Influence of long-term load on the behaviour of reinforced concrete beams strengthened with carbon fibre composite

Abstract

The influence of long-term load on the reinforced concrete beams strength-ened with a carbon fiber composite layer in the tensioned zone is considered in this dissertation. The evolution of deformations in the layers of the beams and the evolution of beam deflection is analyzed. The load carrying capacities after a long-term load action are also determined herein. The built-up-bars theory for calculation of deflections and the load carrying capacity after a long-term load action is presented in this dissertation. The thesis consists of an introduction, four main chapters, the results and conclusions and a list of used literature. The introduction describes the major objectives of the dissertation. It pre-sents the aims, the methods of research, the scientific novelty and defended pro-positions. The first chapter reviews application of carbon fiber composite polymer in strengthening structures. The influence of a long term load on concrete, polymer matrix, carbon fiber reinforced composite, strengthened concrete beams is also considered. In addition, it considers the calculation methods that evaluate the long term load influence. The second chapter is dedicated to applying of the built-up-bars theory in calculation of deflections and the load carrying capacity, including long term load action. Also, variation of concrete and carbon fiber composite contact stiff-ness is presented in this chapter. Chapter three presents the carried out experiments. It describes the experi-mental program of three series of strengthened beams. Evolution of deforma-tions, deflections and cracking during a long-term load period is considered. The load carrying capacity after a long-term load action is considered too. Experimental and theoretical results are presented in chapter four. Deflec-tions of the strengthened beams calculated with the help of the proposed built-up-bars theory are compared with experimental results. Calculated deflections by proposed methodology compared with calculated results by FIB Bulletin 14. At the end presented general results and conclusions. Seven articles focusing on the subject of the dissertation are published, four of which presented in reviewed scientific periodical publications. The results of dissertation were announced in three republican conferences and one interna-tional conference.

Disertacijoje nagrinėjama lenkiamųjų gelžbetoninių sijų, tempiamojoje zo-noje sustiprintų anglies pluošto kompozitu, elgsena esant ilgalaikiam statinės apkrovos poveikiui. Disertacinio darbo tikslas – atlikti eksperimentinius tyrimus ir nustatyti ilgalaikės apkrovos poveikį sijos laikomajai galiai bei įlinkių vysty-muisi; apskaičiuoti sijos įlinkį pagal sudėtinių strypų teoriją įvertinant ilgalaikės statinės apkrovos poveikį bei betono ir anglies pluošto kompozito jungties stan-dumo pokytį dėl šlyties valkšnumo deformacijų prieaugio. Disertaciją sudaro: įvadas, keturi pagrindiniai skyriai, rezultatų apibendri-nimas ir išvados, naudotos literatūros sąrašas, autoriaus publikacijų disertacijos tema sąrašas. Įvadiniame skyriuje nagrinėjama tiriamoji problema ir darbo aktualumas, nurodytas tyrimų objektas, suformuluoti darbo tikslai ir uždaviniai, pateikta ty-rimų metodika, aptarta darbo svarba ir praktinė rezultatų reikšmė, pristatyti gi-namieji teiginiai. Pirmajame skyriuje atlikta literatūros apžvalga. Čia nagrinėjamas ilgalaikės apkrovos ir aplinkos poveikis anglies pluošto kompozitui, kompozito ir betono jungčiai bei gelžbetoninių sijų elgsenai. Pateikiami sustiprintų sijų elgsenos eks-perimentinių tyrimų, veikiant trumpalaike ir ilgalaike apkrova, rezultatai. Apta-riamos skaičiavimo metodikos, vertinančios ilgalaikį apkrovos poveikį. Antrajame skyriuje pateikiama skaičiavimo metodika, grindžiama sudėtinių strypų teorija. Skaičiavimo metodika skirta sijų, sustiprintų anglies pluošto kompozitu, įlinkiui ir laikomajai galiai skaičiuoti. Metodikoje vertinamas ilga-laikės apkrovos poveikis betono ir anglies pluošto kompozito jungties standu-mui. Trečiajame skyriuje pateikiami eksperimentiniai tyrimai, aprašomos bandi-nių charakteristikos ir jų bandymo metodikos. Nagrinėjamas sijų pleišėtumo, sluoksnių deformacijų, poslinkių ir įlinkių vystymosi pobūdis. Analizuojama ilgalaikės apkrovos įtaka sijos laikomajai galiai. Ketvirtajame skyriuje lyginami eksperimentinių tyrimų, taikant skaičiavimo metodikas, rezultatai. Pasiūlytoji sustiprintų sijų įlinkio skaičiavimo metodika palyginta su FIB Bulletin 14 projektavimo rekomendacijose siūloma metodika. Darbo pabaigoje apibendrinami rezultatai ir pateikiamos išvados. Disertacijos tema išspausdinti septyni moksliniai straipsniai: keturi straips-niai periodiniuose recenzuojamuose leidiniuose, trys straipsniai konferencijų pranešimų medžiagose. Disertacijoje atlikti tyrimo rezultatai buvo paskelbti tre-jose respublikinėse ir vienoje tarptautinėje mokslinėje konferencijoje.