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

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

Verificação experimental de uma nova técnica de reforço ao corte com CFRP para vigas de betão armado

A Near Surface Mounted (NSM) strengthening technique was developed to increase the shear resistance of reinforced concrete beams. The NSM technique is based on fixing, by epoxy adhesive, CFRP laminate strips into saw-cut slits on the concrete cover of lateral surfaces of the beams. To assess the efficacy of this technique, an experimental program of fourpoint bending tests was carried out. Each of the four tested series was composed of five beams: without any shear reinforcement; reinforced with conventional steel stirrups; strengthened with U strips of wet lay-up CFRP sheets; and two beams strengthened with precured laminate strips of CFRP, one of them with laminates positioned at 90º and the other with laminates positioned at 45º in relation to the beam axis. Influences of the laminate strip percentage, laminate strip inclination and beam height on the efficacy of the NSM technique were analyzed. This efficacy was assessed not only in terms of the increase of maximum load and deflection at beam rupture, but also in terms of the beam strength performance per unit length of the applied material.Neste trabalho apresenta-se a técnica de reforço ao corte baseada na inserção de laminados de CFRP em finos entalhes efectuados nas faces laterais de vigas de betão armado. De forma a validar a técnica de reforço proposta foi realizado um programa experimental que englobou vigas sem qualquer armadura transversal, vigas com estribos verticais de aço, vigas em que o reforço ao corte foi materializado por intermédio de faixas discretas de manta de CFRP coladas externamente em forma de U, e vigas reforçadas ao esforço transverso com laminados de CFRP dispostos verticalmente ou inclinados a 45º, inseridos em entalhes efectuados no betão de recobrimento das faces laterais da viga. Os parâmetros avaliados foram a percentagem de CFRP, a orientação do reforço e a altura da viga. O desempenho da nova técnica de reforço foi avaliado quer em termos mecânicos quer em termos da quantidade de material de CFRP utilizado

NSM shear strengthening technique with CFRP laminates applied in high-strength concrete beams with or without pre-cracking

The effectiveness of the near surface mounted (NSM) shear strengthening technique with carbon fiber reinforced polymer (CFRP) laminates applied in high-strength concrete beams with a certain percentage of existing steel stirrups is assessed by experimental research. In this context, the influence of the following main parameters are investigated: (i) the percentage and the inclination of the CFRP laminates; (ii) the percentage of existing steel stirrups; (iii) the existence of cracks when the reinforced concrete (RC) beams are shear strengthened with NSM CFRP laminates. The results showed that the NSM shear strengthening technique with CFRP laminates is more effective when applied to RC beams of high-strength concrete, not only in terms of increasing the load carrying capacity of the beams, but also in assuring higher mobilization of the tensile properties of the CFRP. Inclined laminates were more effective than vertical laminates, and the shear resistance of the beams has increased with the percentage of laminates. Pre-cracked RC beams strengthened with NSM CFRP laminates have presented a load carrying capacity similar to that of the homologous uncracked strengthened beams.Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) - PTDC/ECM/105700/200

Vigas de betão armado reforçadas ao corte com laminados de CFRP : uma técnica nova

Com o objectivo de avaliar a eficácia em termos de resistência ao esforço transverso de laminados de CFRP inseridos no betão de recobrimento foram efectuados ensaios com vigas de betão armado. Estes ensaios são descritos, os resultados obtidos e os modos de rotura observados são apresentados e comentados

Behaviour of RC beams shear strengthening with NSM CFRP laminates

The effectiveness of the Near Surface Mounted (NSM) technique with Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) laminates for the shear strengthening of T cross section reinforced concrete (RC) beams is assessed by experimental research. The influence of the percentage and inclination of CFRP laminates on the shear strengthening contribution was evaluated. The experimental program also includes beams strengthened according to the externally bonded reinforcement (EBR) technique in order to compare the effectiveness of NSM and EBR shear strengthening strategies

Materiais compósitos de CFRP no reforço ao corte de vigas de betão armado

Com o objectivo de avaliar a eficiência, em termos de resistência ao esforço transverso, de laminados de CFRP (polímeros reforçados com fibras de carbono) inseridos no betão de recobrimento, vigas de betão armado foram reforçadas com distintos sistemas de reforço e foram ensaiadas experimentalmente. Estes ensaios são descritos, os resultados obtidos são apresentados e interpretados, sendo comentados aspectos como a eficiência da técnica de reforço proposta, a influência da orientação das fibras, os modos de ruína observados e o padrão de fendilhação registado

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