NSM CFRP laminates for the shear strengthening of high strength concrete beams

The effectiveness of the Near Surface Mounted (NSM) shear strengthening technique with Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) laminates applied in relatively high-strength concrete beams was assessed by experimental research. Six NSM shear strengthening configurations (three CFRP orientations and two levels of CFRP percentage) were applied in T cross section Reinforced Concrete (RC) beams with a steel stirrups percentage of 0.10% (ρsw = 0.10%). Four of these NSM configurations were also applied in beams with ρsw = 0.16%. The concrete of the beams had a compressive strength of 59.4 MPa at the age of beam tests. The main results of this experimental research are presented and analyzed in terms of the structural behaviour of the beams, failure modes and performance of the NSM technique with CFRP laminates. The results showed that NSM shear strengthening technique with CFRP laminates has a high performance in RC beams with high-strength concrete, not only in terms of increasing the load carrying capacity of the beams but also in mobilizing more effectively the tensile properties of the CFRP

Aplicação da técnica da inserção de laminados de CFRP no reforço ao corte de vigas de betão de baixa resistência

Neste trabalho apresenta-se um programa experimental que foi realizado por forma a avaliar a viabilidade da aplicação da técnica da inserção de laminados de CFRP no reforço ao corte de vigas de betão de baixa resistência. Concretamente, as vigas de betão armado de secção em T que foram ensaiadas à rotura tinham um betão de 18.6 MPa de resistência à compressão. Foram analisadas três orientações para os laminados (vertical, inclinado a 45º e a 60º) e, para as soluções de reforço com laminados inclinados, foram consideradas duas percentagens de CFRP. As cinco soluções de reforço de CFRP testadas foram aplicadas a vigas com uma percentagem de armadura transversal de 0.10% (rsw = 0.10%) e a vigas com rsw = 0.17%. Desta forma, também foi possível avaliar o efeito da percentagem de armadura transversal na eficácia da técnica de reforço ao corte em estudo quando aplicada a vigas com betão de baixa resistência. Os resultados obtidos são apresentados e analisados em termos do comportamento estrutural das vigas ensaiadas, modos de rotura e desempenho do CFRP

Shear Strengthening of RC beams with near-surface-mounted CFRP laminates

The efficacies of the Near Surface Mounted (NSM) and Externally Bonded Reinforcing (EBR) techniques for the shear strengthening of rectangular cross section RC beams are compared. Both techniques are based on the use of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) materials. The NSM was the most effective technique, and was also the easiest and fastest to apply, and assured the lowest fragile failure modes. The performance of the ACI and fib analytical formulations for the EBR shear strengthening was appraised. In general, the contribution of the CFRP systems predicted by the analytical formulations was larger than the values registered experimentally. The capability of the De Lorenzis formulation of predicting the contribution of the NSM technique for the shear strengthening of RC beams was appraised using bond stress and CFRP effective strain values obtained in pullout bending tests. This formulation provided values 61% lower than the values obtained experimentally

Avaliação da eficácia de distintas técnicas de reforço ao corte de vigas de betão armado com CFRP

Neste trabalho descreve-se o programa experimental realizado para avaliar a eficácia de distintas técnicas de reforço ao corte de vigas de betão armado com compósitos de CFRP. Os resultados que foram obtidos são analisados e interpretados. Os valores experimentais da contribuição do CFRP no reforço ao corte das vigas ensaiadas são comparados com os resultantes da aplicação de formulações analíticas recentemente propostas

NSM shear strengthening technique with CFRP laminates applied in high T cross section RC beams

