This paper presents an experimental investigation into the effectiveness of using carbon fibre reinforced polymer (CFRP) and steel plates to repair damaged reinforced concrete (RC) beams with circular web openings at shear zones. It highlights the effectiveness of externally bonded CFRP and steel plates in repairing damaged RC beams by analysing the repaired beams'load capacity, deflection, strain, and failure mode. For the experiment, a total of five beams were used, with one solid beam as a control beam and the other four beams having an opening near the shear zone. Two beams with openings were repaired using inclined and vertical configuration CFRP plates, and the other two were repaired using inclined and vertical configuration steel plates. The results confirm the effectiveness of CFRP and steel plates for repairing damaged RC beams with circular openings. The CFRP and steel plates significantly increase ultimate capacity and reduce deflection under the openings. The inclined configuration of both CFRP and steel plates was more effective than the vertical configuration. Using an inclined configuration not only increases the ultimate capacity of the beams but also changes the mode of failure from shear to flexural.
Although being one of the most popular strengthening techniques in reinforced concrete beams, the use of steel plates bonded to the soffit raises problems of ductility. This study aims at investigating the influence of the use of perforated steel plates instead of solid steel plates on the ductility of reinforced concrete beams. A total of nine reinforced concrete beams were tested. In addition to an unplated beam, eight beams with perforated steel plates of two different thicknesses (3 mm and 6 mm) were subjected to monotonic loading. Effect of bonding the plates to the beams with anchor bolts and with additional side plates bonded to the sides of the beam with and without anchors is also investigated. The use of bolts in addition to epoxy was found to greatly contribute to the ductility and energy absorption capacity of the beams, particularly in specimens with thick plates (6 mm) and the use side plates in addition to the bottom plate was found to be ineffective in increasing the ductility of a concrete beam unless the side plates are attached to the beam with anchors bolts. The thickness of the plate was found to have little effect on the bending rigidity of the beam.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1998.04b
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pp.585-591
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1998
In the case of reinforced concrete beams strengthening by steel plate, sometimes these beams collapse due to the stress concentration at the ends of steel plates before the design expected failure. This kind of failure is called premature failure. This study analyzes the behavior of strengthened RC beams to control premature failure of these plated beams with either changing the geometries at the ends of plates or strengthening steel plates beside the ends. The results from the former cases show that, the effect of expanded plates sections at the ends was very small, and the beams which are rounded the ends of plates effectively increased the initial rip-off loads about 14% compared with control beam but the ultimate loads was almost same. However, the beams in the latter cases effectively increased the initial and the ultimate rip-off loads with changing failure mode, especially around 14~19% in the ultimate rip-off load comparing with control beam.
The topic of this study is to strengthen cracked beams with prefabricated RC U cross-sectional plates. The damaged beams were repaired by epoxy based glue. The repaired beams were strengthened using prefabricated plates. The strengthening plates were bonded to the bottom and side faces of the beams by anchorage rods and epoxy. The strengthened beams were incrementally loaded up to maximum load capacities. The experimental results were satisfactory since the load carrying capacities of damaged beams were increased approximately 76% due to strengthening. It was observed that strengthening plates had a dominant effect on the performance of beams in terms of both the post-elastic strength enhancement and the ductility. The experimental program was supported by a three-dimensional nonlinear finite element analysis. The experimental results were compared with the results obtained from the beam modeled with ANSYS finite element program.
The effectiveness of wavelet transform in detecting delamination damages in multilayered composite beams and plates is studied here. The damaged composite beams and plates are modeled in finite element software ABAQUS and the first few mode shapes are obtained. The mode shapes of the damaged structures are then wavelet transformed. It is observed that the distribution of wavelet coefficients can identify the damage location of beams and plates by showing higher values of wavelet coefficients at the position of damage. The effectiveness of the method is studied for different boundary conditions, damage location and size for single as well as multiple delaminations in composite beams and plates. It is observed that both discrete wavelet transform (DWT) and continuous wavelet transform (CWT) can detect the presence and location of the damaged region from the mode shapes of the structures. DWT may be used to approximately evaluate the size of the delamination area, whereas, CWT is efficient to detect smaller delamination areas in composites.
Abu-Obeidah, Adi S.;Abdalla, Jamal A.;Hawileh, Rami A.
