Analitičko ispitivanje ponašanja na interfejsu kod prednapregnute betonske grede ojačane prednapregnutom pločom vezanom kompozitnim materijalima

  • Hanane Mebsout Univerzitet „Mustafa Stamboli”, Maskara, Narodna Demokratska Republika Alžir https://orcid.org/0009-0003-5837-4144
  • Mohamed Atif Benatta Univerzitet „Đilali Liabes”, Laboratorija za napredne konstrukcije i materijale u građevinarstvu i javnim radovima (LSMAGCTP), Sidi Bel Abes, Narodna Demokratska Republika Alžir https://orcid.org/0009-0007-5854-9054
  • Baghdad Krour Univerzitet „Đilali Liabes”, Laboratorija za napredne konstrukcije i materijale u građevinarstvu i javnim radovima (LSMAGCTP), Sidi Bel Abes, Narodna Demokratska Republika Alžir https://orcid.org/0000-0002-8265-9807
  • Oussama Benachour Univerzitet „Đilali Liabes”, Laboratorija za napredne konstrukcije i materijale u građevinarstvu i javnim radovima (LSMAGCTP), Sidi Bel Abes, Narodna Demokratska Republika Alžir https://orcid.org/0009-0003-3792-7424
  • Mohamed Bachir Bouiadjra Univerzitet „Đilali Liabes”, Laboratorija za napredne konstrukcije i materijale u građevinarstvu i javnim radovima (LSMAGCTP), Sidi Bel Abes, Narodna Demokratska Republika Alžir + Tematska agencija za istraživanje nauke i tehnologije, Alžir, Narodna Demokratska Republika Alžir https://orcid.org/0009-0008-4814-6187
  • Nacer Rahal Univerzitet „Mustafa Stamboli”, Maskara, Narodna Demokratska Republika Alžir + Univerzitet prirodnih nauka i tehnologije, Laboratorija za mašinske strukture i stabilnost konstrukcije, Oran, Narodna Demokratska Republika Alžir https://orcid.org/0009-0002-0400-8360
DOI: https://doi.org/10.5937/vojtehg73-54215
Ključne reči: prednapregnuta betonska greda, FRP kompoziti, naponi na interfejsu, orijentacija vlakana, ojačavanje

Sažetak


Uvod/cilj: Upotreba kompozitnih materijala za armiranje armiranobetonskih konstrukcija danas je veoma česta u oblasti građevinarstva. Međutim, ovaj metod se obično ne koristi kod prednapregnutih betonskih konstrukcija. Osnovni cilj ovog rada jeste da proširi upotrebu kompozitnih materijala na armiranje prednapregnutih betonskih greda uzimajući u obzir uticaj koncentracije napona na interfejsu na ukupno ponašanje ovih konstrukcija. 

Metode: Predlaže se novi analitički model koji uzima u obzir način na koji prednapregnutost prednapregnutih betonskih greda utiče na napone na interfejsu. Razmatra se polinomska funkcija koja izražava varijaciju geometrijskog oblika kabla, kao i trenutne i netrenutne gubitke prednapregnute betonske grede radi rešavanja pitanja koncentracije napona na interfejsu vezivo-ploča-beton.

Rezultati: Glavni nalazi ovog ispitivanja pokazuju da se, u prisustvu prednapregnutosti kabla, naponi na interfejsu neznatno smanjuju. Međutim, sa povećavanjem sile prednaprezanja primenjene na FRP ploču uočava se znatnije povećanje napona na interfejsu. 

Zaključak: Usled visokog stepena kontaktnih napona na kraju ploče, rizik od odvajanja postaje veći, pa se preporučuje mehanizam za ankerisanje na ivici ploče.

Reference

Al-Emrani, M. & Kliger, R. 2006. Analysis of interfacial shear stresses in beams strengthened with bonded prestressed laminates. Composites. Part B: Engineering, 37(4-5), pp.265-272. Available at: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2006.01.004.

