Published December 1, 2021 | Version v1
Publication Metadata-only

Behavior of NSM CFRP reinforced concrete columns: Experimental and analytical work

Creators

  • 1. Jordan University of Science and Technology
  • 2. Philadelphia University

Description

This paper presents the results of experimental testing on fifteen reinforced concrete (RC) columns repaired or strengthened using Near Surface Mounted-Carbon Fiber Reinforced Polymer (NSM-CFRP) under concentric load, eccentric load with 125 mm eccentricity (balanced state), and pure bending moment load, while considering the effect of several configurations on the interaction diagram. Furthermore, this paper investigates the efficiency of these new configurations in the capacity of the RC columns by varying the direction of CFRP strips to be used as reinforcement. The specimens of RC columns, having cross-sectional dimensions 1200 mm × 200 mm × 200 mm (length × width × height) with 150 mm corbel at both ends (in the plane of bending moment) and 1.13 % steel reinforcement ratio, were used. The specimens were divided into five groups: control group, preloaded until 80 % transversely strengthened group, preloaded until 80 % longitudinally strengthened group, preloaded until 80 % transversely and longitudinally strengthened group, and un-loaded transversely and longitudinally strengthened group. Each group included three specimens with a different type of loading as described above. The overall response of the specimens was investigated in terms of axial load carrying capacity, axial displacement, toughness, and failure modes. Furthermore, the interaction diagram for each group was developed and investigated. The strengthened and retrofitted specimens showed a significant increase in axial capacity and significant enhancement in the interaction diagram for all groups. The study showed that the most improvement in the interaction diagram, for both tension and compression control region, occurred when specimens were strengthened in both directions (transversely and longitudinally). In addition, the interaction diagrams were modified to provide a direct solution for the NSM-CFRP ratio. The modified design model was found to be capable of predicting the axial load capacity of NSM-CFRP strips columns.

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

Translated Description (Arabic)

تعرض هذه الورقة نتائج الاختبار التجريبي على خمسة عشر عمودًا من الخرسانة المسلحة تم إصلاحها أو تعزيزها باستخدام البوليمر المقوى بألياف الكربون المثبت على السطح القريب (NSM - CFRP) تحت الحمل المركز، والحمل اللامركزي مع انحراف 125 مم (الحالة المتوازنة)، وحمل عزم الانحناء النقي، مع الأخذ في الاعتبار تأثير العديد من التكوينات على مخطط التفاعل. علاوة على ذلك، تبحث هذه الورقة في كفاءة هذه التكوينات الجديدة في قدرة أعمدة الخرسانة المسلحة من خلال تغيير اتجاه شرائط البلاستيك المقوى بألياف الكربون لاستخدامها كتعزيز. تم استخدام عينات من أعمدة الخرسانة المسلحة، ذات أبعاد مستعرضة 1200 مم × 200 مم × 200 مم (الطول × العرض × الارتفاع) مع 150 مم كوربل في كلا الطرفين (في مستوى عزم الانحناء) ونسبة التسليح الصلب 1.13 ٪. تم تقسيم العينات إلى خمس مجموعات: المجموعة الضابطة، تم تحميلها مسبقًا حتى 80 ٪ من المجموعة المعززة عرضيًا، تم تحميلها مسبقًا حتى 80 ٪ من المجموعة المعززة طوليًا، تم تحميلها مسبقًا حتى 80 ٪ من المجموعة المعززة عرضيًا وطوليًا، وتم تفريغها من المجموعة المعززة عرضيًا وطوليًا. تضمنت كل مجموعة ثلاث عينات بنوع مختلف من التحميل كما هو موضح أعلاه. تم التحقيق في الاستجابة الإجمالية للعينات من حيث القدرة الاستيعابية للحمل المحوري، والإزاحة المحورية، والصلابة، وأوضاع الفشل. علاوة على ذلك، تم تطوير مخطط التفاعل لكل مجموعة والتحقيق فيه. أظهرت العينات المعززة والمعدلة زيادة كبيرة في السعة المحورية وتعزيزًا كبيرًا في مخطط التفاعل لجميع المجموعات. أظهرت الدراسة أن التحسن الأكبر في مخطط التفاعل، لكل من منطقة التحكم في التوتر والضغط، حدث عندما تم تقوية العينات في كلا الاتجاهين (عرضيًا وطوليًا). بالإضافة إلى ذلك، تم تعديل مخططات التفاعل لتوفير حل مباشر لنسبة NSM - CFRP. تم العثور على نموذج التصميم المعدل ليكون قادرًا على التنبؤ بسعة الحمولة المحورية لأعمدة شرائط NSM - CFRP.

