Reinforcement of columns using different composite materials

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

The adoption in construction of composite materials made by combining two or more materials to produce a material with improved properties over the separate components has been steadily increasing over the past decades. In the past few years there have been advances in composite manufacturing technology, increased demand for sustainable and eco-friendly building materials, and the need for materials that are lightweight and easy for transportation. For these reason, architects and civil engineers incorporate composites into structural elements to achieve these desired goals and optimize the cost of construction. One of the most common composite materials that was introduced to the industry is fiber reinforced polymer (FRP), produced by combining fibers (carbon, glass, or aramid) with a polymer matrix (epoxy or polyester). FRP materials are lightweight, durable and corrosion resistant, which makes them ideal for use in a wide range of construction applications. This study aims to propose a comparison between four different methods as a viable solution to strengthen and reinforce column structures. The structural behavior of three different composite materials was investigated. One traditional concrete-steel column was tested in the experiment for comparison. The other three columns were reinforced using carbon fiber reinforced plastic (CFRP), glass fiber reinforced plastic (GFRP) and stainless steel respectively. The obtained experimental results were analyzed, and comparison of three different systems of reinforcement for strengthening columns with composite materials was performed.

Sobre autores

Galina Okolnikova

RUDN University; National Research Moscow State University of Civil Engineering

Email: okolnikova-ge@rudn.ru
ORCID ID: 0000-0002-8143-4614

PhD in Engineering, Associate Professor, Department of Civil Engineering, Academy of Engineering, RUDN University; Associate Professor, Department of Reinforced Concrete and Masonry Structures, National Research Moscow State University of Civil Engineering

Moscow, Russian Federation

Svetlana Strashnova

RUDN University

Email: sstrashnova@mail.ru
ORCID ID: 0000-0002-2588-504X

PhD in Chemistry, Associate Professor, Department of General and Inorganic Chemistry, Faculty of Sciences

Moscow, Russian Federation

Sikhanyisiwe Mabhena

RUDN University

Email: mabhenasikha@gmail.com
ORCID ID: 0009-0005-9130-5823

master's student, Department of Civil Engineering, Academy of Engineering

Moscow, Russian Federation

Stanislav Strashnov

RUDN University

Autor responsável pela correspondência
Email: shtrafnoy@gmail.com
ORCID ID: 0000-0002-6401-2524

PhD in Engineering, Head of the Department of Applied Informatics and Intelligent Systems in Humanities, Institute of the Russian Language

Moscow, Russian Federation

Bibliografia

  1. Zadeh H.J., Nanni A. Design of RC columns using glass FRP reinforcement. Journal of Composites for Construction. 2013;17(3):294-304. http://doi.org/10.1061/(ASCE)CC.1943-5614.0000354
  2. Akguzel U., Pampanin S. Assessment and Design procedure for the seismic retrofit of reinforced concrete beam-column joints using FRP composite materials. Journal of Composites for Construction. 2012;16(1):21-34. http://doi.org/10.1061/(ASCE)CC.1943-5614.0000242
  3. Mohamed H.M., Afifi M.Z., Benmokrane B. Performance evaluation of concrete columns reinforced longitudinally with FRP bars and confined with FRP hoops and spirals under axial load. Journal of Bridge Engineering. 2014;19(7):04014020. http://doi.org/10.1061/(ASCE)BE.1943-5592.0000590
  4. Donnini J., Corinaldesi V. Concrete columns confined with different composite materials. MATEC Web of Conferences. 2018;199:09012. http://doi.org/10.1051/matecconf/201819909012
  5. Said A.M., Nehdi M.L. Use of FRP for RC frames in seismic zones. Part II. Performance of steel-free GFRP-reinforced beam-column joints. Applied Composite Materials. 2004;11(4):227-245. http://doi.org/10.1023/B:ACMA.0000035480.85721.b5
  6. Saravanan J., Kumaran G. Joint shear strength of FRP reinforced concrete beam-column joints. Open Engineering. 2011;1(1):89-102. http://doi.org/10.2478/s13531-011-0009-6
  7. Tobbi H., Farghaly A., Benmokrane B. Behavior of concentrically loaded fiber-reinforced polymer reinforced concrete columns with varying reinforcement types and ratios. ACI Structural Journal. 2014;111(2):375-386.
  8. Dawei Z., Qi Z., Xiaoguang F., Shengdun Z. Review on joining process of carbon fiber-reinforced polymer and metal: methods and joining process. Rare Metal Materials and Engineering. 2018;47(12):3686-96. http://doi.org/10.1016/S1875-5372(19)30018-9
  9. Yuan J., Ou Z. Research progress and engineering applications of stainless steel-reinforced concrete structures. Advances in Civil Engineering. 2021;2021:9228493. http://doi.org/10.1155/2021/9228493
  10. Wang H., Shi F., Shen J., Zhang A., Zhang L., Huang H., Liu J., Jin K., Feng L., Tang Zh. Research on the self-sensing and mechanical properties of aligned stainless steel fiber-reinforced reactive powder concrete. Cement and Concrete Composites. 2021;119:104001. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2021.104001
  11. Singh S., Angra S. Experimental evaluation of hygrothermal degradation of stainless-steel fibre metal laminate. Engineering Science and Technology, an International Journal. 2018;21(1):170-179. http://doi.org/10.1016/j.jestch.2018.01.002
  12. Rabi M., Cashell K.A., Shamass R. Flexural analysis and design of stainless steel reinforced concrete beams. Engineering Structures. 2019;198:109432. http://doi.org/10.1016/j.engstruct.2019.109432
  13. Ahmed K.S., Habib M.A., Asef M.F. Flexural response of stainless steel reinforced concrete beam. Structures. 2021;34:589-603. http://doi.org/10.1016/j.istruc.2021.08.019
  14. Li Q., Guo W., Liu C., Kuang Y., Geng H. Experimental and theoretical studies on flexural performance of stainless steel reinforced concrete beams. Advances in Civil Engineering. 2020;2020:e4048750. http://doi.org/10.1155/2020/4048750
  15. Chen C., Yang Y., Zhou Y., Xue C., Chen X., Wu H., Sui L., Li X. Comparative analysis of natural fiber reinforced polymer and carbon fiber reinforced polymer in strengthening of reinforced concrete beams. Journal of Cleaner Production. 2020;263:121572. http://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.121572

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».