Bond between glulam and NSM CFRP laminates

With the aim of evaluating the bond behaviour between glulam and carbon fibre reinforced polymer laminates strips, an experimental program using pull-out tests was carried, when the near-surface strengthening technique is applied. Two main variables were studied: the bond length and the type of pull-out test configuration. The instrumentation included the loaded and free-end slips, as well as the pull-out force. Based on the obtained experimental results, and applying an analytical-numerical strategy, the local bond stress-slip relationship was determined. In this work the tests are described, the obtained results are presented and analysed, and the applicability of an inverse analysis to obtain the local bond law is demonstrated.This work is supported by FEDER funds through the Operational Programme for Competitiveness Factors - COMPETE and National Funds through FCT - Portuguese Foundation for Science and Technology under the project PTDC/ECM/74337/2006. The authors also like to thank all the companies that have been involved supporting and contributing for the development of this study, mainly: S&P Clever Reinforcement Iberica Lda., Portilame, MAPEI and Rothoblaas

Cálculo orgânico de secções quaisquer em flexão desviada segundo o Eurocódigo 2

Neste trabalho são apresentados os resultados do desenvolvimento de um código computacional destinado à resolução de problemas de verificação e dimensionamento de secções compósitas genéricas, sujeitas a flexão composta desviada, de acordo com o Eurocódigo 2. É efectuada a sintetização da informação relativa ao comportamento dos materiais correntemente utilizados em secções compósitas. Foram estudados modelos estruturais do comportamento de vigas sujeitas a esforços normais e de flexão, incluindo modelos propostos pela regulamentação existente. A informação recolhida permitiu estabelecer um modelo de cálculo baseado num sistema de equações não lineares correspondente ao equilíbrio estático da peça. Para evitar a manipulação de expressões demasiado complexas e para que o modelo possa ser aplicado a qualquer caso, foi concebido um algoritmo simplificado que avalia o erro associado a cada equação do sistema. Este procedimento é utilizado pelo método de Newton Raphson, que constitui um processo iterativo destinado a calcular a solução do problema. O modelo de cálculo e a interface gráfica foram desenvolvidos com recurso à linguagem de programação C++ e à biblioteca Microsoft Foundation Classes (MFC), tendo toda a implementação sido efectuada com base em objectos. Como resultado obteve se um programa de utilização simples, em que a quase totalidade dos dados pode ser introduzida pela interface gráfica, e pode em seguida ser guardada em ficheiro. As fases de cálculo e de visualização dos resultados encontram se também integradas na interface gráfica. Os resultados obtidos foram validados com base em tabelas e ábacos de situações correntes, bem como em alguns resultados publicados que correspondem a casos de flexão composta desviada em secções não correntes

Durability of CFRP-concrete bond in EBR and NSM systems under natural ageing for a period of three years

This work aims at assessing the durability of the CFRP-concrete bond exposed to different outdoor ageing environments for a period of three years.Carbon Fibre Reinforced Polymer (CFRP) composites have been shown to possess desirable properties for strengthening of reinforced concrete (RC) structures. The application of CFRP composites is mainly through Externally Bonded Reinforcement (EBR) or Near Surface-Mounted (NSM) techniques. The main objective of the present work was to provide insights on durability of bond between concrete and CFRP strips installed according to EBR and NSM techniques under the effects of ageing induced by outdoor conditions for a period of three years. Specimens were placed in four different outdoor environments (E3-E6) with ageing mainly induced by freeze-thaw attacks, carbonation, airborne chlorides, and elevated temperatures. Besides, the study included a reference environment (E1: ≈20 C / 55% RH) and another environment (E2: ≈20 C / water immersion). The bond test results for the specimens collected from the aforementioned outdoor environments showed a low degradation of the CFRP-concrete bond after three years.This work was carried out in scope of the project FRPLongDur POCI-01-0145-FEDER-016900 (FCT PTDC/ECM-EST/1282/2014) and Durable-FRP (PTDC/ECI-EGC/4609/2020) funded by national funds through the Foundation for Science and Technology (FCT) and co-financed by the European Fund of the Regional Development (FEDER) through the Operational Program for Competitiveness and Internationalization (POCI) and the Lisbon Regional Operational Program. This work was partly financed by FCT / MCTES through national funds (PIDDAC) under the R&D Unit Institute for Sustainability and Innovation in Structural Engineering (ISISE), under reference UIDB/04029/2020. This work is financed by national funds through FCT under grant agreement [DFA/BD/08403/2021] attributed to the first author