Translated Description (French)

Cet article présente les résultats d'essais expérimentaux sur quinze colonnes en béton armé (RC) réparées ou renforcées à l'aide de polymère renforcé de fibres de carbone monté en surface proche (NSM-CFRP) sous une charge concentrique, une charge excentrique avec une excentricité de 125 mm (état équilibré) et une charge de moment de flexion pure, tout en considérant l'effet de plusieurs configurations sur le diagramme d'interaction. En outre, cet article étudie l'efficacité de ces nouvelles configurations dans la capacité des colonnes RC en faisant varier la direction des bandes de PRFC à utiliser comme renfort. Les échantillons de colonnes RC, ayant des dimensions en section transversale de 1200 mm × 200 mm × 200 mm (longueur × largeur × hauteur) avec un corbeau de 150 mm aux deux extrémités (dans le plan du moment de flexion) et un rapport d'armature en acier de 1,13 %, ont été utilisés. Les échantillons ont été divisés en cinq groupes : groupe témoin, groupe préchargé jusqu'à 80 % renforcé transversalement, groupe préchargé jusqu'à 80 % renforcé longitudinalement, groupe préchargé jusqu'à 80 % renforcé transversalement et longitudinalement, et groupe non chargé renforcé transversalement et longitudinalement. Chaque groupe comprenait trois échantillons avec un type de chargement différent tel que décrit ci-dessus. La réponse globale des échantillons a été étudiée en termes de capacité de charge axiale, de déplacement axial, de ténacité et de modes de défaillance. En outre, le diagramme d'interaction pour chaque groupe a été développé et étudié. Les échantillons renforcés et réaménagés ont montré une augmentation significative de la capacité axiale et une amélioration significative du diagramme d'interaction pour tous les groupes. L'étude a montré que la plus grande amélioration du diagramme d'interaction, à la fois pour la région de contrôle de la tension et de la compression, se produisait lorsque les échantillons étaient renforcés dans les deux sens (transversalement et longitudinalement). De plus, les diagrammes d'interaction ont été modifiés pour fournir une solution directe pour le ratio NSM-CFRP. Le modèle de conception modifié s'est avéré capable de prédire la capacité de charge axiale des colonnes de bandes NSM-CFRP.

Translated Description (Spanish)

Este documento presenta los resultados de las pruebas experimentales en quince columnas de hormigón armado (RC) reparadas o reforzadas utilizando polímero reforzado con fibra de carbono montado cerca de la superficie (NSM-CFRP) bajo carga concéntrica, carga excéntrica con excentricidad de 125 mm (estado equilibrado) y carga de momento de flexión pura, mientras se considera el efecto de varias configuraciones en el diagrama de interacción. Además, este documento investiga la eficiencia de estas nuevas configuraciones en la capacidad de las columnas RC al variar la dirección de las tiras de CFRP que se utilizarán como refuerzo. Se utilizaron las muestras de columnas RC, con dimensiones transversales de 1200 mm × 200 mm × 200 mm (largo × ancho × alto) con voladizo de 150 mm en ambos extremos (en el plano del momento de flexión) y una relación de refuerzo de acero del 1,13 %. Los ejemplares se dividieron en cinco grupos: grupo control, grupo precargado hasta 80 % fortalecido transversalmente, grupo precargado hasta 80 % fortalecido longitudinalmente, grupo precargado hasta 80 % fortalecido transversalmente y longitudinalmente, y grupo no cargado fortalecido transversalmente y longitudinalmente. Cada grupo incluyó tres muestras con un tipo diferente de carga como se describió anteriormente. Se investigó la respuesta general de las muestras en términos de capacidad de carga axial, desplazamiento axial, tenacidad y modos de falla. Además, se desarrolló e investigó el diagrama de interacción para cada grupo. Las muestras reforzadas y adaptadas mostraron un aumento significativo en la capacidad axial y una mejora significativa en el diagrama de interacción para todos los grupos. El estudio mostró que la mayor mejora en el diagrama de interacción, tanto para la región de control de tensión como de compresión, se produjo cuando las muestras se fortalecieron en ambas direcciones (transversal y longitudinalmente). Además, se modificaron los diagramas de interacción para proporcionar una solución directa para la relación NSM-CFRP. Se encontró que el modelo de diseño modificado era capaz de predecir la capacidad de carga axial de las columnas de tiras NSM-CFRP.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
سلوك الأعمدة الخرسانية المسلحة بالبلاستيك المقوى CFRP من NSM: العمل التجريبي والتحليلي
Translated title (French)
Comportement des colonnes en béton armé NSM CFRP : Travaux expérimentaux et analytiques
Translated title (Spanish)
Comportamiento de columnas de hormigón armado NSM CFRP: Trabajo experimental y analítico

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3170158447
DOI
10.1016/j.cscm.2021.e00589

Is supplement to
https://openalex.org/W634533560 (Other)
https://openalex.org/W2362539720 (Other)
https://openalex.org/W2171619132 (Other)
https://openalex.org/W2170011611 (Other)
https://openalex.org/W2112824960 (Other)
https://openalex.org/W2071563265 (Other)
https://openalex.org/W2020780030 (Other)
https://openalex.org/W2003763367 (Other)
https://openalex.org/W2000769215 (Other)
https://openalex.org/W1547591631 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Jordan

References

  • https://openalex.org/W1982088192
  • https://openalex.org/W1989274752
  • https://openalex.org/W2029426578
  • https://openalex.org/W2045637536
  • https://openalex.org/W2056680508
  • https://openalex.org/W2100911040
  • https://openalex.org/W2132322755
  • https://openalex.org/W2166176784
  • https://openalex.org/W2174802366
  • https://openalex.org/W2672822985
  • https://openalex.org/W2794200984
  • https://openalex.org/W2895286902
  • https://openalex.org/W2903045902
  • https://openalex.org/W2973724494
  • https://openalex.org/W3011935557