Numerical Analysis of Effectiveness of Strengthening Concrete Slab in Tension of the Steel-Concrete Composite Beam Using Pretensioned CFRP Strips

Open access


One of the methods to increase the load carrying capacity of the reinforced concrete (RC) structure is its strengthening by using carbon fiber (CFRP) strips. There are two methods of strengthening using CFRP strips - passive method and active method. In the passive method a strip is applied to the concrete surface without initial strains, unlike in the active method a strip is initially pretensioned before its application. In the case of a steel-concrete composite beam, strips may be used to strengthen the concrete slab located in the tension zone (in the parts of beams with negative bending moments). The finite element model has been developed and validated by experimental tests to evaluate the strengthening efficiency of the composite girder with pretensioned CFRP strips applied to concrete slab in its tension zone.

If the inline PDF is not rendering correctly, you can download the PDF file here.

  • 1. ABAQUS User’s Manual. Version 6.14. SIMULIA 2015.

  • 2. ABAQUS/Standard: User’s Manual ABAQUS SIMULIA 2014.

  • 3. CEB-FIP Model Code 1990 Biulletin D’Information No. 213/214 CEB Comité Euro-International du Beton May 1993.

  • 4. Hillerborg A. Modéer M. Petersson P. E.: Analysis of Crack Formation and Crack Growth in Concrete by Means of Fracture Mechanics and Finite Elements Cement and Concrete Research Vol. 6 s. 773-782 Pergamon Press Inc. USA 1976.

  • 5. Jankowiak I.: Efektywność wzmacniania materiałami kompozytowymi żelbetowych belek mostowych Rozprawa doktorska Politechnika Poznańska 2010.

  • 6. Jankowiak I.: Analysis of RC beams strengthened by CFRP strips - experimental and FEA study Archives of Civil and Mechanical Engineering 12 (2012) pp.376-388 2012.

  • 7. Jankowiak I. Kąkol W. Madaj A.: Identyfikacja modelu numerycznego ciągłej belki zespolonej na podstawie badań laboratoryjnych VII Konferencja Naukowa „Konstrukcje Zespolone” Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego Zielona Góra 2005.

  • 8. Jankowiak I. Madaj A.: Analiza numeryczna wzmocnienia taśmami CFRP betonu w strefie rozciąganej stalowo-betonowej belki zespolonej Inżynieria i Budownictwo ISSN 0021-0315 4/2015 str. 208-212 2015.

  • 9. Jankowiak I. Madaj A.: Load carrying capacity of RC beams strengthened by pre-tensioned CFRP strip Recent Advances in Computational Mechanics CRC Press/Balkema - 2014 London pp. 95-101.

  • 10. Jankowiak I. Madaj A.: Numeryczne modelowanie zespolenia płyty betonowej z dźwigarem stalowym w monografii „Konstrukcje zespolone” t. VIII (praca zbiorowa pod redakcją Tadeusza Bilińskiego i zespołu) str. 131-148 Zielona Góra 2008 Oficyna Wydawnicza UZ.

  • 11. Jankowiak I. Madaj A.: Numeryczny model dźwigara zespolonego stalowobetonowego z rozciąganą płytą betonową w monografii „Konstrukcje zespolone” t. IX (praca zbiorowa pod redakcją Tadeusza Bilińskiego i zespołu) str. 57-76 Zielona Góra 2011 Zakład Poligraficzny UZ.

  • 12. Jankowiak I. Madaj A.: Stalowo-betonowy dźwigar zespolony z rozciąganą płytą betonową Inżynieria i Budownictwa 12/2011 str. 667-671.

  • 13. Lee J. Fenves G.L.: Plastic-damage model for cyclic loading of concrete structures Journal of Engineering Mechanics Vol. 124 (8) 1998 s. 892-900.

  • 14. Lubliner J. Oliver J. Oller S. Onate E.: A plastic-damage model for concrete International Journal of Solids and Structures vol.25 no.3 s. 299-326 1989.

  • 15. Madaj A.: Doraźna nośność i sztywność na zginanie zespolonych belek stalowo-betonowych Politechnika Poznańska Wydawnictwo PP 2005.

  • 16. Oller S. Onate E Oliver J. Lubliner J.: Finite element nonlinear analysis of concrete structures using a „Plastic-Damage model” Engineering Fracture Mechanics Vol.35 No. 1/2/3 1990 s. 219-231.

  • 17. Wittmann F.H. Rokugo K. Bruhwiler E. Mihashi H. Simonin P.: Fracture energy and strain softening of concrete as determined by means of compact tension specimens Materials and Structures 1988 21 s. 21-32.

Journal information
Cited By
All Time Past Year Past 30 Days
Abstract Views 0 0 0
Full Text Views 889 349 6
PDF Downloads 211 142 4