• 제목/요약/키워드: different types of FRP bars

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Numerical investigations of reinforcement concrete beams with different types of FRP bars

  • Azza M. Al-Ashmawy;Osman Shallan;Tharwat A. Sakr;Hanaa E. Abd-EL-Mottaleb
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제88권6호
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    • pp.599-608
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    • 2023
  • The present study is focused on instigation of the nonlinear mechanical behavior of reinforced concrete beams considering different types of FRP bars through nonlinear finite element simulations. To explore the impact of the FRP reinforcement type and geometry on the nonlinear mechanical behavior of reinforced beam, intensive parametric studies are carried out and discussed. Twenty models were carried out based on the finite element software (ABAQUS). The concrete damage plasticity model was considered. Four types of fiber polymer bars, CFRP, GFRP, AFRP and BFRP as longitudinal reinforcement for concrete beam were used. The validation of numerical results was confirmed by experimental as well as numerical results, then the parametric study was conducted to evaluate the effect of change in different parameters, such as bar diameter size, type of FRP bars and shear span length. All results were analyzed and discussed through, load-deflection diagram. The results showed that the use of FRP bars in rebar concrete beam improves the beam stiffness and enhance the ultimate load capacity. The load capacity enhanced in the range of (20.44-244.47%) when using different types of FRP bars. The load-carrying capacity of beams reinforced with CFRP is the highest one, beams reinforced with AFRP is higher than that reinforced with BFRP but beams reinforced with GFRP recorded the lowest load of capacity compered with other beams reinforced with FRP Bars.

하이브리드 FRP 보강근의 상대 리브면적에 따른 부착 특성 (Bond Characteristics of Hybrid Fiber Polymer Reinforcing bars with Different Relative Rib Area)

  • 박지선;유영찬;박영환;유영준;김형열;김긍환
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2005년도 추계 학술발표회 제17권2호
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    • pp.201-204
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    • 2005
  • The bond characteristics of two types hybrid FRP (fiber reinforced polymer) reinforcing bars with different rib geometry were analyzed experimentally. Two types of hybrid FRP. reinforcing bars such as spiral and cross type with different relative rib area were considered in this test. All testing procedures including specimens preparation, set-up of test equipments and measuring devices were made according to the recommendations of CSA Standard S806-02. From the test results, it was found' that cross type hybrid FRP reinforcing bars showed the higher bond strength than that of spiral type's due to the higher relative rib area.

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PVC and POM gripping mechanisms for tension testing of FRP bars

  • Basaran, Bogachan;Yaka, Harun;Kalkan, Ilker
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제77권1호
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    • pp.75-87
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    • 2021
  • The present study pertains to the introduction of two new types of grip adaptor for universal testing machines, namely Polyvinyl Chloride (PVC) and Polyoxymethylene (POM) grip adaptors, and their application to tension testing of FRP bars with different fiber and surface finish types. The tabs are connected to the FRP bar sample with the help of mechanical anchors, i.e. bolts. These new adaptors offer vital superiorities over the existing end tab designs (anchors with filling material or mechanical anchorage), including the reduction in the time and labor for production, reusability and the mild nature, i.e. low hardness of the tab material, which retards and even prevents peeling and crushing in the gripping regions of an FRP sample. The methods were successfully applied to FRP bars with different types of fiber (CFRP, GFRP and BFRP) and different types of surface texture (ribbed, wrapped, sand-coated and wound). The test results indicated that the both types of end caps prevented slip of the bar, crushing and peeling in the gripping zone. The mechanical properties from the material tests with the new caps were in perfect agreement with the ones from the material tests with steel tubular caps.

이질 보강근 및 섬유와 함께 보강된 FRP 보강근 보강 고강도 콘크리트 보의 휨 강도 및 처짐 평가 (Flexural Strength and Deflection Evaluation for FRP Bar Reinforced HSC Beams with Different Types of Reinforcing Bar and Fiber)

