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FORTES, Adriano Silva; PADARATZ, Ivo José; ROVERE, Henriette Lebre La. Reinforced concrete beams strengthened with carbon fiber reinforced polymeric strips. In: CONGRESSO INTERNACIONAL SOBRE O COMPORTAMENTO DE ESTRUTURAS DANIFICADAS, 2., 2000, Rio de Janeiro. Anais... Rio de Janeiro, 2000.
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Resumo

A aplicação de materiais compósitos avançados - fibras embebidas em uma matriz polimérica - tem-se dado, conforme Meier (1992), desde a década 70. De acordo com McCormick (1985), pontes têm sido construídas nos EUA, utilizando esses materiais. O mesmo tem acontecido na Bulgária (Hear, 1976), em Israel (Bruce, 1989) e na China (Shu, 1983). Na construção civil, o Japão e o continente Europeu ocupam lugar de destaque no desenvolvimento de pesquisas e utilização de materiais compósitos. Na América Latina, a Colômbia foi o país pioneiro na utilização de materiais compósitos. Recentemente, surgiu uma nova concepção de materiais fibrosos para serem utilizados como armadura ou reforço de estruturas. Eles possuem como característica o aumento de fibras em relação à matriz, sendo, geralmente, utilizadas fibras de vidro, em resina acrílica, e fibras de carbono, em resina epoxídica.

Abstract

In this work, the flexural strengthening of reinforced concrete beams by means of CFRP strips is undertaken, both experimentally and analytically. In the experimental study "T" section beams are utilized, with 2750 mm of total length. The beams are loaded until the onset of cracking, then strengthened with fiber carbon strips, and loaded again. A simplified analytical model is initially utilized for predicting the flexural behavior of the reinforced concrete beams. The model is based on the American (ACI,1995) and Brazilian (NBR6118,1978) recommendations. The experimentally obtained load x displacements curves and observed failure modes are presented and comparisons between experimental and analytical results are given in terms of craking and failure load and corresponding displacements. A nonlinear finite element analysis of the tested beams is also performed by means of the program Abaqus. The beams are modeled by 8-node solid elements and the carbon strips by 4-node shell elements. The constitutive model for concrete of Abaqus is employed, using a bi-linear stress-strain relationship in compression and considering the tension stiffening effect. Rebars are modeled as discrete reinforcement and steel is treated as an elastoplastic material, without strain-hardening consideration. The CFRP strips are considered orthotropic and linear elastic up to failure. The Newton-Raphson Method is employed for the solution of the nonlinear equilibrium equations. Comparisons between analytical and experimental results are performed by means of load vs. mid-span deflection curves for the tested beams. Conclusions and recommendations for future research are drawn at the end of the work.
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