Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.12
no.1
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pp.151-157
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2008
It is difficult for existing beams to ensure the sufficient embedding depth due to constructional cause. Owing to these problems, currently FRP-Rod embedding repair method run parallel with a section increasing method in many case. In this study, anchor pin was adopted to solving the problems of the sliding of FRP-Rod and the unified behaviors of the repaired beam without increasing the section. In the experiments, split failure of covering concrete and slippage of the FRP-Rod were not occurred. it was confirmed that FRP-Rod shown the integrate behaviors with RC beam till the repaired beams destroyed.
The reinforced concrete(RC) structures strengthened with fiber reinforced plastic(FRP) has been accepted by the construction engineering community for rehabilitation. FRP composites can present many advantages like a corrosion resistance, strength-weight ratio, relatively short application time, and cost effectiveness. The beams under design load, however, are cracked and result in degrading the strength. It is difficult to recognize cracks and deflections on the surface of the concrete members retrofitted with FRP through the life cycle. For these reasons, if they result in the effects, which were below the expected strength, we must monitor the state of concrete structures all the time in order to take an appropriate measure. Fiber Bragg Grating(FBG) sensor excel as monitoring of investigating the stress state of the retrofitted beams with FRP. The main objective of this study is to measure strain by experiment and analyze the behavior of RC beams retrofitted with FRP using FBG sensor. The kinds of FRP which were used in research are carbon, glass and improved hybrid FRP(IFRP) that has capacity than any other FRP. Other variables are the length of FRP, the number of sheet.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.35
no.1
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pp.39-48
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2015
Reinforced concrete (RC) structures strengthened with FRP materials would cause the loss of the reinforcing effect and the sudden failure of the structure due to the debonding of FRP. The debonding fracture strength of the FRP-strengthened concrete structures has been evaluated using the same strength method as applied in RC structures based on the debonding strain of FRP. However, the values of the FRP debonding strain are different according to design guidelines. Thus, this study carried out an experimental study on RC beams reinforced with GFRP and evaluated the debonding fracture strength of the strengthened beams from each design guideline. Since the debonding failure occurs prior to reaching the ultimate value of concrete compressive strain, this study accounts for the nonlinear stress distribution of concrete. This study also proposed equations that can evaluate the debonding strength of GFRP-strengthened RC beams with similar safety to the ultimate flexural strength of non-strengthened RC beams.
Several techniques have been developed for shear strengthening of reinforced concrete (RC) members by using fiber reinforced polymer (FRP) composites. However, debonding of FRP retrofits from concrete substrate still deemed as a challenging concern in their application which needs to be scrutinized in details. As a result, this paper reports on the results of an experimental investigation on shear strengthening of RC beams using near surface mounted (NSM) FRP reinforcing bars. The main objective of the experimentation was increasing the efficiency of shear retrofits by precluding/postponing the premature debonding failure. The experimental program was comprised of six shear deficient RC beams. The test parameters include the FRP rebar spacing, inclination angle, and groove shape. Also, an innovative modification was introduced to the conventional NSM technique and its efficiency was evaluated by experimental observation and measurement. The results testified the efficiency of glass FRP (GFRP) rebars in increasing the shear strength of the test specimens retrofitted using conventional NSM technique. However, debonding of FRP bars impeded exploiting all retrofitting advantages and induced a premature shear failure. On the contrary, application of the proposed modified NSM (MNSM) technique was not only capable of preventing the premature debonding of FRP bars, but also could replace the failure mode of specimen from the brittle shear to a ductile flexural failure which is more desirable.
International Journal of Concrete Structures and Materials
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v.10
no.4
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pp.499-511
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2016
Reinforced concrete (RC) beams strengthened by externally bonded reinforcement often fail by debonding. This paper presents an experimental and analytical study aimed at better understanding and modeling the fiber reinforced polymer (FRP) debonding failures in strengthened RC beams under monotonic and cyclic loads. In order to investigate the flexural behavior and failure modes of FRP-strengthened beams under monotonic and cyclic loadings, an experimental program was carried out. An analytical study based on the energy balance of the system was also performed. It considers the dominant mechanisms of energy dissipation during debonding and predicts the failure load of the strengthened beams. Validation of the model was carried out using test data obtained from the own experimental investigation.
The present study experimentally and analytically investigates the effect of tensile reinforcement ratio and arrangement on the behavior of FRP strengthened reinforced concrete (RC) beams. The experimental part of the program was comprised of 8 RC beams that were tested under four-point bending. Results have shown that by keeping the total cross-section area of tensile reinforcing bars constant, in specimens with a low reinforcement ratio, increasing the number and decreasing the diameter of bars in the section lead to 21% and 29% increase in the load-carrying capacity of specimens made with normal and high compressive strength, respectively. In specimens with high reinforcement ratio, a different behavior was observed. Furthermore, the accuracy of the existing code provisions and analytical models in predicting the load-carrying capacity of the FRP strengthened beams failed by premature debonding mode were evaluated. Herein, a model is proposed which considers the tensile reinforcement ratio (as opposed to code provisions) to achieve more accurate results for calculating the load carrying capacity of FRP strengthened RC beams.