Elasto-plastic multi-fixed smeared crack model for concrete

Relatório 04-DEC/E-0

Modelação de vigas reforçadas com laminados de CFRP inseridos no betão de recobrimento

São descritas as principais características do modelo numérico desenvolvido, que no âmbito do presente trabalho é aplicado na análise de estruturas de betão reforçadas com laminados de CFRP inseridos no betão de recobrimento. O desempenho do modelo é avaliado por intermédio da simulação do comportamento registado em ensaios experimentais

Analysis of the bond between near-surface mounted CFRP laminate strips and concrete

The flexural and the shear resistance of concrete, masonry and timber structures can be efficiently increased using near-surface mounted (NSM) CFRP laminate strips. This technique consists on introducing CFRP laminate strips into grooves made on the cover concrete of the structural elements to be strengthened. Bond behavior of CFRP reinforcement is a key feature, not only for the strengthening efficacy provided by this technique, but also in the structural design. To assess the local bond stress-slip relationship, a numerical strategy was developed taking into account the results obtained in monotonic and cyclic pullout-bending tests that were carried out for this purpose. This relationship was transformed into a bond stress-slip constitutive law for a line interface finite element, used to simulate the concrete-CFRP bond behavior. Important design aspects, like the anchorage length of the CFRP to accomplish the requisites imposed by service and ultimate limit state analysis, can also be determined by the developed model. The experimental and the numerical research are described in this paper.(undefined

Pullout behaviour of hooked-end steel fibres in self-compacting concrete

Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) - SFRH/BD/18002/2004

Analytical model for bond-slip of hooked-end steel fibres

In this work an analytical model for obtaining the local bond stress-slip relationship of hooked-end steel fibres is presented. The mathematical representation of the pullout problem is described and the numerical algorithm of the model is detailed. Furthermore, the performance of the developed model is assessed using results obtained in fibre pullout experimental tests

An integrated approach for modelling the tensile behaviour of steel fibre reinforced self-compacting concrete

The present work resumes the experimental and numerical research carried out for the development of a numerical tool able of simulating the tensile behaviour of steel fibre reinforced self-compacting concrete (SFRSCC). SFRSCC is assumed as a two phase material, where the nonlinear material behaviour of SCC matrix is modelled by a 3D smeared crack model, and steel fibres are assumed as embedded short cables distributed within the SCC matrix according to a Monte Carlo method. The internal forces in the steel fibres are obtained from the stress - slip laws derived from the executed fibre pullout tests. The performance of this numerical strategy was appraised by simulating the tensile tests carried out. The numerical simulations showed a good agreement with the experimental results.The first author acknowledges the support provided by the grant SFRH/BD/18002/2004. The study reported in this paper forms a part of the research program PONTALUMIS, Project no. 3456, QREN. The authors also acknowledge the support of Civitest Company on the production of the SFRSCC specimens

Influência da geometria e propriedades mecânicas de fibras de aço no desempenho ao arrancamento

A eficiência de uma fibra como meio de transferência de tensões é frequentemente determinada por intermédio de ensaios de arrancamento, sendo o deslizamento da fibra monitorizado em função da força de arrancamento aplicada na fibra. Nas últimas três décadas, vários fabricantes introduziram no mercado fibras com geometria melhorada, reivindicando melhores desempenhos comparativamente com as fibras lisas. Hoje em dia as fibras adicionadas a uma matriz cimentícia possuem, em geral, uma ancoragem mecânica. Recorrentemente, as fibras são produzidas por deformação mecânica das suas extremidades em forma de ganchos, cones, remos, etc. Não obstante, devido a diferentes materiais e processos de fabrico, as propriedades mecânicas das fibras como, a resistência à tracção, a eficiência da ancoragem mecânica diferem entre os vários fabricantes, mesmo considerando o mesmo tipo de fibra. Estas diferenças têm influência no comportamento ao arrancamento de uma fibra e, consequentemente, no comportamento mecânico de um material compósito reforçado com fibras. No presente trabalho é realizada uma análise comparativa de três tipos de fibras de aço com ancoragens em forma de gancho produzidas por três fabricantes distintos. A influência da variação das dimensões da geometria das fibras e das propriedades mecânicas destas no comportamento ao arrancamento foi avaliada. Ensaios à tracção e de arrancamento com fibras dos distintos fabricantes são apresentados, sendo analisados os resultados obtidos