  • 양준모;류두열;신현오;윤영수
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제23권4호
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    • pp.413-420
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    • 2011
  • 휨 보강근의 종류 및 조합, 섬유 혼입을 변수로 하는 고강도 콘크리트 보의 구조 실험 결과를 균열 모멘트, 극한 모멘트, 처짐 등에 대해 각종 설계기준 및 가이드라인, 여러 연구자들에 의한 예측식과 비교 검토하였다. 섬유를 혼입하지 않은 FRP 보강근 보강 보의 극한 모멘트 이론값은 실험값을 과소평가하였다. 강섬유가 혼입된 FRP 보강근보강보에 대한 ACI 544.4R, Campione의 모델은 섬유 보강 콘크리트의 증가된 극한 압축 변형률을 고려하지 않고 있어 극한 모멘트를 부정확하게 예측하였다. 섬유가 혼입되지 않은 부재에 대해 Bischoff의 처짐 모델은 섬유가 혼입되지 않은 부재들의 사용 하중 하에서의 처짐을 정확하게 예측한 반면, ACI 440 위원회 모델은 사용 하중 하에서의 처짐을 비보수적으로 예측하였다. 이질 보강근이 동시에 적용된 부재에 대해 Bischoff 모델과는 달리 ACI 440 위원회의 처짐 모델은 직접적인 적용이 불가능하기 때문에 ACI 440 위원회 식을 이용하여 이질 보강근이 동시에 적용된 부재의 처짐을 예측하는 방법을 제안하였다. 또한 철근과 FRP 보강근이 동시에 보강된 보에서 철근이 항복한 이후의 처짐을 예측할 수 있는 방법을 제안하였다.

하이브리드 휨 보강 고강도 콘크리트 보의 성능 평가 (Behavior of High Strength Concrete Beams with Hybrid Flexural Reinforcements)

  • 양준모;민경환;김영우;윤영수
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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    • pp.13-16
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    • 2008
  • 철근으로 휨 보강된 일반적인 부재의 경우, 강도설계법으로 부재의 공칭 휨 강도를 계산할 때 모든 휨 인장 철근은 극한상태에서 항복한다고 가정한다. 따라서 인장력은 철근의 도심에 작용하고 인장 철근 단면적과 철근의 항복강도의 곱으로 표현될 수 있다. 그러나 FRP bar는 철근과 달리 항복거동을 보이지 않기 때문에 각 열 FRP bar에 작용하는 응력은 중립축에서 떨어진 거리에 따라 달라질 것이다. 게다가 서로 다른 종류의 FRP bar가 동시에 한 부재에 적용된다면, 각 FRP bar의 변형률에 따라 작용하는 응력 또한 다양하게 될 것이고, 거동 양상 역시 예상과 다르게 나타날 것이다. 이에 본 연구에서는 일반철근, CFRP bar, GFRP bar를 이용하여 하이브리드 휨 보강된 6개의 고강도 콘크리트 보를 제작하고 구조실험을 실시하였다. 실험 결과 하이브리드 보강된 부재는 FRP bar로 단순 보강된 부재의 낮은 강성, 큰 균열폭, 취성 문제를 상당히 보완시켜주는 것으로 나타났다.

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A model for the restrained shrinkage behavior of concrete bridge deck slabs reinforced with FRP bars

  • Ghatefar, Amir;ElSalakawy, Ehab;Bassuoni, Mohamed T.
    • Computers and Concrete
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    • 제20권2호
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    • pp.215-227
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    • 2017
  • A finite element model (FEM) for predicting early-age behavior of reinforced concrete (RC) bridge deck slabs with fiber-reinforced polymer (FRP) bars is presented. In this model, the shrinkage profile of concrete accounted for the effect of surrounding conditions including air flow. The results of the model were verified against the experimental test results, published by the authors. The model was verified for cracking pattern, crack width and spacing, and reinforcement strains in the vicinity of the crack using different types and ratios of longitudinal reinforcement. The FEM was able to predict the experimental results within 6 to 10% error. The verified model was utilized to conduct a parametric study investigating the effect of four key parameters including reinforcement spacing, concrete cover, FRP bar type, and concrete compressive strength on the behavior of FRP-RC bridge deck slabs subjected to restrained shrinkage at early-age. It is concluded that a reinforcement ratio of 0.45% carbon FRP (CFRP) can control the early-age crack width and reinforcement strain in CFRP-RC members subjected to restrained shrinkage. Also, the results indicate that changing the bond-slippage characteristics (sand-coated and ribbed bars) or concrete cover had an insignificant effect on the early-age crack behavior of FRP-RC bridge deck slabs subjected to shrinkage. However, reducing bar spacing and concrete strength resulted in a decrease in crack width and reinforcement strain.

반복하중을 받는 FRP 보강근의 부착성능에 대한 연구 (Research on the Bond Behavior of FRP Rebars subjected to Cyclic Loading)

  • 장문석;이정윤;박지선;박영환
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2006년도 추계 학술발표회 논문집
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    • pp.205-208
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    • 2006
  • The use of Fiber Reinforced Polymer (FRP) bars has been gaining popularity in the civil engineering community, as an alternative material to steel reinforcement, for their noncorrosive nature and high strength-to-weight ratio. Good performance of reinforced concrete requires adequate interfacial bond between the reinforcing material and the concrete because the load applied must be transferred from the matrix to the reinforcement. Although studies on the FRP bond behavior under monotonic loading has been reported by many, there are very little work done under cyclic loading. In this paper, we present the experimental study on the bond behavior of three different types of FRP rebars subjected to four different cyclic loading conditions.