Advances in concrete construction
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v.7
no.4
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pp.249-262
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2019
In this study, high strength aluminum alloys (AA) plates are proposed as a new construction material for strengthening reinforced concrete (RC) beams. The purpose of this investigation is to evaluate AA plate's suitability as externally bonded reinforcing (EBR) materials for retrofitting shear deficient beams. A total of twenty RC beams designed to fail in shear were strengthened with different spacing and orientations. The specimens were loaded with four-points loading till failure. The considered outcome parameters included load carrying capacity, deflection, strain in plates, and failure modes. The results of all tested beams showed an increase up to 37% in the load carrying capacity and also an increase in deflection compared to the control un-strengthened beams. This demonstrated the potential of adopting AA plates as EBR material. Finally, the shear contribution from the AA plates was predicted using the models available in the ACI440-08, TR55 and FIB14 design code for fiber reinforced polymer (FRP) plates. The predicted results were compared to experimental testing data with the ratio of the experimentally measured ultimate load to predicted load, range on the average, between 93% and 97%.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.20
no.3
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pp.1-9
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2016
The purpose of this study is to examine the shear strength and structural performance of DH-Beams. The DH-Beam construction method uses thin steel plates as form-works and structural elements. Steel plates and rebars for DH-Beams were prefabricated at factory and then erected before casting concrete at construction sites. In this study, the contribution of steel plates to the shear strength of DH-Beam was evaluated since the plates were expected to work as reinforcements. Five test specimens were made for experimental and analytical studies. They consisted of two DH-Beams for the positive loading test and two DH-Beams for the negative loading test and a RC beam for the comparison purpose. Test results on DH-Beams were compared with design equations and the RC beam test result. It was proven that DH-Beams demonstrated the good shear behavior showing sufficient strengths and deformation capacities. Nonlinear analyses with test specimens were also used to evaluate the contribution of DH plates to strengths. Analytical models included various cases such as beams with lateral plates only or beams without any plates. These analyses also showed that steel plates can contribute to the enhancement of shear strength of DH-Beams. Based on experimental and analytical studies, it was concluded that steel plates of DH-Beams can be used as good shear reinforcements.
An experimental study of five full-scale coupling beam specimens has been conducted to investigate the seismic behavior of strengthened RC coupling beams by bolted side steel plates using a reversed cyclic loading procedure. The strengthened coupling beams are fabricated with different plate thicknesses and shear connector arrangements to study their respective effects on load-carrying capacity, strength retention, stiffness degradation, deformation capacity, and energy dissipation ability. The study revealed that putting shear connectors along the span of coupling beams produces no significant improvement to the structural performance of the strengthened beams. Translational and rotational partial interactions of the shear connectors that would weaken the load-carrying capacity of the steel plates were observed and measured. The hierarchy of failure of concrete, steel plates, and shear connectors was identified. Furthermore, detailed effects of plate buckling and various arrangements of shear connectors on the post-peak behavior of the strengthened beams are discussed.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1994.04a
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pp.25-29
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1994
A series of 6 reinforced concrete beams was tested to verify the effects of EBSP strengthened on cracked beams and to identify the various parameters affecting structure strengthening design(SSD). The parameters were the cross-sectional area of steel plates, the thickness of steel plates, and bond length of steel plates. In addition to these parameters, the effect of existing cracks on the strengthening was investigated. Test results show that EBSP is very effective and predictable for strengthening damaged structures. The results also show that the bond length of steel plates is the most important factor to develop ultimate load carrying capacities of strengthened beams. However, considerations in SSD should be given to assure the ductile failure at ultimate load such as the low ratio of thickness to the width of plates.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2001.05a
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pp.63-68
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2001
It is now common practice to strengthen reinforced concrete beams by steel plates to their tention surfaces. Such plated beams are designed for flexure using conventional prediction equation and assumption that full bond will be developed between the concrete and the plates. Very advanced design rules have already been developed at the University of Adelaide for adhesive bonding steel plates to reinforced concrete beams in order to prevent premature debonding. This work on plated continuous reinforced concrete beams is to determine experimentally whether these design rules, that were developed for steel plated simply supported beams, could be applied to steel and FRP plated continuous beams. This paper also suggests how to increase the ductility of plated beams.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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