Fiber reinforced polymer (FRP) bars have been recently used to reinforce concrete members in flexure due to their high tensile strength and especially in corrosive environments to improve the durability of concrete structures. However, FRPs have a low modulus of elasticity and a linear elastic behavior up to rupture, thus reinforced concrete (RC) components with such materials would exhibit a less ductility in comparison with steel reinforcement at the similar members. There were several studies showed the behavior of concrete beams with the hybrid combination of steel and FRP longitudinal reinforcement by adopting the experimental and numerical programs. The current study presents a numerical and analytical investigation based on the data of previous researches. Three-dimensional (3D) finite element (FE) models of beams by using ANSYS are built and investigated. In addition, this study also discusses on the design methods for hybrid FRP-steel beams in terms of ultimate moment capacity, load-deflection response, crack width, and ductility. The effects of the reinforcement ratio, concrete compressive strength, arrangement of reinforcement, and the length of FRP bars on the mechanical performance of hybrid beams are considered as a parametric study by means of FE method. The results obtained from this study are compared and verified with the experimental and numerical data of the literature. This study provides insight into the mechanical performances of hybrid FRP-steel RC beams, builds the reliable FE models which can be used to predict the structural behavior of hybrid RC beams, offers a rational design method together with an useful database to evaluate the ductility for concrete beams with the combination of FRP and steel reinforcement, and motivates the further development in the future research by applying parametric study.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2001.05a
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pp.75-80
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2001
This paper investigates the flexural behavior of reinforced concrete beams strengthened with externally bonded fiber reinforced plastic (FRP) sheets is investigated in this work. FRP is attractive for strengthening the RC beams due to its good tensile strength, low weight, resistance to corrosion, and easy applicability. A simple and direct analytical procedure for evaluating the ultimate flexural capacity of FRP strengthened reinforced concrete (SRC) beams is presented using the equilibrium equations and compatibility of strains. Upper and lower limits of FRP sheet area to ensure the ductile behavior are established. A parametric study is conducted to investigate the effects of design variables such as sheet area, sheet stiffness and strength, concrete compression strength, and steel reinforcement ratio. The analytical procedure is compared with results of experimental data available in the literature.
Three 3D nonlinear finite-element models are developed to study the behavior of concrete beams and plates with and without external reinforcement by fibre-reinforced plastic (FRP). All three models are formulated based upon the 3D theory of elasticity. The stress model is modified from the element developed by Ramtekkar, et al. (2002) to incorporate material nonlinearity in the formulation. Both transverse stress and displacement components are used as nodal degrees-of-freedom to ensure the continuity of both stress and displacement components between the elements. The displacement model uses only displacement components as nodal degrees-of-freedom. The transition model has both stress and displacement components as nodal degrees-of-freedom on one surface, and only displacement components as nodal degrees-of-freedom on the opposite surface. The transition model serves as a connector between the stress and the displacement models. The developed models are validated by comparing the results of the analyses with an existing experimental result. Parametric studies of the effects of the externally reinforced FRP on the load capacity of reinforced concrete (RC) beams and concrete plates are performed to demonstrate the practicality and the efficiency of the proposed models.
Kim, Sung-Hu;Kim, Kwang-Soo;Han, Kyoung-Bong;Song, Seul-Ki;Park, Sun-Kyu
Journal of the Korea Concrete Institute
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v.20
no.6
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pp.765-772
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2008
For RC structures, long-term deformation occurs due to the inherent characteristics, which are creep and shrinkage. In terms of serviceability, it is important to limit deflection caused by the deformation to the allowable deflection. In the recent years, various repair and strengthening methods have been used to improve performance of the existing RC structures. One of the typical methods is FRP externally bonded method (EBR). Fiber reinforced polymer (FRP) has been used worldwide as repair and strengthening materials due to its superior properties. Besides, it has to offer improved strengthening performance not only under instantaneous load but sustained load. Therefore, accurate prediction method of deflection for the RC members externally bonded with FRP under sustained load is required. In this paper, three beams were fabricated. Two beams were externally strengthened with one of CFRP plate and GFRP plate respectively. Total three beams were superimposed under sustained load of 25 kN. During 470 days, deflections at midspan were obtained. Moreover, creep coefficients and shrinkage strains were calculated by using ACI-209 code and CEB-FIP code. In order to predict the deflection of the beams, EMM, AEMM, Branson's method and Mayer's method were used. Through the experiment, it was found that the specimen with CFRP plate has the most flexural capacity and Mayer's method is the most precise method to predict total long-term deflections.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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