CFRP-strengthened RC beams under fire condition: numerical model

• Published in: Revista IBRACON de estruturas e materiais 2023, Vol.16 (2)
• Main Authors: Carlos, Thiago Brazeiro, Silva, Valdir Pignatta e
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: ENGINEERING, CIVIL
• ISSN: 1983-4195; 1983-4195
• DOI: 10.1590/s1983-41952023000200002

Abstract The Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) has excellent flexural performance on strengthening and rehabilitation of reinforced concrete (RC) structures. However, it is known that CFRP strengthening systems are very vulnerable to high thermal exposure. To provide a better understanding of its fire behavior and fulfill gaps in this field, this investigation proposes the development of an accurate three-dimensional (3D) Finite Element (FE) model capable of simulating the CFRP-strengthened RC beams flexural behavior at ambient temperature and under fire conditions. To achieve the goals, thermal and mechanical numerical simulations have been performed to validate the developed FE models. Experimental results reported in two parallel studies were used to model’s validation. The numerical model has been satisfactorily validated and the results had a good predictability with the experimental results in terms of thermal and mechanical behavior. Resumo Os Polímeros Reforçados com Fibras de Carbono (CFRP) possuem excelente desempenho à flexão no reforço e reabilitação de estruturas de concreto armado. No entanto, sabe-se que os sistemas de reforço de CFRP são muito vulneráveis à alta exposição térmica. Para fornecer uma melhor compreensão do seu comportamento em incêndio e preencher lacunas da área, o estudo propõe o desenvolvimento de um modelo tridimensional de elementos finitos consistente, capaz de simular o comportamento à flexão de vigas de concreto armado, reforçadas com CFRP, sob condições de temperatura ambiente e de incêndio. Para atingir os objetivos, simulações numéricas, térmicas e mecânicas, foram realizadas para validar os modelos desenvolvidos. Resultados experimentais relatados em dois estudos paralelos foram utilizados para a validação do modelo. O modelo numérico foi satisfatoriamente validado e os resultados tiveram uma boa previsibilidade aos resultados experimentais, em termos de comportamento térmico e mecânico.