The effectiveness of the Near Surface Mounted (NSM) technique with Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) laminates for the shear strengthening of relatively high T cross section (h = 600 mm) Reinforced Concrete (RC) beams was assessed by experimental research. Two inclinations of the laminates were tested (52° and 90°) and, for each one, two percentages of CFRP were adopted. The RC beams shear strengthened with NSM laminates had a percentage of steel stirrups of 0.09%. The experimental results showed that NSM shear strengthening technique with CFRP laminates is very effective in RC beams of relatively high cross section height, not only in terms of increasing the load carrying capacity of the beams, but also in assuring higher mobilization of the tensile capacity of the CFRP. Furthermore, inclined laminates were more effective than vertical laminates and the shear capacity of the beams increased with the percentage of laminates. Taking into account available experimental results obtained with the same test setup, but using RC beams of lower depth of T cross section (h = 400 mm), it can be concluded that the effectiveness of the NSM technique with CFRP laminates increase with the increase of the depth of the cross section. The formulations provided by Nanni et al. (2004) and Dias and Barros (2013) for the NSM shear strengthening technique predicted a CFRP contribution around 51% and 67%, respectively, of the experimentally registered values.The authors acknowledge the financial support provided by QREN (through the Operational Program COMPETE) in the scope of the CutInov Project (n. 38780) involving the Clever Reinforcement Company and the Structural Composites Research group of ISISE-Minho University. The authors also acknowledges the support provided by the “Empreiteiros Casais” and Secil (Unibetão, Braga).info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Influência da percentagem e orientação de laminados de CFRP no reforço ao corte de vigas de betão armado

Para avaliar a influência da percentagem e orientação de laminados de CFRP, aplicados segundo a técnica NSM, no reforço ao corte de vigas de betão armado de secção em T, foi efectuado um programa experimental. Foram analisadas três orientações para os laminados (vertical, inclinado a 45º e a 60º) e, para cada umas destas orientações, foram consideradas três percentagens de CFRP. Com o objectivo de simular situações próximas dos cenários reais no reforço estrutural, todas as vigas onde foi aplicado CFRP continham uma determinada percentagem de estribos. Os resultados obtidos são apresentados e analisados.Os autores do presente trabalho expressam o seu agradecimento à empresa “Empreiteiros Casais” pela colaboração prestada na construção das vigas e na aplicação dos reforços de CFRP. Os agradecimentos são extendidos à S&P Reinforcement pelo fornecimento dos laminados e mantas de CFRP, à Unibetão (Braga) pelo fornecimento do betão e à Degussa Construction Chemicals Portugal pelo fornecimento do adesivo e das resinas. Um agradecimento especial ao Miguel Freitas, finalista da licenciatura em Engenharia Civil da Universidade do Minho, pela colaboração na campanha de ensaios levada a cabo para a realização deste trabalho. Os autores manifestam também os seus agradecimentos ao apoio prestado pela Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) no projecto POCTI/ECM/59033/2004

Proposta de uma técnica de reforço ao corte com CFRP

As mais recentes técnicas de reforço ao corte de vigas de betão armado com materiais compósitos são apresentadas no presente trabalho, tomando como base alguns dos trabalhos experimentais efectuados até ao momento. Uma nova técnica de reforço ao corte baseada na inserção de laminados de CFRP no betão de recobrimento das faces laterais de vigas de betão armado é proposta. O desempenho desta técnica de reforço foi avaliado por intermédio de uma campanha de ensaios em vigas de betão armado. Os resultados obtidos nos ensaios realizados são analisados e interpretados

Assessment of the effectiveness of the NSM shear strengthening technique for deep T cross section RC beams

The effectiveness of the near surface mounted (NSM) technique with carbon fibre reinforced polymer (CFRP) laminates for the shear strengthening of reinforced concrete (RC) beams has been demonstrated during the last decade. Analytical and numerical research indicate that the NSM technique for the shear strengthening of RC beams can be more effective if the CFRP laminates are deeper installed into the slits. However, the depth of the slits is conditioned by the thickness of concrete cover of the lateral faces of the beam. Furthermore, relatively deep slits can only be executed, by maintaining an effective bond transfer length for the CFRP laminates crossing the shear crack, if the beam’s cross section is relatively high. Therefore, an experimental program composed of a series of RC beams of relatively high T cross section web, shear strengthened according to the NSM technique with CFRP laminates, was carried out. The experimental program is described and the main results are presented and discussed.Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT