Published September 25, 2021
| Version v1
Publication
Open
Numerical Assessment of Reinforced Concrete Beams Strengthened with CFRP Sheets under Impact Loading
Description
This paper investigates numerically the behavior of Reinforced Concrete (RC) beams, strengthened using Carbon Fiber Reinforced Polymers (CFRP) sheets, subjected to impact loading. Three-dimensional finite element analysis was performed and its results were verified against experimental ones available in the literature showing good agreement. Then, a comprehensive parametric study was performed to investigate the effect of studied parameters on the strengthened RC beams. The main studied parameters were type and size of reinforcing bars, geometric characteristics of externally bonded CFRP sheets (width, length, and thickness), impact velocity, and the position of the impactor with respect to the beam. Results showed that the use of externally bonded CFRP sheets enhanced the beam capacity and failure mode, and reduced the mid-span deflection. Moreover, a reduction in the mid-span deflection was observed due to the use of CFRP bars as internal reinforcement. On the other hand, the deflection was increased due to the increase of the impact velocity, and the change of the impact load position.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تبحث هذه الورقة عدديًا في سلوك عوارض الخرسانة المسلحة (RC)، المعززة باستخدام ألواح البوليمرات المقواة بألياف الكربون (CFRP)، المعرضة لتحميل الصدمات. تم إجراء تحليل ثلاثي الأبعاد للعناصر المحدودة وتم التحقق من نتائجه مقابل النتائج التجريبية المتاحة في الأدبيات التي تظهر توافقًا جيدًا. بعد ذلك، تم إجراء دراسة بارامترية شاملة للتحقيق في تأثير المعلمات المدروسة على حزم RC المعززة. كانت المعلمات الرئيسية التي تمت دراستها هي نوع وحجم قضبان التسليح، والخصائص الهندسية لألواح CFRP المربوطة خارجيًا (العرض والطول والسماكة)، وسرعة الصدم، وموضع الصدم فيما يتعلق بالشعاع. أظهرت النتائج أن استخدام ألواح البلاستيك المقوى بألياف الكربون المربوطة خارجيًا عزز من قدرة الحزمة ووضع الفشل، وقلل من انحراف منتصف المدى. علاوة على ذلك، لوحظ انخفاض في انحراف منتصف المدى بسبب استخدام قضبان البلاستيك المقوى بألياف الكربون كتعزيز داخلي. من ناحية أخرى، تم زيادة الانحراف بسبب زيادة سرعة التصادم، وتغيير موضع حمل التصادم.Translated Description (French)
Cet article étudie numériquement le comportement des poutres en béton armé (RC), renforcées à l'aide de feuilles de polymères renforcés de fibres de carbone (CFRP), soumises à une charge d'impact. Une analyse tridimensionnelle par éléments finis a été réalisée et ses résultats ont été vérifiés par rapport à ceux expérimentaux disponibles dans la littérature montrant un bon accord. Ensuite, une étude paramétrique complète a été réalisée pour étudier l'effet des paramètres étudiés sur les poutres RC renforcées. Les principaux paramètres étudiés étaient le type et la taille des barres d'armature, les caractéristiques géométriques des feuilles de CFRP collées à l'extérieur (largeur, longueur et épaisseur), la vitesse d'impact et la position de l'élément de frappe par rapport à la poutre. Les résultats ont montré que l'utilisation de feuilles de CFRP collées à l'extérieur améliorait la capacité du faisceau et le mode de défaillance, et réduisait la déflexion à mi-portée. De plus, une réduction de la déflexion à mi-portée a été observée en raison de l'utilisation de barres en PRFC comme renfort interne. D'autre part, la déflexion a été augmentée en raison de l'augmentation de la vitesse d'impact et du changement de la position de la charge d'impact.Translated Description (Spanish)
Este trabajo investiga numéricamente el comportamiento de las vigas de Hormigón Armado (RC), reforzadas con láminas de Polímeros Reforzados de Fibra de Carbono (CFRP), sometidas a carga de impacto. Se realizó un análisis tridimensional de elementos finitos y sus resultados se verificaron con los experimentales disponibles en la literatura que muestran un buen acuerdo. A continuación, se realizó un estudio paramétrico exhaustivo para investigar el efecto de los parámetros estudiados en las vigas RC reforzadas. Los principales parámetros estudiados fueron el tipo y tamaño de las barras de refuerzo, las características geométricas de las láminas de CFRP unidas externamente (ancho, longitud y espesor), la velocidad de impacto y la posición del impactador con respecto a la viga. Los resultados mostraron que el uso de láminas de CFRP unidas externamente mejoró la capacidad del haz y el modo de falla, y redujo la deflexión del tramo medio. Además, se observó una reducción en la deflexión del tramo medio debido al uso de barras de CFRP como refuerzo interno. Por otro lado, la deflexión se incrementó debido al aumento de la velocidad de impacto y al cambio de la posición de la carga de impacto.Files
3312.pdf
Files
(1.2 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:54f4f3182af487fd14a7a2d0cf60c57e
|
1.2 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التقييم العددي للكمرات الخرسانية المسلحة المعززة بألواح من البلاستيك المقوى بألياف الكربون تحت تأثير التحميل
- Translated title (French)
- Évaluation numérique des poutres en béton armé renforcées avec des feuilles de PRFC sous charge d'impact
- Translated title (Spanish)
- Evaluación numérica de vigas de hormigón armado reforzadas con láminas de CFRP bajo carga de impacto
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3204967001
- DOI
- 10.3221/igf-esis.58.04