Bond of gfrp bars in reinforced concrete through splice in beams submitted to bending

Authors

DOI:

https://doi.org/10.6008/CBPC2179-6858.2022.008.0010

Keywords:

Bond, GFRP, Splice, Poliolefin, Fibers

Abstract

Fiberglass reinforced polymer bars, GFRP bars, have high tensile strength, superior to conventional passive reinforcement steel, and are not susceptible to corrosion. The use of these materials in structures subjected to high environmental aggressiveness, such as marine or coastal regions, can reduce the overall cost of construction throughout its useful life, reducing the costs associated with repairs caused by corrosion of metallic reinforcements. However, these materials have, in addition to anisotropic behavior, low adhesion to concrete. That factor is determinant in the design of this material for use as structural reinforcement. In this study, four beams were molded, two of those beams using self-compacting concrete and polyolefin fibers and two without the last one.  Two different splice lengths were used, twenty-five and forty diameters, and two beams with polyolefin fibers. These beams were reinforced with GFRP bars of a national manufacturer. The test methodology was the splice of longitudinal reinforcement in GFRP in the middle third of the beams, constant moment region, in order to evaluate the bond stress at the interface between bars in GFRP and concrete. Most of the works for adhesion evaluation use pull-out tests, which do not correspond to the actual tensile state around the bars in elements submitted to bending. Therefore, in this work, in addition to the evaluation of bond strength in GFRP Brazilian bars, using a test methodology never published in Brazil, one was able to verify the contribution of polyolefin fibers to bond in self-compacting concrete for the use of bars in GFRP. This solution of bars in GFRP and reinforced concrete with polyolefin fibers represents a breakthrough in terms of durability, since none of the materials is subjected to metallic corrosion, unlike traditional metal reinforcements. It was found that longer splice lengths of reduced bond tension, as reported in several studies, increasing the ultimate load of the beams, the use of polyolefin fibers increased the maximum bond tension by up to 57% and the ultimate load by up to 12.87%. The contribution of polyolefin fibers is more relevant for shorter splice lengths. The rupture pattern is compatible with splice rupture.

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Author Biographies

Jorge Luiz Alves Junior, Instituto Militar de Engenharia

Mestre em Infraestrutura de Transportes pelo Instituto Militar de Engenharia (IME), Graduado em Engenharia Civil pelo Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca (CEFET/RJ), Especialista em Docência no Ensino Superior (SENAC-SP), Engenharia Diagnóstica: patologia, desempenho e perícias na construção civil (INBEC-Rio) e Transporte Ferroviário de Carga (IME), Atua como perito da Justiça Federal e Estadual, professor horista no Curso de Formação de Cadetes do CBMERJ (disciplinas ligadas à engenharia civil) e Engenheiro Civil da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ/Petrópolis - Departamento de Arquitetura e Urbanismo. Possui experiência na área de Engenharia Civil, com ênfase em Fiscalização de Obras: perícia, patologia, concreto, recuperação e reforço.

Fábio Grisolia de Ávila, Instituto Militar de Engenharia

Possui graduação em Engenharia de Fortificação e Construção pelo Instituto Militar de Engenharia(2002), mestrado em Engenharia de Transportes pelo Instituto Militar de Engenharia(2008) e doutorado em Engenharia de Defesa pelo Instituto Militar de Engenharia(2018). Atualmente é Professor Nomeado do Instituto Militar de Engenharia. Tem experiência na área de Engenharia Civil. Atuando principalmente nos seguintes temas:VIga-parede, Reforço. 

Ana Maria Abreu Jorge Teixeira, Instituto Militar de Engenharia

Possui graduação em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (1995), Mestrado em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (2000) e Doutorado em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (2007). Professora nos cursos de graduação e pós-graduação do Instituto Militar de Engenharia (2005 a 2019). Integrante do Comitê de Avaliadores 2019 da Revista da Associação Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído. Tem experiência na área de Engenharia Civil, com ênfase em Estruturas, atuando principalmente nos seguintes temas: estruturas de materiais compósitos, estruturas de concreto, reparo e reforço de estruturas, estruturas de madeira, projeto de pontes e análise experimental de estruturas. Possui Curso de Direção para Engenheiros Militares (2020). Chefe da Comissão Regional de Obras da 9a Região Militar (11/01/2021 a 19/12/2022). Estagiária do Curso de Altos Estudos de Política e Estratégia da Escola Superior de Guerra (2023).

Published

2023-01-08

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