The effect of carbon fiber reinforced polymer length on the strengthened of concentrically loaded reinforced concrete beams : finite element analysis

Other Title(s)

تأثير طول ألياف الكاربون البوليميرية على مقاومة الأعتاب الخرسانية المسلحة : تحليل بطريقة العناصر المحددة

Author

Asi, Nada S.

Source

Engineering and Technology Journal

Issue

Vol. 32, Issue 7A (31 Jul. 2014), pp.1671-1683, 13 p.

Publisher

University of Technology

Publication Date

2014-07-31

Country of Publication

Iraq

No. of Pages

13

Main Subjects

Civil Engineering

Topics

Abstract AR

تستخدم صفائح ألياف الكاربون البوليميرية CFRP في زيادة تحمل المنشآت خرسانية التي تتعرض إلى أحمال الانحناء و كذلك تعتبر وسيلة فعالة في إعادة تأهيل و تقوية المنشآت الخرسانية.

في هذا البحث تم تقديم نموذج محاكاة للعتبات خرسانية مقواة بصفائح ألياف الكاربون البوليميرية باستخدام برنامج الـ ANSYS الذي يعتمد طريقة العناصر المحددة في التحليل.

تم استخدام العنصر المرن و العنصر ذو التشققات المنتثرة في تمثيل صفائح CFRP و الخرسانة على التوالي، تم مقارنة النتائج المستخرجة باستخدام برنامج الـ ANSYS مع النتائج العملية لأربع أعتاب ثلاثة منها تم تقويتها بأطوال مختلفة من صفائح الـ CFRP، و كانت المقارنة تتضمن منحني القوة—الهطول لفضاء طوله 2000 ملم، أحمال الفشل و الطول الأمثل لتلك الصفائح و التي تم استخدامها لتقوية الانحناء و الحصول على قابلية تحمل مناسبة.

أظهرت النتائج تطابق جيد و خصوصا في الجزء الخطي من المحني بين منحنيات القوة—الهطول المستخرجة من التحليل بواسطة العناصر المحددة و النتائج العملية و لكن النتائج المستخرجة من التحليل بواسطة العناصر المحددة أظهرت صلابة أكثر، أما أقصى فرق في أحمال الفشل في جميع الحالات كان 11 %.

كما تم الحصول على تطابق جيد بنسبة الطول الأمثل للـ CFRP و البالغ 83 % من طول الفضاء الكلي بين النتائج العملية و التحليل بواسطة العناصر المحددة.

كما استخدمت أربعة نماذج إضافية لأعتاب خرسانية لإيجاد أن 80 % من طول الفضاء الكلي يكفي لكي يكون الطول الأمثل و أي زيادة في طول الصفائح يؤدي إلى زيادة صغيرة في الأحمال من الممكن إهمالها للتقليل من كلفة المواد.

Abstract EN

Carbon fiber reinforced polymer (CFRP) plates are commonly used to increase the ultimate strength of concrete structures in flexure.

CFRP plates are also an effective means of rehabilitation and strengthening of concrete structures.

In this paper an analysis model is presented for reinforced concrete beams externally reinforced with CFRP plates using finite elements method adopted by ANSYS.

The finite element models using a smeared cracking approach for concrete and elastic shell elements for the CFRP plates.

The results obtained from the ANSYS finite element analysis are compared with the experimental data for four beams with different conditions from research , three of which were externally strengthened with different amounts of CFRP reinforcement by changing the length of CFRP plate.

The comparisons are made for load-deflection curves at mid-span over a span of 2000 mm, failure load and the optimum length of CFRP plate that can be used for flexural strengthening and achieve the adequate load – carrying capacity.

The results obtained from the ANSYS finite element analysis were calculated at the same location for the experimental test of the beams.

The accuracy of the finite element models is assessed by comparison with the experimental results, which are to be in good agreement.

The load-deflection curves from the finite element analysis agree well with the experimental results in the linear range, but the finite elements results are slightly stiffer than that from the experimental results.

The maximum difference in ultimate loads for all cases is 11%.

The optimum length of CFRP plate equal to 83% of the full span length, obtained from the finite element analysis shows good agreement with that from the experimental test.

Four additional models are used to find that 80% of the full span length is quite enough to be optimum length and beyond which the increase in the ultimate capacity is small and can be neglected to reduce the cost of the material.

American Psychological Association (APA)

Asi, Nada S.. 2014. The effect of carbon fiber reinforced polymer length on the strengthened of concentrically loaded reinforced concrete beams : finite element analysis. Engineering and Technology Journal،Vol. 32, no. 7A, pp.1671-1683.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-409639

Modern Language Association (MLA)

Asi, Nada S.. The effect of carbon fiber reinforced polymer length on the strengthened of concentrically loaded reinforced concrete beams : finite element analysis. Engineering and Technology Journal Vol. 32, no. 7A (2014), pp.1671-1683.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-409639

American Medical Association (AMA)

Asi, Nada S.. The effect of carbon fiber reinforced polymer length on the strengthened of concentrically loaded reinforced concrete beams : finite element analysis. Engineering and Technology Journal. 2014. Vol. 32, no. 7A, pp.1671-1683.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-409639

Data Type

Journal Articles

Language

English

Notes

Text in English ; abstracts in English and Arabic.

Record ID

BIM-409639