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Shear strengthening of reinforced-concrete beams using advanced composite materials

Mofidi, Amir (2012). Shear strengthening of reinforced-concrete beams using advanced composite materials. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

This Doctorate program focuses on the shear strengthening of reinforced concrete (RC) beams using fibre-reinforced polymers (FRP) composites. Several research problems related to shear strengthening still linger and therefore require further research studies to be entirely solved. The main objective of this program is to experimentally and analytically study the FRP strengthening methods of full-scale RC T-section beams in shear. During this Ph.D. program major aspects related to shear strengthening of RC beams with fibre-reinforced polymers (FRP) sheets and rods are investigated as follows: 1) Shear strengthening of RC beams with externally-bonded (EB) FRP-Influencing factors and conceptual debonding model: On the basis of this effort, a new design approach is proposed to calculate the shear contribution of the FRP considering the effect of the transverse steel (among other influencing parameters) on the FRP contribution in shear resistance. The proposed model shows the best correlation with experimental results in comparison with the current design codes and guidelines; 2) Performance of end-anchorage systems for RC beams strengthened in shear with epoxy-bonded FRP composites: The results of this study reveal that specimens retrofitted with EB FRP methods and properly designed end-anchorage systems can achieve a superior contribution to shear resistance compared to specimens strengthened using EB FRP with no anchorage and Near-Surface Mounted (NSM) rebar method; 3) Shear strengthening of RC beams with EB FRP- Effect of strip-width to strip-spacing ratio: An experimental and analytical investigation with emphasis on the effect of strip-width to strip-spacing ratio on the contribution of FRP (Vf) in shear strengthened of RC beams with EB FRP strips is carried out; and 4) Behaviour of RC beams strengthened in shear using embedded through-section (ETS) FRP rods method: A newly developed shear strengthening method is investigated Embedded through-section (ETS) FRP rod method is a promising method for strengthening RC beams in shear using FRP rods. In the ETS method, FRP rods are epoxy-bonded to predrilled holes through the cross section of the RC beams. The test results not only confirmed the feasibility of the ETS method, but also revealed that the performance of the beams strengthened using this method is significantly superior to that of the beams strengthened with EB FRP and NSM FRP methods.

Titre traduit

Renforcement en cisaillement des poutres béton armé à l'aide de matériaux composites avancés

Résumé traduit

Cette thèse de doctorat traite du renforcement en cisaillement de structures en béton armé (BA) à l’aide de matériaux composites en polymère renforcé de fibres (PRF). De nombreuses problématiques de recherche reliées au renforcement en cisaillement n’ont pas encore été résolues à ce jour. L’objectif principal du présent est d’étudier expérimentalement et analytiquement les méthodes de renforcement en cisaillement de poutres de section en Té en BA à l’aide de PRF. Le programme considère plusieurs aspects majeurs reliés au renforcement en cisaillement de poutres en BA à l’aide de tissus et de tiges en PRF, comme suit: 1) Renforcement en cisaillement de poutres en BA à l’aide de PRF collé en surface (EB: Externally Bonded) – Facteurs d’influence et modèle conceptuel de délamination: Sur la base des résultats obtenus, une nouvelle approche de design est proposée pour le calcul de la contribution au cisaillement du PRF tenant compte de l’influence de l’acier transversal (entre autres) sur la contribution du PRF à la résistance globale. Le modèle proposé montre une meilleure corrélation avec les résultats expérimentaux en comparaison aux codes et guides en vigueur; 2) Performance de systèmes d’ancrage pour poutres en BA renforcées à l’aide de PRF collé en surface: Les résultats de cette étude révèlent que les spécimens renforcés par la méthode PRF EB avec des ancrages adéquatement conçus peuvent atteindre des contributions à la résistance en cisaillement supérieures á ceux sans système d’ancrage et ceux renforcés à laide de la méthode NSMR (Near-Surface Mounted Rebar) ; 3) Renforcement en cisaillement de poutres en BA à l’aide de PRF EB: Effet du rapport largeur sur espacement des bandes en PRF : Investigation expérimentale et analytique investigation avec emphase sur l’effet du rapport largeur sur espacement des bandes en PRF sur la contribution du PRF (Vf) dans les poutres renforcées en cisaillement à l’aide de bandes en PRF EB est menée ; et 4) Comportement des poutres en BA renforcées à l’aide de la méthode ETS (embedded through-section) : Une méthode novatrice développée pour le renforcement en cisaillement est explorée. Cette méthode est très prometteuse pour le renforcement en cisaillement. Dans cette méthode, des tiges en PRF sont insérées et scellées à l’aide d’époxy dans des trous préalablement percés à travers l’âme de la poutre en BA. Les résultats d’essais ont confirmé la faisabilité de la méthode ETS, mais aussi révélé que la performance des poutres renforcées à l’aide de cette méthode est substantiellement supérieure à celle des poutres renforcées à l’aide de PRF EB et NSMR.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Manuscript-based Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment of the requirements for the degree of doctor of philosophy". Bibliogr. : f. [196]-204.
Mots-clés libres: Cisaillement (Mécanique). Mécanique de la rupture. Béton armé. Fissuration. Poutres en T. Composites polymères. Polymère renforcé de fibres, Poutre béton, Renforcement, Résistance au cisaillement.
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Chaallal, Omar
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 28 août 2012 13:29
Dernière modification: 04 mars 2017 02:12
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1054

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