Tests on reinforced-concrete-filled, fiber-reinforced-polymer circular tubes of different shear spans

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Abstract

This study examines the shear behavior of concrete-filled glass-fiber-reinforced-polymer (GFRP) tubes (CFFTs) reinforced with either steel or fiber-reinforced-polymer (FRP) longitudinal rebar. To evaluate the contribution of the GFRP tubes, control specimens with and without steel spirals, instead of the tubes, were also tested. Shear span-to-depth ratios (a/D) of 1 and 2 were considered in 14 three-point bending tests. CFFT specimens with a/D = 1 failed in shear by diagonal tension failure of the concrete core and tube, whereas those with a/D = 2 failed mostly in flexure. Control specimens failed in shear at both a/D = 1 and a/D = 2. The shear strength of CFFT beams was substantially higher than that of control specimens but was dependent on rebar type and size. Some slip occurred between the concrete core and both the GFRP tube and the rebar. It is concluded that shear failure may occur in reinforced CFFTs at a/D ≤ 2. Despite the shear failure of steel-reinforced CFFTs at a/D = 1, the measured moments at failure were only 9% lower than their respective ultimate flexural strengths. A simplified strut-and-tie model was developed, and it showed reasonable agreement with experimental results.

Cette étude examine le comportement au cisaillement de tubes de polymères renforcés de fibres de verre (« GFRP ») remplis de béton (« CFFT ») renforcés d'acier ou d'acier d'armature longitudinal de polymère renforcé de fibres (« FRP »). Afin d'évaluer la contribution des tubes « GFRP », des échantillons de contrôle avec et sans spirales d'acier ont également été testés, au lieu des tubes. Des rapports de 1 et de 2 (la portée en cisaillement sur l'épaisseur de la poutre (a/D)) ont été considérés dans 14 essais en flexion dans une presse à trois points. Les échantillons « CFFT » ayant un rapport a/D = 1 ont cédé en cisaillement par défaillance en tension diagonale du noyau de béton et du tube, alors que ceux ayant un rapport a/D = 2 ont surtout cédé en flexion. Les échantillons témoins ont cédé en cisaillement, que le rapport a/D ait été de 1 ou de 2. La résistance au cisaillement des poutres « CFFT » était substantiellement plus élevée que celle des échantillons témoins mais était fonction du type et de la dimension des barres de renforcement. Un certain glissement est survenu entre le noyau de béton et à la fois le tube de « GFRP » et la barre de renforcement. Il a été conclu que la défaillance en cisaillement peut survenir dans les « CFFT » renforcés lorsque le rapport a/D est de 2 ou moins. Malgré la défaillance en cisaillement des « CFFT » renforcés d'acier à un rapport a/D = 1, les moments mesurés à la défaillance n'étaient que de 9% inférieurs à leurs résistances à la rupture en flexion respectives. Un modèle simplifié de poutre treillis a été développé qui correspondait raisonnablement aux résultats expérimentaux. Mots-clés: tubes de polymères renforcés de fibres de verre remplis de béton (« CFFT »), rempli de béton, polymères renforcés de fibres (PRF), barre d'armature, portée en cisaillement, résistance au cisaillement, tube, treillis, modèle.[Traduit par la Rédaction]

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