Published September 29, 2021 | Version v1
Publication Open

The effect of length and inclination of carbon fiber reinforced polymer laminates on shear capacity of near‐surface mounted retrofitted reinforced concrete beams

Creators

  • 1. Brunel University London
  • 2. Jordan University of Science and Technology
  • 3. University of Jordan
  • 4. Mutah University

Description

Abstract This study undertakes a comprehensive investigation of the shear behavior of reinforced concrete (RC) beams strengthened by near surface mounted (NSM) carbon fiber reinforced polymer (CFRP) laminates. Different strengthening configurations were employed by varying the length and inclination angle of the CFRP laminates. Results indicated that NSM‐CFRP strengthening increased the load‐carrying capacity, ductility, stiffness, and toughness from 8% to 41%, 9% to 78%, 24% to 159%, and 22% to 254%, respectively. Results also confirmed that as the CFRP laminate length decreases, the efficacy of the strengthening process increases, where the load‐carrying capacity, ductility, stiffness, and toughness improved from 8% to 19%, 10% to 21%, 8% to 68%, and 26% to 119%, respectively. Also, the comparative results revealed that specimens strengthened with 45°‐inclined CFRP laminates versus those strengthened with vertical laminates had higher load‐carrying capacity (2%–10%), ductility (1%–35%), stiffness (24%–40%), and toughness (13%–32%). Two analytical formulations to predict the contribution of the possible distinct NSM‐CFRP shear strengthening configurations for the shear resistance of RC beams were considered. Results indicated an agreement between the experimental and the analytical results for both formulas, where the average values for the safety factor, k , were 0.80 and 0.73, with corresponding values of standard deviation of 0.195 and 0.125, respectively.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تجري هذه الدراسة تحقيقًا شاملاً في سلوك القص لعوارض الخرسانة المسلحة المعززة بصفائح البوليمر المقوى بألياف الكربون (CFRP) المثبتة على السطح القريب. تم استخدام تكوينات تقوية مختلفة من خلال تغيير طول وزاوية ميل صفائح البلاستيك المقوى بألياف الكربون. أشارت النتائج إلى أن تعزيز NSM-CFRP زاد من القدرة الاستيعابية للحمل، والمرونة، والصلابة، والمتانة من 8 ٪ إلى 41 ٪، و 9 ٪ إلى 78 ٪، و 24 ٪ إلى 159 ٪، و 22 ٪ إلى 254 ٪ على التوالي. أكدت النتائج أيضًا أنه مع انخفاض طول صفائح البلاستيك المقوى بألياف الكربون، تزداد فعالية عملية التعزيز، حيث تحسنت القدرة الاستيعابية للحمل، والمرونة، والصلابة، والمتانة من 8 ٪ إلى 19 ٪، و 10 ٪ إلى 21 ٪، و 8 ٪ إلى 68 ٪، و 26 ٪ إلى 119 ٪ على التوالي. أيضًا، كشفت النتائج المقارنة أن العينات المعززة بصفائح من البلاستيك المقوى بألياف الكربون بزاوية 45درجة مقابل تلك المعززة بصفائح رأسية كانت ذات قدرة حمل أعلى (2 ٪-10 ٪)، وقابلية ليونة (1 ٪-35 ٪)، وصلابة (24٪ -40 ٪)، وصلابة (13٪ -32 ٪). تم النظر في تركيبتين تحليليتين للتنبؤ بمساهمة تكوينات تقوية قص NSM-CFRP المتميزة المحتملة لمقاومة القص لعوارض RC. أشارت النتائج إلى وجود اتفاق بين النتائج التجريبية والتحليلية لكلتا الصيغتين، حيث كان متوسط قيم عامل الأمان، ك ، 0.80 و 0.73، مع قيم الانحراف المعياري المقابلة 0.195 و 0.125، على التوالي.

Translated Description (French)

Résumé Cette étude entreprend une étude complète du comportement au cisaillement des poutres en béton armé (RC) renforcées par des stratifiés de polymère renforcé de fibres de carbone (CFRP) montés en surface (NSM). Différentes configurations de renforcement ont été utilisées en faisant varier la longueur et l'angle d'inclinaison des stratifiés en PRFC. Les résultats ont indiqué que le renforcement du NSM‐CFRP a augmenté la capacité de charge, la ductilité, la rigidité et la ténacité de 8 % à 41 %, 9 % à 78 %, 24 % à 159 % et 22 % à 254 %, respectivement. Les résultats ont également confirmé que lorsque la longueur du stratifié en PRFC diminue, l'efficacité du processus de renforcement augmente, où la capacité de charge, la ductilité, la rigidité et la ténacité se sont améliorées de 8 % à 19 %, de 10 % à 21 %, de 8 % à 68 % et de 26 % à 119 %, respectivement. En outre, les résultats comparatifs ont révélé que les échantillons renforcés avec des stratifiés en CFRP inclinés à 45° par rapport à ceux renforcés avec des stratifiés verticaux avaient une capacité de charge plus élevée (2 % à 10 %), une ductilité plus élevée (1 % à 35 %), une rigidité plus élevée (24 % à 40 %) et une ténacité plus élevée (13 % à 32 %). Deux formulations analytiques pour prédire la contribution des configurations de renforcement au cisaillement NSM‐CFRP distinctes possibles pour la résistance au cisaillement des poutres RC ont été considérées. Les résultats ont indiqué un accord entre les résultats expérimentaux et analytiques pour les deux formules, où les valeurs moyennes du facteur de sécurité, k , étaient de 0,80 et 0,73, avec des valeurs correspondantes d'écart type de 0,195 et 0,125, respectivement.