Aslam, M., Shafigh, P., Jumaat, M.Z. & Shah, S.N.R. 2015. Strengthening of RC beams using prestressed fiber reinforced polymers – A review. Construction and Building Materials, 82, pp.235-256. Available at: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.02.051.

Bansal, P.P., Sharma, R. & Mehta, A. 2016. Retrofitting of RC girders using pre-stressed CFRP sheets. Steel and Composite Structures, 20(4), pp.833-849. Available at: https://doi.org/10.12989/scs.2016.20.4.833.

Benachour, A., Benyoucef, S., Tounsi, A. & Adda bedia, E.A. 2008. Interfacial stress analysis of steel beams reinforced with bonded prestressed FRP plate. Engineering Structures, 30(11), pp.3305-3315. Available at: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2008.05.007.

Benali, K., Krour, B., Atif Benatta, M., Hafid, K., Bachir Bouiadjra, M., Mechab, I. & Bernard, F. 2023. Investigation of dynamic behavior of prestressed FRP plate intended for strengthening prestressed RC beam. Engineering structures, 280, art.number:115690. Available at: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2023.115690.

Emdad, M.R. & Al-Mahaidi, R. 2015. Effect of prestressed CFRP patches on crack growth of centre-notched steel plates. Composite Structures, 123, pp.109-122. Available at: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2014.12.007.

Fahsi, B., Benrahou, K.-H., Krour, B., Tounsi, A., Benyoucef, S. & Bedia, E.A.A. 2011. Analytical analysis of interfacial stresses in FRP-RC hybrid beams with time-dependent deformations of RC beam. Acta Mechanica Solida Sinica, 24(6), pp.519-526. Available at: https://doi.org/10.1016/s0894-9166(11)60052-9.

-Fib-international. 1990. CEB-FIP Model Code 1990 - 1st Draft - Vol. 1, chapters 1-5. FIB - International Federation for Structural Concrete [online]. Available at: https://www.fib-international.org/publications/ceb-bulletins/ceb-fip-model-code-1990,-first-draft-vol-1-pdf-detail.html [Accessed: 15 October 2024].

Herakovich, C.T. 1997. Mechanics of Fibrous Composites. Wiley. ISBN: 978-0-471-10636-4.

Krour, B., Bernard, F. & Tounsi, A. 2013. Fibers orientation optimization for concrete beam strengthened with a CFRP bonded plate: A coupled analytical–numerical investigation. Engineering Structures, 56, pp.218-227. Available at: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2013.05.008.

Krour, B., Tounsi, A., Benyoucef, S. & Adda Bedia, E.A. 2010. An improved closed-form solution to interfacial stresses in rc beams strengthened with a composite plate. Mechanics of Composite Materials, 46(3), pp.331-340. Available at : https://doi.org/10.1007/s11029-010-9150-1.

Krour, B., Tounsi, A. & Meftah, S.A. 2011. A New Approach for Adhesive Stress Analysis of a Beam Bonded with Composite Plate Having Variable Fiber Spacing. Composite Interfaces, 18(2), pp.135-149. Available at https://doi.org/10.1163/092764411x567413.

Le Delliou, P. 2003. Béton précontraint aux Eurocodes. Presses Universitaires Lyon. ISBN: 978-2729707248.

Lou, T. & Karavasilis, T.L. 2018. Time-dependent assessment and deflection prediction of prestressed concrete beams with unbonded CFRP tendons. Composite Structures, 194, pp.365-376. Available at: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2018.04.013.

Mebsout, H., Krour, B. & Bachir Bouiadjra, M. 2018. Enhacing Pre-stressed Concrete Beam’s Capacity Using Externally Bonded Pre-stressed Composite Plate. In: Abdelbaki, B., Safi, B. & Saidi, M. (Eds.) Proceedings of the Third International Symposium on Materials and Sustainable Development. SMSD 2017. Cham: Springer, pp.95-104. Available at: https://doi.org/10.1007/978-3-319-89707-3_12.