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섬유보강 콘크리트에 묻힌 GFRP 보강근의 부착거동에 대한 섬유영향 평가 (Influence Evaluation of Fiber on the Bond Behavior of GFRP Bars Embedded in Fiber Reinforced Concrete)

  • 강지은;김병일;박지선;이정윤
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제24권1호
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    • pp.79-86
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    • 2012
  • 이 연구에서는 콘크리트에 보강된 섬유의 종류 및 함유량이 FRP 보강근 부착강도에 미치는 효과를 조사하였다. 실험체는 3종류의 보강근과 구조용 강섬유, 절곡형 PP섬유와 친수성 PVA섬유를 사용하여 제작하였으며 직접부착 강도시험을 실시하여 부착강도를 평가하였다. 실험 결과 섬유의 종류 및 함유량에 따라 섬유보강 콘크리트와 보강근 사이의 부착강도에 영향을 미침을 알 수 있었다. 섬유의 가교효과로 인해 할렬균열을 제어함으로써 함유량이 증가함에 따라 부착강도가 증가하였으며, 연성 또한 증가하였다. 부착강도 및 연성증가 효과는 강섬유 > PVA섬유 > PP섬유 순으로 나타났다.

화학적 환경에 노출된 콘크리트 보강용 FRP 보강근의 부착 성능 (Bond Performance of FRP Reinforcing Bar for Concrete Structures after Chemical Environmental Exposure)

  • 박찬기;원종필
    • 한국농공학회논문집
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    • 제46권3호
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    • pp.73-81
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    • 2004
  • FRP reinforcing bars(rebars) are produced through a variety of manufacturing process includes pultrusion, and filament winding and braiding etc. Each manufacturing method produces a different surface condition of FRP rebar. The surface properties of FRP rebar is an important property for mechanical bond with concrete. Current methods of providing surface deformation to FRP rebars include helical wrapping, surfaces and coating and rib molding. The problem with the helical wrapping method is that it can not provide enough surface deformation for good bond and it can be easily sheard off from the FRP rebars. Sand coating and rib molding provide surface deformation only to the outer FRP skins. Therefore, FRP rebar has about 60% of bond strength of steel rebar. The main objective was to evaluate the bond properties of FRP rebar after environmental exposure. Five types of FRP rebar includes CFRP ISO, GFRP Aslan, AFRP Technora CFRP(Korea), and GFRP(Korea) rebars performed direct bond tests. Also, FRP rebar bond specimens were subjected to exposure conditions including alkaline solution, acid solution, salt solution and deionized water etc. According to bond test results, CFRP(Korea) and CFRP(Korea) rebars were found to have better bond strength with concrete than previous FRP rebars. Also, FRP(Korea) rebar had more than about 70% in bond strength of steel rebar.

이질 보강근 및 섬유와 함께 보강된 FRP 보강근 보강 고강도 콘크리트 보의 휨 거동 (Flexural Behavior of FRP Bar Reinforced HSC Beams with Different Types of Reinforcing Bar and Fiber)

  • 양준모;신현오;민경환;윤영수
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제23권3호
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    • pp.273-280
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    • 2011
  • 이질 보강근의 조합 및 섬유의 혼입을 변수로 한 10개의 고강도 콘크리트 보를 제작하고 구조 실험을 수행하고 균열 후 강성, 처짐, 균열 양상, 연성에 대한 거동을 살펴보았다. 6개 부재는 철근, CFRP 보강근, GFRP 보강근의 조합으로 2단 휨 배근되었고, 4개 부재는 CFRP 보강근 혹은 GFRP 보강근으로만 2단 배근되고 강섬유 및 합성 섬유를 혼입하였다. FRP 보강근 내측에 철근을 처짐 및 균열 제어용으로 하이브리드 배근함으로써 FRP 보강근 보강 보의 낮은 강성, 큰 처짐, 낮은 연성, 깊은 균열 및 넓은 균열폭을 제어할 수 있었다. 또한, 섬유의 혼입을 통해 FRP 보강근 보강 보의 빠르고 깊은 균열이 제어되고 연성 및 내하력이 향상되었다. 섬유 혼입된 FRP 보강근 보강 콘크리트 부재 설계 시 섬유 혼입에 의해 증가된 콘크리트의 극한 압축 변형률에 대한 고려가 필요함을 알 수 있었다.