Investigation of deformation and cracking behavior of reinforced concrete (RC) elements strengthened with fiber reinforced polymer (FRP) sheets

Abstract

With increasing needs of structural rehabilitation, externally bonded sheets of fiber reinforced polymers (FRP) have become significant in the last 20 years. This project focuses on cracking and tension-stiffening of reinforced concrete ties strengthened with basalt fiber reinforced polymer (BFRP) sheets. Test results on tension-stiffening effect regarding to the different number of BFRP layers are reported and analyzed. The analysis is based on test results of six RC ties of one meter length. It was shown that the BFRP sheets are able to constrain the crack opening. Subsequently, the mechanical properties of selected adhesive have to be considered and could not be neglected in the design. The aim of this thesis is to introduce strengthening of concrete structures with external reinforcement in the form of fibre composites and explain deformation and cracking behaviour of the concrete elements strengthened with fiber reinforced polymer sheets. In the master’s thesis a brief analysis of scientific articles about reinforced concrete strengthening has been provided. Experimental research for tensile reinforced concrete ties strengthened with fiber reinforced polymer sheets has been performed. The data found in scientific articles has been introduced. Based on the results of experimental research conclusions and recommendations for further research has been proposed. The master’s thesis consists of introduction, experimental program, conclusions and references. Total number of pages is 71. Thesis includes 40 figures and 7 tables. Paper refers to 42 scientific source materials.

Pastaraisiais metais, didėjant statybinių konstrukcijų atnaujinimo poreikiui, išoriškai tvirtinami pluoštu armuoti polimeriniai lakštai (angl. fiber reinforced polymers – FRP) tapo ypatingai reikšmingi konstrukcijų stiprinimui. Šiame projekte aptariami tempiamųjų gelžbetoninių elementų, išoriškai sustiprintų bazalto pluoštu armuotais lakštais, pleišėjimas ir tempiamojo sustandėjimo efektas. Tyrimo metu analizuojamas tempiamų bandinių, sustiprintų skirtingu bazalto pluošto lakštų skaičiumi, tempiamojo sustandėjimo efektas. Atlikta eksperimentinė programa, kurią sudaro šeši 1 m ilgio gelžbetoniniai bandiniai. Gelžbetoninių elementų tempimo bandymų rezultatai leidžia teigti, kad, adekvačiam bazalto pluoštu sustiprinto elemento suirimo pobūdžiui nustatyti, būtina įvertinti klijų, kuriais tarpusavyje suklijuoti lakštai, mechanines savybes. Taip pat tyrimo metu nustatyta, kad BFRP lakštai efektyviai varžo gelžbetoninių elementų plyšių atsivėrimą ir sumažina jų plotį. Baigiamojo magistro darbo tikslas – atlikti polimero lakštais sustiprintų gelžbetoninių elementų deformacijų ir pleišėjimo tyrimus. Baigiamajame darbe atlikta išsami literatūros šaltinių gelžbetoninių elementų sustiprinimo tematika analizė. Atlikti tempiamųjų gelžbetoninių elementų sustiprintų armuoto polimero lakštais eksperimentiniai tyrimai. Pateikti literatūros šaltiniuose aptiktų eksperimentinių tyrimų rezultatai. Remiantis eksperimentinių tyrimų rezultatais pateiktos išvados ir pasiūlytos rekomendacijos tolimesniems eksperimentiniams tyrimams. Baigiamąjį magistro darbą sudaro įvadas, eksperimentiniai tyrimai, išvados bei literatūros sąrašas. Darbo apimtis – 71 puslapiai. Tekste pateikta 40 paveikslas ir 7 lentelių. Rašant darbą remtasi 42 literatūros šaltinių.