In the last two decades, using of Carbon Fiber Reinforced Polymers (CFRP) in strengthening of deficient reinforced concrete structural elements has been increased due to their ease of installation, low invasiveness, high corrosion resistance, and high strength to weight ratio. Strengthening damage structures is a relatively new technique. The aims of this study is to investigate the effectiveness of using CFRP to regain shear capacity of shear-deficient reinforced concrete (RC) beams after being damaged by thermal shock. Firstly, a novel Nonlinear Finite Element Analysis (NLFEA) model is created and validated. Then, Ten RC beams (100-150-1400 mm) have been constructed and divided into two groups to scrutinize the effect of CFRP strip number and thermal shock impact. The performance of each beam was evaluated in terms of failure mode, CFRP strain, load-deflection behavior, ultimate deflection, ultimate load capacity, elastic stiffness, toughness, performance factor, and profitability Index of the CFRP Strips. Load carrying capacity and stiffness of RC beams decreased about 68 % and 71 %, respectively, as compared with reference un-damaged beam. Strengthening the thermal damaged RC beams allowed recovering the original load carrying without achieving the original stiffness. Strengthened beams with fully CFRP plates regained the original load capacity with a corresponding stiffness from 79 % to 105 %, respectively. Finally, the enhancement percentage increased with the increase of bonded area or number of CFRP strips and these percentages sharply dropped for damaged beams.

В последние два десятилетия использование углеродных волокнистых армированных полимеров (углепластиков) для усиления дефицитных железобетонных конструктивных элементов возросло благодаря их простоте монтажа, низкой инвазивности, высокой коррозионной стойкости и высокому соотношению прочности к массе. Укрепление поврежденных конструкций - относительно новый метод. Целью настоящего исследования является изучение эффективности использования углепластика для восстановления сдвиговой способности железобетонных балок с дефицитом сдвига (РК) после повреждения тепловым ударом. Во-первых, создается и проверяется новая модель нелинейного анализа конечных элементов (NLFEA). Затем были построены десять RC-лучей (100-150-1400 мм) и разделены на две группы для тщательного изучения влияния числа полос из углепластика и теплового удара. Производительность каждой балки оценивалась с точки зрения режима разрушения, деформации углепластика, поведения при отклонении нагрузки, предельного отклонения, предельной несущей способности, упругой жесткости, ударной вязкости, коэффициента производительности и индекса рентабельности полос из углепластика. Несущая способность и жесткость RC-балок снизились примерно на 68 % и 71% соответственно по сравнению с эталонной неповрежденной балкой. Усиление термически поврежденных RC-балок позволило восстановить первоначальную несущую способность без достижения первоначальной жесткости. Усиленные балки с полностью углепластиковыми пластинами восстановили первоначальную несущую способность с соответствующей жесткостью от 79 % до 105% соответственно. Наконец, процент усиления увеличивался с увеличением площади склеивания или количества полос из углепластика, и эти проценты резко снижались для поврежденных балок.

• Behavior of strengthened concrete beams damaged by thermal shock
  • 1. Introduction
  • 2. Methods
    • 2.1. Experimental Work Review
    • 2.2. Description of Non-linear Finite Element Analysis (NLFEA)
    • 2.3. Investigated Parameters
    • 2.4. Validation Process
  • 3. Results and Discussion
    • 3.1. Failure Mode
    • 3.2. CFRP strain
    • 3.3. Load-deflection behavior
    • 3.4. Ultimate load capacity and corresponding deflection
    • 3.5. Elastic stiffness
    • 3.6. Toughness
    • 3.7. Evaluation of Performance of NLFEA Results
    • 3.8. Profitability Index of the CFRP Strips Number
    • 3.9. Comparison of NLFEA with other results
  • 4. Conclusions

Magazine of Civil Engineering / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2020-. — Периодичность: 8 раз в год. — Выходит с 2020 г. — Загл. с титул. экрана. — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — Электрон. журнал. — Текст: электронный

Magazine of Civil Engineering / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2020-. № 2 (94), 2020. — 1 файл (17,6 Мб). — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — Электрон. журнал. — <URL:http://elib.spbstu.ru/dl/2/j21-131.pdf>.