Strengthening of concrete beams using fiber-reinforced platics

One application of composite materials in civil engineering is examined: the strengthening of a reinforced concrete beamin situ by externally-bonded fiber reinforced plastic (FRP). Studies of the mechanical properties of the interface and the rheological behaviour of composite materials are very important to design. For the experimental determination of the mechanical properties of the concrete/glue/plate interface, a new test is suggested. An iterative analytical model capable of simulating the bond-slop and the material non-linearity, based on the compatibility of deformations and the equilibrium of forces, is developed in order to predict the ultimate forces and deflections. A new equation is proposed to anticipate the maximal shear and normal stresses at the interface goal to anticipate the failure mode due to the debonding of the plate. Finally, a series of large-scale beams strengthened with fiber reinforced plastic is tested up to failure; load-deflection curves are measured and compared with the predicted values to study the efficiency of the externally-bonded plate and to verify the theoretical method.

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Résumé Nous examinons un cas d'application des matériaux composites pour le génie civil: le renforcement par placage de tissus composites de poutres en béton armé. La connaissance des propriétés d'adhérence béton-composites et du comportement rhéologique de ces matériaux est indispensable. Pour cela, un nouvel essai a été proposé pour déterminer les propriétés mécaniques de l'interface béton/colle/plaque. Pour dimensionner les ouvrages, nous proposons une méthode d'analyse itérative capable de simuler la non-linéarité des matériaux et le glissement des plaques afin d'évaluer les niveaux de portance de ces structures. Une nouvelle equation a été développée pour prévoir la contrainte maximum de l'interface et finalement une série de poutres renforcées par placage de tissus composites a été testée jusqu' à rupture pour étudier l'efficacité de la méthode de placage et vérifier la méthode de calcul.

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Editorial note Prof. Patrice Hamelin is a RILEM Senior Member.