Parameters That Effect the Interfacial Stresses in Fibre Reinforced Plastic Laminates Strengthened Rc Beams

Year 2010, Volume: 16 Issue: 1, 63 - 75, 01.01.2010

Barış Sayın Ekrem Manisalı

Abstract

The use of externally bonded fiber-reinforced plastic (FRP) laminates for strengthening of reinforced concrete beams has become an effective method. This method has been used because of the advantages of FRP materials such as their high strength-to-weight ratio, good corrosion resistance, and versatility in coping with different sectional shapes and corners. Many studies on this theme have been carried out since the early 1900s. In this study, interfacial stresses of reinforced concrete beams strengthened with FRP effect the parameters will be studied as experimental and numerical. Adhesives used in the beams applied to FRP's thickness, adhesive type and the state of the concrete surface, produced experimental samples are exposed to the bending effect will be studied as a comparative. Afterwards, by using the ANSYS® WB finite element program to model and analyze RC beams by externally bonding FRP will be carried out. Adhesive thickness, adhesive type, the concrete surface will be performed by entering the parameters for analysis of stress can be obtained as a result. Thus, the analytical expressions of stress and normal stress equations will establish should be modified. Finite element analysis and experimental results will be compared, compatibility investigated, the results and recommendations presented by the study be completed.

Keywords

Fibre reinforced plastic (FRP), RC beam, Composite material, Adhesive.

Lif Takviyeli Plastik Levhalar ile Güçlendirilmiş Betonarme Kirişlerde Arayüz Gerilmelerini Etkileyen Parametreler

Abstract

Betonarme kirişlerin, dıştan FRP (Lif Takviyeli Plastik) levhalarla güçlendirilmesi, güçlendirmede etkin bir yöntem olarak kabul edilmektedir. Yöntem, FRP malzemesinin, yüksek dayanım-ağırlık oranı, iyi korozyon direnci, farklı kesit şekilleri ve köşelere uygulanabilirlik avantajlarından dolayı kullanılır olmuştur. Konuyla ilgili birçok çalışma 1990'lı yılların başlarından itibaren yürütülmüştür. Gerçekleştirilecek olan çalışma kapsamında, FRP ile güçlendirilen betonarme kirişlerin arayüz gerilmelerini etkileyen parametreler deneysel ve nümerik olarak incelenecektir. FRP'nin kirişe uygulanmasında kullanılan yapıştırıcı kalınlığı, yapıştırıcı türü ve beton yüzeyinin durumu, üretilen deney numuneleri üzerinde eğilme etkisine maruz bırakılarak mukayeseli olarak incelenecektir. Sonrasında, ANSYS® WB sonlu elemanlar programı kullanılarak FRP'li betonarme kirişler modellenecek ve analizler gerçekleştirilecektir. Yapıştırıcı kalınlığı, yapıştırıcı türü, beton yüzeyi parametreleri girilerek yapılacak analizler neticesinde gerilme değerleri elde edilecektir. Böylece, analitik ifadelerde yer alan kayma gerilmesi ve normal gerilme bağıntılarının modifiye edilmesi gerekliliği ortaya konulacaktır. Sonlu eleman analizleri ile deneysel sonuçlar karşılaştırılacak, uyumluluğu irdelenip, sonuçlar ve önerilerin sunulması suretiyle çalışma tamamlanacaktır.

Keywords

Lif takviyeli plastik, Betonarme kiriş, Kompozit malzeme, Yapıştırıcı.

References

• Aiello, M.A, Leone, M., Aniskevich, A.N & Starkova, O.A. 2006. Moisture Effects on Elastic and Viscoelastic Properties of CFRP Rebars and Vinylester Binder. ASCE, Journal of Materials in Civil Engineering. (18), 686-691.
• Alsayed, S.H. 1998. Flexural Behaviour of Concrete Beams Reinforced with GFRP Bars. Cement & Concrete Composites. (20), 1-11.
• Chen, J.F & Teng, J.G. 2003. Shear Capacity of FRP-Strengthened RC Beams: FRP Debonding. Construction and Building Materials. (17), 27-41.
• Çetinkaya, N., Kaplan, H. & Şenel, Ş.M. 2004. Betonarme Kirişlerin Lifli Polimer (FRP) Malzemeler Kullanılarak Onarım ve Güçlendirilmesi. PAU Mühendislik Bilimleri Dergisi. (10), 291-298.
• Ferreira, A.J.M, Camanho, P.P., Marques, A.T & Fernandes, A.A. 2001. Modelling of Concrete Beams Reinforced with FRP Re-bars. Composite Structures. (53), 107-16.
• Gao, B., Leung, K.Y & Kim, J-K. 2005. Prediction of Concrete Cover Separation Failure for RC Beams Strengthened with CFRP Strips. Engineering Structures. (27), 177-89.
• Gheorghiu, C., Labossiere, P. & Proulx, J. 2007. Response of CFRP-Strengthened Beams under Fatique with Different Load Amplitudes. Construction and Building Materials. (21), 756-63.
• Jianzhuang, X., Li, J. & Quanfan, Z. 2004. Experimental Study on Bond Behaviour between FRP and Concrete. Construction and Building Materials. (18), 745-52.
• Lee, H.K & Hausmann, L.R. 2004. Structural Repair and Strengthening of Damaged RC Beams with Sprayed FRP. Composite Structures. (63), 201-9.
• Khalifa, A. & Nanni, A. 2000. Improving Shear Capacity of Existing RC T-Section Beams using CFRP Composites. Cement & Concrete Composites. (22), 165-74.
• Masoud, S. & Soudki, K. 2006. Evaluation of Corrosion Activity in FRP Repaired RC Beams, Cement & Concrete Composites. (28), 969-77.
• Moaveni, S. 1999. Finite Element Analysis, Theory and Applications with ANSYS. Bill Stenquinst, Prentice Hall Inc., New Jersey.
• Özcan, Z. 2005. Betonarme Kirişlerin Kompozit Malzemelerle Güçlendirilmesi. Deprem Sempozyumu. Kocaeli, 2005.
• Pesic, N. & Pilakoutas, K. 2003. Concrete Beams with Externally Bonded Flexural FRP-Reinforcement Analytical Investigation of Debonding Failure. Composites: Part B 34. 327-38.
• Rabinovitch, O. 2005. Bending Behaviour of Reinforced Concrete Beams Strengthened with Composite Materials using Inelastic and Nonlinear Adhesives. ASCE, Journal of Structural Engineering. (10), 1580-92.
• Teng, J.G, Yuan, H. & Chen, J.F. 2006. FRP-to-Concrete Interfaces between two Adjacent Cracks : Theoretical Model for Debonding Failure. International Journal of Solids and Structures. (43), 5750-78.
• William, K.J & Warnke, E.P. 1974. Constitutive Model for the Tri-axial Behaviour of Concrete. IABSE, Report No.19, Bergamo, 1-30.
• Yang, J. & Ye, J. 2005. Closed-form Rigorous Solution for the Interfacial Stresses in Plated Beams using a two-stage Method. In: Proceedings of the International Symposium on Bond Behaviour of FRP in Structures. 175-82.
• Yang, J., Ye, J. & Niu, Z. 2008. Simplified Solutions for the Stress Transfer in Concrete Beams Bonded with FRP Plates. Engineering Structures. (30), 533-45.