Size effect on the methodology with cylinder specimens for FRP-to-concrete debonding analysis

• Published in: Revista IBRACON de estruturas e materiais 2021, Vol.14 (3)
• Main Authors: Borges, Luana Ferreira, Santos, Antonio Carlos dos
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: debonding; direct tensile experiments; ENGINEERING, CIVIL; FRP; size effect
• ISSN: 1983-4195; 1983-4195
• DOI: 10.1590/s1983-41952021000300004

Abstract This is a study about the size effect on the methodology with concrete cylinder specimens for analysis of the debonding phenomenon at the interface between concrete and carbon fiber reinforced polymer (FRP). The influence of the concrete specimen size variation is analyzed by maintaining the same geometry in adhered FRP. Direct tensile experiments were performed with three dimensions of cylindrical concrete specimens (diameter × height) for analysis of size effect: 50 mm × 100 mm, 100 mm × 200 mm, and 150 mm × 300 mm. Ten different geometries of the composite material were tested. Two failure modes were observed in the experiments: debonding between the two materials and tensile failure in concrete specimens. In experiments with interface failure, the size of concrete specimens has no significant influence on maximum force, shear stress to peak, and stiffness in debonding between concrete and FRP. However, the use of smaller specimens for analysis of interface collapse is limited because the concrete reaches its normal stress capacity with a lower tensile force, and therefore, the failure often occurs in the concrete. Resumo Este trabalho apresenta um estudo sobre o efeito de escala na metodologia para análise do fenômeno do colapso de interface entre concreto e polímero reforçado com fibra (PRF) de carbono por meio de corpos de prova cilíndricos. Buscou-se analisar a influência da variação da dimensão do corpo de prova ao manter a mesma geometria de PRF aderida. Para a análise do efeito de escala, foram realizados experimentos de tração direta com três dimensões de corpos de prova cilíndricos (diâmetro × altura): 50 mm × 100 mm, 100 mm × 200 mm, e 150 mm × 300 mm. Dez geometrias diferentes do material compósito foram testadas. Dois modos de falha foram observados nos experimentos: deslizamento entre os dois materiais e falha por tração no concreto. Nos experimentos com falha na interface, não se notou uma influência da dimensão do corpo de prova na força máxima, tensão de cisalhamento até o pico, e rigidez no descolamento entre concreto e PRF. No entanto, o uso de corpos de prova menores é limitado, pois muitas vezes é atingida a tensão normal limite que o concreto resiste, causando sua ruptura.