Behavior of BFRP-strengthened reinforced concrete beams under cyclic load

Abstract

Reinforced concrete structures are susceptible to various types of deterioration, leading to the emergence of different pathological manifestations. Through the bibliometric research conducted, it is clear that the need for repair and reinforcement interventions has become constant, either for restoring or increasing the load-bearing capacity of the structure. For reinforced concrete bridges, cyclic loading is the most effective way to simulate the real conditions these structures are exposed to, meaning interventions must be effective for this type of demand. Many materials and techniques have been developed in recent years in the field of reinforced concrete construction, and selecting these involves analyzing various factors. Therefore, it is important that, when performing interventions, inspection and monitoring criteria are established for the structure, defining methodologies for the acceptability of the intervention and assessing the progressive damage in repaired and reinforced structures. In this context, this work evaluates the strengthening of reinforced concrete beams using BFRP (Basalt Fiber Reinforced Polymers), subjected to cyclic loading through an experimental program, examining the deterioration evolution of the samples over cycles, the strength behavior, the increase in load-bearing capacity, and the application of non-destructive testing as quality control techniques for the intervention and for the recovery level and damage progression during the test. Based on the analyses and results, it was observed that the use of BFRP led to an increase in the load capacity of the samples, also demonstrating good efficiency when subjected to fatigue loading, as the same recovery level was achieved for different levels of fatigue and also for monotonic loading. Furthermore, non- destructive tests proved to be effective methodologies for verifying and controlling the damage during the tests. Keywords: Fatigue. Repair material. Retrofitting. Structural reinforcement. Damage.As estruturas de concreto armado estão susceptíveis à diversos tipos de deterioração, que levam ao surgimento de variados tipos de manifestações patológicas. Através da pesquisa bibliométrica realizada, tem-se evidente que a necessidade de intervenções de reparo e reforço vem se tornando cada vez mais comuns para restauro ou aumento da capacidade portante da estrutura. Para as pontes de concreto armado, o carregamento cíclico é aquele que melhor simula as condições reais a que esse tipo de estrutura está submetido, isto é, as intervenções devem ser eficazes para esse tipo de solicitação. Diversos são os materiais e técnicas desenvolvidos nos últimos tempos no âmbito da construção em concreto armado, em que a seleção desses envolve a análise de diversos fatores. Portanto, é importante que com a realização das intervenções sejam estabelecidos critérios de inspeção e monitoramento da estrutura, definindo metodologias de aceitabilidade da intervenção e avaliação dos danos progressivos em estruturas reparadas e reforçadas. Diante disso, o presente trabalho avalia o reforço de vigas de concreto armado com uso de BFRP (Basalt Fiber Reinforced Polymers), submetidas a carregamento cíclico através de um programa experimental, verificando a evolução da deterioração das amostras ao longo dos ciclos, o comportamento do reforço, o aumento da capacidade portante e a aplicação de ensaios não destrutivos como técnicas de controle de qualidade da intervenção e do nível de recuperação e progressão dos danos durante o ensaio. Através das análises realizadas e dos resultados obtidos, notou-se que a utilização do BFRP levou ao aumento de capacidade de carga das amostras, demonstrando também uma boa eficiência de uso quando se trata de carregamentos de fadiga, visto que o mesmo nível de recuperação foi atingido para diferentes níveis de fadiga e também para carregamento monotônico. Além disso, quanto aos ensaios não destrutivos, esses se demonstraram metodologias eficazes na verificação e controle dos danos durante os ensaios. Palavras-chave: Fadiga. Material de reparo. Recuperação. Reforço estrutural. Dano.