Jayaprakash, J.;Samad, Abdul Aziz Abdul;Abbasovich, Ashrabov Anvar;Ali, Abang Abdullah Abang
Structural Engineering and Mechanics
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v.26
no.4
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pp.427-439
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2007
The exploitation of fibre reinforced polymer composites, as external reinforcement is an evergreen and well-known technique for improving the structural performance of reinforced concrete structures. The demand to use FRP composites in the civil engineering industry is mainly due to its high strength, light weight, and stiffness. This paper exemplifies the shear strength of partially precracked reinforced concrete rectangular beams repaired with externally bonded Bi-Directional Carbon Fibre Reinforced Polymer (CFRP) Fabrics strips. All specimens were cast in the laboratory environment without any internal shear reinforcement. The test parameters were longitudinal tensile reinforcement, shear span to effective depth ratio, spacing of CFRP strips, and orientation of CFRP reinforcement. It mainly focuses on the shear capacity and modes of failure of the CFRP strengthened shear beams. Results have shown that the CFRP repaired beams attained a shear enhancement of 32% and 107.64% greater than the control beams. This study underscores that the CFRP strip technique significantly enhanced the shear capacity of precracked reinforced concrete rectangular beams without any internal shear reinforcement.
$TiO_2$ nanoparticles can be used to improve the performance of carbon fiber-reinforced epoxy resin composites. In this study, the effect of the size of $TiO_2$ nanoparticles on the mechanical properties of carbon fiber-reinforced epoxy resin composites was investigated. The size of the $TiO_2$ nanoparticles was easily controlled using heat treatment. The size of the $TiO_2$ nanoparticles for this study were20nm, 100nm, and 200nm. Three types of carbon fibers with different diameters were also used in this study. The carbon fiber-reinforced epoxy resin composites with 20-nm $TiO_2$ powder showed the highest tensile strength compared to the other types of CFRP, regardless of the fiber maker or fiber diameter. The size of the $TiO_2$ powder and the diameter of the carbon fiber strongly affected the interfacial properties of all kinds of CFRP in this study.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2006.11a
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pp.137-140
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2006
In this study, a seismic performance of reinforced concrete columns strengthened by a sprayed fiber reinforced polymer (SFRP) is investigated. For this purpose, six column specimens approximately scaled into 2/3, are designed and tested under a constant axial load, 10% of the nominal axial strength of column, and pseudo-static reversed cyclic lateral loading system. Four specimens are strengthened by Sprayed FRP using different combinations of short fibers (carbon or glass fiber) and resins (epoxy or vinyl esther). For comparison, the test investigated in this study also includes a specimen strengthened using carbon fiber reinforced polymer (CFRP), and also a control specimen without strengthening. The results revealed that specimens strengthened using SFRP showed a improved structure behavior, compared to control specimen, in terms of strength, ductility, lateral drift capacity, and energy-absorbtion capacity. In addition, compared to the specimen strengthened using CFRP, Sprayed FRP-strengthened specimens reasonably showed a equivalent seismic performance.
This paper presents experimental results of advanced investigation carried out on the beams reinforced with Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) rebar and stirrups. Twelve beams reinforced with GFRP and one beam with steel reinforcement of size $230{\times}300{\times}2000mm$ were investigated. Longitudinal reinforcement, shear span and spacing of stirrups were the main variables to form the set. In advanced testing three types of strain gauges for steel, composite and concrete surface were applied to observe strain/stress development against the applied load. Live data were recorded from four strain gauges applied on stirrups, one at center on longitudinal reinforcement, two on the concrete surface and central deflection during the test. Although the focus of the paper was mainly on the behavior of GFRP shear reinforcement, other parallel data were observed for the completeness of the test. Design recommendations of ISIS Canada Design Manual (2007), Japan Society of Civil Engineers (1997) and American Concrete Institute (ACI-440.1R-06) were reviewed. Shear design predictions were compared with experimental results in which it was observed that all the three standards provided conservative predictions. However, ACI found most efficient compare to other two there is room to improve the efficiency of the recommendations.
One method of retrofitting concrete structures is to use fiber reinforced polymers (FRP). In this research, the shear, torsional and flexural strengthening of self-compacting reinforced concrete (RC) girders are fulfilled with glass fiber reinforced polymer (GFRP) and carbon fiber reinforced polymer (CFRP) materials. At first, for verification, the experimental results were compared with numerical modeling results obtained from ABAQUS software version 6.10. Then the reinforcing sheets were attached to concrete girders in one and two layers. Studying numerical results obtained from ABAQUS software showed that the girders stiffness decreased with the propagations of cracks in them, and then the extra stresses were tolerated by adhesive layers and GFRP and CFRP sheets, which resulted in increasing the bearing capacity of the studied girders. In fact, shear, torsion and bending strengths of the girders increased by reinforcing girders with adding GFRP and CFRP sheets. The samples including two layers of CFRP had the maximum efficiencies that were 90, 76 and 60 percent of improvement in shear, torsion and bending strengths, respectively. It is worth noting that the bearing capacity of concrete girders with adding one layer of CFRP was slightly higher than the ones having two layers of GFRP in all circumstances; therefore, despite the lower initial cost of GFRP, using CFRP can be more economical in some conditions.
