This research investigates the effect of longitudinal rectangular holes on the bending capacity of T-beams constructed with reinforced concrete (RC), especially when they undergo strengthening or retrofitting using external laminates made of carbon-fiber-reinforced polymer (CFRP). The study involved eight RC T-beams, organized into four groups, each comprising one hollow and one solid beam. A three-point bending experiment was employed for a comprehensive examination of these beams. All beams were consistently equipped with an identical CFRP laminate and shared the same longitudinal reinforcement ratios. The experimental results showed that the ultimate load-bearing capacity of strengthened hollow RC T-beams was reduced overall by 9% in comparison with solid RC T-beams. In contrast, retrofitted hollow RC T-beams, subjected to 100% preload, showed a 24% decrease in ultimate load bearing capacity versus retrofitted solid RC T-beams. In particular, CFRP laminate has been shown to reduce strains in hollow T-beams effectively compared with solid beams. Retrofitted hollow RC T-beams showed a decrease in flexural efficiency post-preloading, despite the fact that strengthened solid RC T-beams and CFRP-strengthened reinforced concrete hollow T-beams with a 5% hollow cross-section displayed largely similar bending behavior. To enhance our understanding, a numerical model was developed in ABAQUS, providing an accurate simulation of hollow RC T-beam behavior. Subsequently, the validated model was employed in a parametric study to explore the impact of changing the size and location of the hollow section on the response of RC T-beams.

Abstract (Ar)

Abstract (Ar):

تستكشف هذه الدراسة تأثير الفتحات الطولية المستطيلة على أداء الانثناء للروافد الخرسانية المسلحة من النوع T، وتحديدًا عند تقويتها أو إعادة تجديدها باستخدام طبقات البوليمر المُقواة بالألياف الكربونية الخارجية. تضمنت الدراسة ثمانية روافد من النوع T مسلحة بالخرسانة، حيث كانت كل مجموعة من أربع مجموعات تحتوي على رافدة واحدة من النوع الصلب غير المجوّف ورافدة واحدة من النوع المُجوَّف. خضعت هذه الروافد لاختبارات دقيقة من خلال تجربة الانثناء بثلاث نقاط. جميع الروافد كانت مجهزة بالتساوي بطبقة بوليمر مُقواة بالألياف الكربونية مماثلة، وكانت نسب التسليح الطولية متطابقة. أظهرت النتائج التجريبية أن القدرة على التحمل النهائية للروافد الخرسانية المسلّحة من النوع T المُجوَّف والتي تم تقويتها تراجعت بنسبة 9% مقارنة بأقرانها من النوع الصلب. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت الروافد المُجوّفة التي تم إعادة تجديدها والتي تعرضت لتحميل بنسبة 100% انخفاضًا بنسبة 24% في القدرة على التحمل النهائية مقارنة بالروافد الصلبة التي تم إعادة تجديدها. يجدر بالذكر أن طبقة CFRP قد كان لها تأثير إيجابي على تقليل التشوّه في الروافد المُجوَّفة مقارنة بالروافد الصلبة. فيما يتعلق بسلوك الانثناء، أظهرت الروافد المُجوَّفة التي تم تقويتها بطبقة البوليمر المُقواة بالألياف الكربونية والتي تحتوي على نسبة 5% من منطقة النواة المُجوَّفة عرضية أداءً مشابهًا للروافد الصلبة التي تم تقويتها. ومع ذلك، بعد تعرضها للتحميل المسبق، أظهرت الروافد المُجوَّفة التي تم إعادة تجديدها انخفاضًا في الكفاءة الانثنائية مقارنة بالروافد الصلبة التي تم إعادة تجديدها. لتعزيز عمق فهمنا، تم إنشاء نموذج عددي معتمد باستخدام أباكوس لمحاكاة سلوك الروافد المفرغة من النوع T بدقة. فيما بعد، تمت إجراء دراسة تعميمية باستخدام النموذج المعتمد لاستكشاف تأثير تغيير موقع وحجم القسم المُجوَّف على استجابة الروافد من النوع T..

Abstract (Fr)

Abstract (Fr):

Cette recherche explore l'impact des ouvertures rectangulaires longitudinales sur les performances en flexion des poutres en béton armé (BA) de type T, notamment lorsqu'elles sont renforcées ou rénovées avec des laminés polymères renforcés de fibres de carbone (CFRP) externes. L'étude a porté sur huit poutres en BA de type T. Chacun des quatre groupes comprenant une poutre pleine et une poutre creuse. Ces poutres ont été soumises à des tests rigoureux grâce à une expérience de flexion trois points. Toutes les poutres étaient renforcées par un laminé CFRP similaire et présentaient des taux de renforcement longitudinal identiques. Les résultats expérimentaux ont révélé que la capacité de charge ultime des poutres creuses renforcées en BA diminuait de 9 % par rapport à leurs homologues pleines. De plus, les poutres creuses rénovées en BA, soumises à une précharge de 100 %, présentaient une diminution de 24 % de la capacité de charge ultime par rapport aux poutres rénovées pleines en BA. Notamment, le laminé CFRP réduisait efficacement la déformation des poutres creuses en BA par rapport aux poutres pleines. Bien que le comportement en flexion des poutres creuses en BA renforcées par le CFRP avec une zone de noyau creux de 5 % en coupe transversale ressemblait étroitement à celui des poutres pleines renforcées en BA, les poutres creuses rénovées en BA présentaient une diminution de l'efficacité en flexion après la précharge. Afin d'approfondir notre compréhension, un modèle numérique validé a été créé à l'aide du logiciel ABAQUS, fournissant une simulation précise du comportement des poutres en BA de type T creuses. Par la suite, une étude paramétrique a été réalisée avec le modèle validé pour explorer l'influence de la variation de la position et de la taille de la section creuse sur la réponse des poutres en BA.

Scientific publications

Scientific publications :

Flexural behaviour of hollow reinforced concrete T-beams strengthened or retrofitted with carbon-fibre-reinforced laminates: Experimental and numerical investigation

https://doi.org/10.1016/j.istruc.2023.105222

Scientific conferences

Scientific conferences:

1- SOLUTIONS FOR REDUCING THE SEISMIC ACTION IN CONSTRUCTIONS

2- NUMERICAL STUDY OF A REINFORCED CONCRETE BEAM STRENGTHENED BY CFRP SHEETS USING ABAQUS

3- CAPACITY OF STRUCTURES AFTER REHABILITATION

Oussama Nedjhioui

Flexural behaviour of hollow reinforced concrete T-beams strengthened or retrofitted with carbon-fibre-reinforced laminates: Experimental and numerical investigation