Universitat Politècnica de Catalunya. Departament d'Enginyeria Civil i Ambiental, Gil Espert, Lluís, Bernat Masó, Ernest, Mahboob, Amir, Universitat Politècnica de Catalunya. Departament d'Enginyeria Civil i Ambiental, Gil Espert, Lluís, Bernat Masó, Ernest, and Mahboob, Amir
Creating sustainability and public infrastructure is a fairly recent subject the engineering community has been debating. Introducing new building materials or introducing new structural designs is a strategy for constructing buildings that have long-term reliability and low maintenance requirements. Fiber-reinforced polymers (FRP) are one of the innovative approaches in the field of civil engineering that offer promising results in this regard. In order to maximize the usage of FRP forms, researchers suggested the development of hybrid structural structures by mixing composite materials with standard materials, such as concrete, to enhance the stability, ductility and buckling resistance of single FRP members. Nevertheless, these composite solutions need more preliminary research to prove its feasibility due to the complexity and large range of hybrid components. However, as there is a current shortage of compulsory codes for the design of composite structures and consequently FRP-concrete members, accurate predictive models need to be created. Thus, the present work aims at testing the structural efficiency of hybrid slabs made of CFRP sheets under a concrete layer in bending and shear configurations by carrying an experimental and analytical analysis. Using Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) bonded with resin is usual to strengthen concrete slabs or other elements. This thesis introduces a novel technological definition of thin CFRP-concrete unidirectional hybrid slabs. In bending part, experimental quasi-static three-points bending tests and modal analysis tests were carry out to analyze the influence of the connection systems on the dynamic response. Moreover, the corresponding analytical methodology to calculate their response are presented. Four different connection strategies between CFRP sheet and concrete were tested. These included flexible mesh embedding and particle-based frictional enhancement. The maximum bending moment, the evolution of the neutr, La creació d'infraestructura pública i sostenible és un tema de plena actualitat que la comunitat de l¿enginyeria ha estat debatent des de fa anys. Els polímers reforçats amb fibra (FRP) són un dels materials innovadors en el camp de l'enginyeria civil que ofereixen resultats prometedors en aquest sentit. Per maximitzar l'ús de formes de FRP s'estan desenvolupant estructures híbrides barrejant materials compostos amb materials tradicional, com el formigó, per millorar l'estabilitat, ductilitat i resistència al vinclament de membres individuals de FRP. A més, com hi ha una escassetat actual de codis obligatoris per al disseny d'estructures compostes i, en conseqüència, elements de formigó FRP, cal crear models predictius necessaris perquè es puguin estandarditzar. Abordar els problemes esmentats anteriorment és essencial per augmentar la introducció de materials compostos avançats en tipus comuns d'obres i construccions públiques. Així, el present treball té com a objectiu provar l'eficiència estructural de lloses híbrides de làmines de CFRP amb una capa de formigó, en configuracions de flexió i tallant, mitjançant la realització d'un anàlisi experimental i analític. L'ús de polímers reforçats amb fibra de carboni (CFRP) unit amb resina és habitual per reforçar lloses i altres elements de formigó. Aquesta tesi introdueix una definició tecnològica innovadora de lloses híbrides unidireccionals de formigó-CFRP de làmina prima. A la part de flexió es van realitzar assajos experimentals de flexió quasiestàtics, de tres punts, i assajos d'anàlisi modal per analitzar la influència dels sistemes de connexió en la resposta dinàmica. Així mateix, es presenta la metodologia analítica corresponent per calcular la seva resposta. Es van provar quatre estratègies de connexió diferents entre la làmina de CFRP i el formigó. Aquestes van incloure l¿embegut de malla flexible en el formigó i la millora de la fricció basada en partícules. El moment flector màxim, l'evolució de l'eix neut, La creación de infraestructura pública y sostenible es un tema de plena actualidad que la comunidad de ingenieros ha estado debatiendo desde hace años. La introducción de nuevos materiales de construcción o la introducción de nuevos diseños estructurales es una estrategia eficiente para construir edificios que tengan fiabilidad a largo plazo y requisitos de bajo mantenimiento. Los polímeros reforzados con fibra (FRP) son uno de los materiales innovadores en el campo de la ingeniería civil que ofrecen resultados prometedores en este sentido. Para maximizar el uso de formas de FRP se están desarrollando estructuras híbridas mezclando materiales compuestos con materiales estándar, como el hormigón, para mejorar la estabilidad, ductilidad y resistencia al pandeo de miembros individuales de FRP. Sin embargo, estas soluciones compuestas necesitan más investigación preliminar para demostrar su viabilidad debido a la complejidad y la amplia gama de componentes híbridos. Además, como existe una escasez actual de códigos obligatorios para el diseño de estructuras compuestas y, en consecuencia, elementos de hormigón FRP, es necesario crear modelos predictivos precisos para que puedan estandarizarse. Abordar los problemas mencionados anteriormente es esencial para aumentar la introducción de materiales compuestos avanzados en tipos comunes de obras y construcciones públicas. Así, el presente trabajo tiene como objetivo probar la eficiencia estructural de losas híbridas de láminas de CFRP con una capa de hormigón, en configuraciones de flexión y cortante, mediante la realización de un análisis experimental y analítico. El uso de polímeros reforzados con fibra de carbono (CFRP) unido con resina es habitual para reforzar losas y otros elementos de hormigón. Esta tesis introduce una definición tecnológica novedosa de losas híbridas unidireccionales de hormigón-CFRP de lámina delgada. En la parte de flexión se realizaron ensayos experimentales de flexión cuasi estáticos, de tres pun, Postprint (published version)