente, além de um melhor desempenho em termos de capacidade deformacional. Os estudos desenvolvidos na presente tese, pretendem, entre outros, contribuir para melhor se perceber o comportamento de estruturas laminares de betão, reforçadas à flexão com laminados de CFRP inseridos no betão de recobrimento. Nesta tese, foram realizadas, essencialmente, actividades de pesquisa no âmbito experimental e numérico. Na primeira parte da tese, são apresentados os resultados de uma série de ensaios em laboratório com o propósito de avaliar e validar a eficácia da técnica de NSM, bem como da conjugação deste sistema de reforço com a aplicação de uma camada de compressão de betão reforçado com fibras de aço (BRFA), para se aumentar significativamente a resistência e a rigidez à flexão de estruturas laminares de betão armado. Na investigação experimental, foram conduzidos ensaios de arrancamento (pull-off tests), e ensaios à flexão em faixas de lajes bi-apoiadas e em faixas de lajes contínuas de betão armado, não reforçadas e reforçadas com laminados de CFRP. Nestes ensaios foram avaliados a influência de vários factores, como: propriedades da ligação entre camada de BRFA e o betão da estrutura a reforçar, resistência do betão da base e da camada de reforço, percentagem de reforço e percentagem de armadura convencional, geometria das ranhuras e a capacidade de redistribuição de momentos, no comportamento de estruturas reforçadas. Na segunda parte da tese, são apresentadas análises não-lineares, aplicando os recursos de elementos finitos e de uma ferramenta numérica desenvolvida para simular estruturas de betão reforçadas com laminados de CFRP inseridos no betão de recobrimento. Os resultados numéricos obtidos apresentam excelente aproximação com os resultados observados nos testes experimentais.
TypeDoctoral thesis
DescriptionTese de Doutoramento em Engenharia Civil - Área do Conhecimento Estruturas
URIhttp://hdl.handle.net/1822/8842
AccessOpen access
Appears in Collections:BUM - Teses de Doutoramento

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