DUGi

Bond performance of CFRP strengthening and hybrid anchoring systems for RC elements: experimental and analytical studies

http://dugi.udg.edu/item/http:@@@@hdl.handle.net@@10256@@28533

ENG- In recent decades, strengthening existing reinforced concrete (RC) structures has become increasingly important due to the high cost of replacing structural elements. Among available solutions, carbon-fiber reinforced polymers (CFRP) applied using the externally bonded reinforcement (EBR) technique are widely used because of their simplicity and efficiency. However, a major limitation of EBR is premature debonding, which prevents full utilization of the FRP tensile capacity. To address this issue, several alternative techniques have been developed, such as near-surface mounted (NSM), externally bonded reinforcement on grooves (EBROG) and in grooves (EBRIG), as well as mechanical anchorage and hybrid bonded (HB) systems. Despite these advances, premature debonding remains a critical challenge, requiring a deeper understanding of bond mechanisms and their evolution. This thesis investigates bond behaviour through single-shear pull-out tests on specimens strengthened with EBR, EBROG, NSM and HB. The results were used to examine the different bond–damage mechanisms and to validate a novel numerical methodology capable of identifying the bond–slip law without assuming a predefined shape. The methodology combines a multilinear representation, a finite-difference formulation, and a metaheuristic optimization algorithm, and was validated against synthetic data generated through finite element models under varying conditions. The thesis then focuses on the HB system to characterize its monotonic and fatigue bond behaviour and to better understand premature failure mechanisms. An experimental program under cyclic pull-out loading was performed to evaluate fatigue damage progression as a function of load level and static capacity

CAT- Durant les últimes dècades, el reforç d’estructuresde formigó armat (en anglès, RC) ja existents ha guanyat importància degut a l’elevat cost associat a la substitució dels elements estructurals. Entre les tècniques disponibles, l’aplicació de polímers reforçats amb fibra de carboni (en anglès, CFRP) mitjançant la tècnica de reforç adherit externament(en anglès, EBR) s’ha utilitzat àmpliament gràcies a la seva facilitat d’aplicació i eficiència. Tanmateix, la limitació principal d’aquesta tècnical és el despreniment prematur del laminat, impedint aprofitar la resistència última del material. Per resoldre aquest problema, s’han desenvolupat tècniques alternatives com el reforç inserit en el recobriment (en anglès, NSM), el reforç adherit externament sobre ranures (en anglès, EBROG) o dins de ranures (en anglès, EBRIG); així com sistemes d’ancoratge mecànic i reforç híbrid (en anglès, HB). Malgrat aquestes solucions, el despreniment prematur del reforç continua essent un repte, fet que requereix comprendre amb profunditat els mecanismes d’adherència i la seva evolució. Aquesta tesi investiga el comportament d’adherència mitjançant assaigs de pull-out en provetes reforçades utilitzant tècniques EBR, EBROG, NSM i HB. Els resultats s’han utilitzat per analitzar els mecanismes dany–adherència i per validar una nova metodologia numèrica capaç d’identificar la llei tensió–lliscament sense la necessitat d’assumir una forma predefinida. La metodologia proposada integra la discretització multilineal, un esquema de diferències finites i un algorisme d’optimització metaheurístic. El procediment s’ha validat mitjançant dades sintètiques generades amb models d’elements finits en diverses condicions. Posteriorment, la tesi aprofundeix en el sistema HB per a caracteritzar-ne el comportament d’adherència i entendre els mecanismes de fallada prematura, tant en règim estàtic com sota fatiga. Per a aquest darrer cas, s’ha dut a terme un programa experimental amb càrrega cíclica de pull-out, mostrant l’evolució del dany en funció del nivell de càrrega i la capacitat estàtica

Programa de Doctorat en Tecnologia

Universitat de Girona