Translated Description (Spanish)

Resumen Este estudio realiza una investigación exhaustiva del comportamiento de cizallamiento de las vigas de hormigón armado (RC) reforzadas por laminados de polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP) montados cerca de la superficie (NSM). Se emplearon diferentes configuraciones de refuerzo variando la longitud y el ángulo de inclinación de los laminados de CFRP. Los resultados indicaron que el fortalecimiento de NSM-CFRP aumentó la capacidad decarga, la ductilidad, la rigidez y la tenacidad del 8% al 41%, del 9% al 78%, del 24% al 159% y del 22% al 254%, respectivamente. Los resultados también confirmaron que a medida que disminuye la longitud del laminado de CFRP, aumenta la eficacia del proceso de fortalecimiento, donde la capacidad decarga, la ductilidad, la rigidez y la tenacidad mejoraron del 8% al 19%, del 10% al 21%, del 8% al 68% y del 26% al 119%, respectivamente. Además, los resultados comparativos revelaron que las muestras reforzadas con laminados de CFRP inclinados a 45° frente a las reforzadas con laminados verticales tenían una mayor capacidad de carga (2%–10%), ductilidad (1%–35%), rigidez (24%–40%) y tenacidad (13%–32%). Se consideraron dos formulaciones analíticas para predecir la contribución de las posibles configuraciones distintas de fortalecimiento al cizallamiento NSM-CFRP para la resistencia al cizallamiento de las vigas RC. Los resultados indicaron una concordancia entre los resultados experimentales y analíticos para ambas fórmulas, donde los valores promedio para el factor de seguridad, k , fueron 0.80 y 0.73, con valores correspondientes de desviación estándar de 0.195 y 0.125, respectivamente.

Files

suco.202100198.pdf

Files (16.0 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:f604c897525b5598efea87e7c5e90dac
16.0 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تأثير طول وميل صفائح البوليمر المقوى بألياف الكربون على قدرة القص لعوارض الخرسانة المسلحة المعاد تركيبها بالقرب من السطح
Translated title (French)
L'effet de la longueur et de l'inclinaison des stratifiés polymères renforcés de fibres de carbone sur la capacité de cisaillement des poutres en béton armé montées en surface
Translated title (Spanish)
El efecto de la longitud y la inclinación de los laminados de polímero reforzado con fibra de carbono sobre la capacidad de cizallamiento de las vigas de hormigón armado retroadaptadas montadas cerca de la superficie

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3203488021
DOI
10.1002/suco.202100198

Is supplement to
https://openalex.org/W630848881 (Other)
https://openalex.org/W3147630866 (Other)
https://openalex.org/W2903430257 (Other)
https://openalex.org/W2388249062 (Other)
https://openalex.org/W2388199772 (Other)
https://openalex.org/W2380769317 (Other)
https://openalex.org/W2348060772 (Other)
https://openalex.org/W2348002534 (Other)
https://openalex.org/W2328303466 (Other)
https://openalex.org/W2218631626 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Jordan

References

  • https://openalex.org/W1764316364
  • https://openalex.org/W1851086668
  • https://openalex.org/W1952439870
  • https://openalex.org/W1970859321
  • https://openalex.org/W1971878831
  • https://openalex.org/W1973277767
  • https://openalex.org/W1979929842
  • https://openalex.org/W1982088192
  • https://openalex.org/W1982169340
  • https://openalex.org/W1984991496
  • https://openalex.org/W1991104061
  • https://openalex.org/W2000636498
  • https://openalex.org/W2018090267
  • https://openalex.org/W2020364872
  • https://openalex.org/W2041919394
  • https://openalex.org/W2059160586
  • https://openalex.org/W2097708925
  • https://openalex.org/W2097956820
  • https://openalex.org/W2113166004
  • https://openalex.org/W2115250497
  • https://openalex.org/W2118922038
  • https://openalex.org/W2120268481
  • https://openalex.org/W2130890754
  • https://openalex.org/W2150018118
  • https://openalex.org/W2157792838
  • https://openalex.org/W2158096764
  • https://openalex.org/W2163717399
  • https://openalex.org/W2171966268
  • https://openalex.org/W2218317829
  • https://openalex.org/W2252371469
  • https://openalex.org/W2283407251
  • https://openalex.org/W2326961926
  • https://openalex.org/W2581064533
  • https://openalex.org/W2936713464
  • https://openalex.org/W3016214970
  • https://openalex.org/W3086078588
  • https://openalex.org/W651299193