Mohamed, B.B., Abdelouahed, T., Samir, B. & El Abbas, A.B. 2009. Approximate analysis of adhesive stresses in the adhesive layer of plated RC beams. Computational Materials Science, 46(1), pp.15-20. Available at: https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2009.01.020.

Mostakhdemin Hosseini, M.R., Dias, S.J.E. & Barros, J.A.O. 2016. Flexural strengthening of reinforced low strength concrete slabs using prestressed NSM CFRP laminates. Composites Part B: Engineering, 90, pp.14-29. Available at: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2015.11.028.

Páez, P.M. 2023. A simplified approach to determine the prestress loss and time-dependent deflection in cracked prestressed concrete members, prestressed with fiber reinforced polymers or steel tendons. Engineering Structures, 279, art.number:115523. Available at: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2022.115523.

Páez, P.M. & Sensale-Cozzano, B. 2021. Time-dependent analysis of simply supported and continuous unbonded prestressed concrete beams. Engineering Structures, 240, art.number:112376. Available at: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2021.112376.

Rezazadeh, M., Barros, J. & Costa, I. 2015. Analytical approach for the flexural analysis of RC beams strengthened with prestressed CFRP. Composites Part B: Engineering, 73, pp.16-34. Available at:

https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2014.12.016.

Smith, S.T. & Teng, J.G. 2001. Interfacial stresses in plated beams. Engineering Structures, 23(7), pp.857-871. Available at: https://doi.org/10.1016/s0141-0296(00)00090-0.

Tounsi, A. & Benyoucef, S. 2007. Interfacial stresses in externally FRP-plated concrete beams. International Journal of Adhesion and Adhesives, 27(3), pp.207-215. Available at: https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2006.01.009.

Tounsi, A., Hassaine Daouadji, T., Benyoucef, S. & Adda bedia, E.A. 2009. Interfacial stresses in FRP-plated RC beams: Effect of adherend shear deformations. International Journal of Adhesion and Adhesives, 29(4), pp.343-351. Available at: https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2008.06.008.

Zhang, H., Guo, Q.-Q. & Xu, L.-Y. 2023. Prediction of long-term prestress loss for prestressed concrete cylinder structures using machine learning. Engineering Structures, 279, art.number:115577. Available at: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2022.115577.

Objavljeno
2025/03/28
Broj časopisa
Vol. 73 Br. 2 (2025): april - jun
Rubrika
Originalni naučni radovi

Sva prava zadržana (c) 2025 Hanane Mebsout, Mohamed Atif Benatta, Baghdad Krour, Oussama Benachour, Mohamed Bachir Bouiadjra, Nacer Rahal

Creative Commons License

Ovaj rad je pod Creative Commons Autorstvo 4.0 međunarodnom licencom.

Vojnotehnički glasnik omogućava otvoreni pristup i, u skladu sa preporukom CEON-a, primenjuje Creative Commons odredbe o autorskim pravima:

Autori koji objavljuju u Vojnotehničkom glasniku pristaju na sledeće uslove:

  1. Autori zadržavaju autorska prava i pružaju časopisu pravo prvog objavljivanja rada i licenciraju ga Creative Commons licencom koja omogućava drugima da dele rad uz uslov navođenja autorstva i izvornog objavljivanja u ovom časopisu.
  2. Autori mogu izraditi zasebne, ugovorne aranžmane za neekskluzivnu distribuciju rada objavljenog u časopisu (npr. postavljanje u institucionalni repozitorijum ili objavljivanje u knjizi), uz navođenje da je rad izvorno objavljen u ovom časopisu.
  3. Autorima je dozvoljeno i podstiču se da postave objavljeni rad onlajn (npr. u institucionalnom repozitorijumu ili na svojim internet stranicama) pre i tokom postupka prijave priloga, s obzirom da takav postupak može voditi produktivnoj razmeni ideja i ranijoj i većoj citiranosti objavljenog rada (up. Efekat otvorenog pristupa).