research

Experimental and numerical analysis of continuous RC slab strips strengthened with CFRP laminates by using the NSM technique

Abstract

Os programas experimentais para o reforço à flexão de estruturas de concreto armado (CA) segundo a técnica NSM (Near Surface Mounted, em língua inglesa) com laminados de fibras de carbono (CFRP) são, em geral, realizados com vigas simplesmente apoiadas. Deste modo, há uma carência de estudos experimentais e teóricos sobre a redistribuição de momentos em elementos estruturais estaticamente indeterminados reforçados segundo a técnica NSM. Assim, de forma a avaliar a influência da técnica de reforço NSM no incremento de capacidade de carga e na redistribuição de momentos em elementos contínuos de CA, um programa experimental composto por dezessete faixas de laje foi realizado, onde seis faixas de lajes foram ensaiadas sem qualquer tipo de reforço compósito (SL15-H/HS, SL30-H/HS e SL45-H/HS), formando o conjunto de lajes de referência, e onze faixas de laje (SL15s25-H/HS, SL15s50-H, SL30s25-H/HS, SL30s50-H/HS, SL45s25-H/HS e SL45s50-H/HS) foram reforçadas com laminados de CFRP inseridos no concreto de recobrimento segundo a técnica NSM. Para fins de validação, os resultados experimentais são comparados com os valores previstos pela análise efetuada com um programa de cálculo automático baseado no método dos elementos finitos (MEF). Por fim, um estudo paramétrico composto por 288 modelos numéricos foi realizado para investigar a influência da configuração de reforço e da percentagem de CFRP no incremento da capacidade de carga e da redistribuição de momentos em faixas de lajes reforçadas segundo a técnica NSM. Os programas experimental e numérico referentes às faixas de laje das séries SL15-H/HS são descritos e os resultados obtidos são apresentados e analisados neste trabalho.The experimental programs for the flexural strengthening of reinforced concrete (RC) structures using the Near Surface Mounted (NSM) technique with Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) laminates were, in general, conducted with simply supported beams. Therefore, there is a lack of experimental and theoretical studies on the moment redistribution of statically indeterminate RC elements strengthened with NSM technique. Thus, in order to assess the influence of the NSM CFRP flexural strengthening technique on the increase of the load carrying capacity and the moment redistribution capacity of continuous RC elements, an experimental composed of seventeen RC slab strips was carried out, in which six of the RC slabs were unstrengthened, forming a control set (SL15-H/HS, SL30-H/HS and SL45-H/HS), and eleven slabs (SL15s25-H/HS, SL15s50-H, SL30s25-H/HS, SL30s50-H/HS, SL45s25-H/HS and SL45s50-H/HS) were strengthened with CFRP laminates according to the NSM technique. Furthermore, for validation purposes, the experimental results are compared with values predicted by the analysis carried out using a FEM-based computer program. Finally, a parametric study composed of 288 numerical models is carried out to investigate the influence of the strengthening arrangement and CFRP percentage in terms of load carrying capacity and moment redistribution capacity of continuous RC slab strips flexurally strengthened by the NSM technique. The experimental and numerical programs concerns to the SL15-H/HS Series are described and the obtained results are presented and analyzed in this paper

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