Barakat, Samer;Al-Toubat, Salah;Leblouba, Moussa;Burai, Eman Al
Structural Engineering and Mechanics
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v.69
no.5
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pp.579-589
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2019
Numerous experimental studies have been conducted on reinforced concrete (RC) beams strengthened in shear with externally bonded fiber reinforced polymer (EBFRP). The objectives of this work are to study the behavioral trends of shear strengthened EBFRP RC beams after updating the existing database. The previously published databases have been updated, enriched and cross checked for completeness, redundancy and consistency. The updated database now contains data on 698 EBFRP beams and covers the time span from 1992 to 2018. The collected database then refined applying certain filters and used to investigate and capture better interactions among various influencing parameters affecting the shear strength of EBFRP beams. These parameters include the type and properties of FRP, fiber orientation as well as the strengthening scheme, the shear and the longitudinal steel reinforcement ratios, the shear span ratio, and the geometry of the member. The refined database is used to test the prediction accuracy of the existing design models. Considerable scatters are found in the results of all tested prediction models and in many occasions the predictions are unsafe. To better understand the shear behavior of the EBFRP RC beams and then enhance the prediction models, it was concluded that focused experimental programs should be carried out.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.23
no.1
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pp.43-54
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2019
Existing reinforced concrete frame buildings designed for only gravity loads have been seismically vulnerable due to their inadequate column detailing. The seismic vulnerabilities can be mitigated by the application of a column retrofit technique, which combines high-strength near surface mounted bars with a fiber reinforced polymer wrapping system. This study presents the full-scale shaker testing of a non-ductile frame structure retrofitted using the combined retrofit system. The full-scale dynamic testing was performed to measure realistic dynamic responses and to investigate the effectiveness of the retrofit system through the comparison of the measured responses between as-built and retrofitted test frames. Experimental results demonstrated that the retrofit system reduced the dynamic responses without any significant damage on the columns because it improved flexural, shear and lap-splice resisting capacities. In addition, the retrofit system contributed to changing a damage mechanism from a soft-story mechanism (column-sidesway mechanism) to a mixed-damage mechanism, which was commonly found in reinforced concrete buildings with strong-column weak-beam system.
Jahangir, Hashem;Eidgahee, Danial Rezazadeh;Esfahani, Mohammad Reza
Steel and Composite Structures
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v.44
no.6
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pp.803-816
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2022
Composite materials are effective in forming externally bonded reinforcements which find applications related to existing structures repair, attributed to their high strength-to-weight ratio and ease of installation. Among various composites, fibre reinforced polymers (FRP) have somewhat been largely accepted as a commonly utilized composite for such purposes. It is only recently that steel fibres have been considered as additional members of the FRP fibre family, intuitively termed as steel reinforced polymer (SRP). Owing to its low cost and permissibility of fibre bending at sharp corners, SRP is rapidly becoming a viable contender to other FRP systems. This paper investigates the bond behaviour of SRP-concrete joints with different bonded lengths (50, 75, 100, 150 and 300 mm) and widths (15, 30, 40, 50, and 75 mm) using single-lap shear tests. The experimental specimens contain SRP strips with a fixed density of steel fibres (0.472 cords/mm) bonded to the face of concrete prisms. The load responses were obtained and compared in terms of corresponding load and slip boundaries of the constant region and the peak loads. The failure modes of SRP composites are discussed, and the range of effective bonded length is evaluated herein. In the end, a new analytical model was proposed to estimate the SRP-concrete bond strength using a genetic algorithm, which outperforms 22 existing FRP-concrete bond strength models.
Machine learning (ML) models based on artificial neural network (ANN) and decision tree (DT) were developed for estimation of axial capacity of concrete columns reinforced with fiber reinforced polymer (FRP) bars. Between the design codes, the Canadian code provides better formulation compared to the Australian or American code. For empirical models based on elastic modulus of FRP, Hadhood et al. (2017) model performed best. Whereas for empirical models based on tensile strength of FRP, as well as all empirical models, Raza et al. (2021) was adjudged superior. However, compared to the empirical models, all ML models exhibited superior performance according to all five performance metrics considered. The performance of ANN and DT models were comparable in general. Under the present setup, inclusion of the transverse reinforcement information did not improve the accuracy of estimation with either ANN or DT. With selective use of inputs, and a much simpler ANN architecture (4-3-1) compared to that reported in literature (Raza et al. 2020: 6-11-11-1), marginal improvement in correlation could be achieved. The metrics for the best model from the study was a correlation of 0.94, absolute errors between 420 kN to 530 kN, and the range being 0.39 to 0.51 for relative errors. Though much superior performance could be obtained using ANN/DT models over empirical models, further work towards improving accuracy of the estimation is indicated before design of FRP reinforced concrete columns using ML may be considered for design codes.
In order to improve the durability of a proton exchange membrane fuel cells (PEMFC), it is essential to improve the durability of the polymer membrane. In order to improve the durability of the membrane, an e-PTFE support and a radical scavenger are added. In this study, the chemical durability of the reinforced membrane with ePTFE support and the non-reinforced membrane was compared by Fenton reaction. In the Fenton experiment of the polymer membrane without the addition of a radical scavenger, the absorption rate of hydrogen peroxide solution and iron ions through the cross section of the specimen cut into small pieces was higher in the reinforced membrane, so that the fluorine outflow concentration was higher. According to the type and amount of radical scavenger added, the fluorine outflow concentration of the reinforced membrane has a large difference of more than 3 times, indicating that the effect of the radical scavenger was stronger than that of the support.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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