Search

The application of Project-Based Learning (PBL) in a Reinforced Concrete course through the development of a real-life civil engineering project from its conception, as a coursework, is a challenged experience for students. As long as the coursework evolves, students develop real ways to think as an engineer and they work in an environment similar to that of daily engineering practice. The effect of the PBL implementation on learning and acquisition of knowledge and skills in a Reinforced Concrete subject from the [University] in [Country] has been analyzed through some evidences such as the partial and final grades, the results of a survey and the perceptions drawn from students’ interviews. As observed, thanks to the application of the PBL strategy, learning and motivation of students has increased, in addition to the final summative assessment, without a significant increase on the workload. This methodology improves not only the acquisition of knowledge and engineering skills, but also transversal skills such as entrepreneurship, leadership, communication, time management, teamwork and other social abilities directly related to those required by the current market for their future professional life.

This material may be downloaded for personal use only. Any other use requires prior permission of the American Society of Civil Engineers. This material may be found at https://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/JCCOF2.CCENG-4390., Prestressing tendons made of fiber-reinforced polymers (FRPs) are a promising alternative to conventional steel tendons in prestressed concrete structures owing to their corrosion resistance. However, the shear strength of FRP prestressed concrete beams is still not well understood. This paper presents a theoretical model for predicting the shear strength of prestressed concrete beams with FRP tendons or strands, with and without FRP shear reinforcement. The model is an extension of the compression chord capacity model (CCCM), originally proposed for steel-reinforced concrete structures, which has been adapted to account for the particularities of FRP as active and passive reinforcement. The model is applicable to rectangular, T, and I sections and accounts for reductions in shear strength caused by bond loss in FRP tendons. Experimental validation of the model was performed by comparing the theoretical predictions for 55 shear tests found in the literature. Good accuracy was obtained in predicting the ultimate shear capacity of beams and identifying shear bond failures observed in some tests., The study presented in this paper was developed in the scope of research projects RTI2018-097314-B-C21 and PID2021-123701OB-C21 funded by the Spanish Ministry of Science and Innovation and the European Regional Development Funds (ERDF)., Peer Reviewed, Postprint (author's final draft)

The application of Project-Based Learning (PBL) in a Reinforced Concrete course through the development of a real-life civil engineering project from its conception, as a coursework, is a challenged experience for students. As long as the coursework evolves, students develop real ways to think as an engineer and they work in an environment similar to that of daily engineering practice. The effect of the PBL implementation on learning and acquisition of knowledge and skills in a Reinforced Concrete subject from the [University] in [Country] has been analyzed through some evidences such as the partial and final grades, the results of a survey and the perceptions drawn from students’ interviews. As observed, thanks to the application of the PBL strategy, learning and motivation of students has increased, in addition to the final summative assessment, without a significant increase on the workload. This methodology improves not only the acquisition of knowledge and engineering skills, but also transversal skills such as entrepreneurship, leadership, communication, time management, teamwork and other social abilities directly related to those required by the current market for their future professional life., Peer Reviewed, Postprint (published version)

El present treball final de màster s'enfoca a determinar la longitud de transferència i ancoratge en armadures de pretesat d'acer i polímers reforçats amb fibres (FRP). L'estudi forma part de la campanya experimental de la Universitat Politècnica de Catalunya del projecte “Straduravius” RTI2018-097314-B-C21, que busca desenvolupar sistemes constructius sostenibles de major durabilitat amb l'ús de noves tecnologies com el pretesat amb barres de FRP, plantejat com a alternativa a l'acer, amb la finalitat d'evitar la corrosió davant ambients agressius i grans sol·licitacions. La recerca es va basar en l'estudi dels resultats obtinguts en les campanyes experimentals de l'assaig ECADA realitzades en el Laboratori de Tecnologia d'Estructures i Materials de la Universitat Politècnica de Catalunya “LATEM” de tendons d'acer, CFRP, CFCC I GFRP, per a obtenir un modelatge numèric realitzat en ABAQUS CAU que simula el seu comportament. Es van comparar els resultats de cada model que simula les provetes assajades de diferents longituds amb els resultats experimentals. Es va concloure que el model és assertiu en el comportament dels resultats de longitud de transmissió i ancoratge, no obstant això, es van observar algunes discordances que es deuen al fet que el model no és capaç de representar la pèrdua de pretesat, ni els factors externs a l'assaig, com ara el curat del formigó, velocitat de l'aplicació de la càrrega, pèrdues pels dispositius d'ancoratge, entre altres. Cal destacar que amb el model numèric va ser possible obtenir resultats de longitud de transferència i ancoratge en cada cas, exceptuant la longitud d'ancoratge del tendó de CFCC, ja que no es va aconseguir la tracció de disseny del tendó en cap dels models realitzats. D'altra banda, es va dur a terme un estudi paramètric del model, en el qual es van comparar els resultats de diferents nivells de pretesat per als tendons de CFRP (40% i 60%) i CFCC (36.7% i 75%) obtenint resultats coherents en relació amb la capaci, El presente trabajo final de máster se enfoca en determinar la longitud de transferencia y anclaje en armaduras de pretensado de acero y polímeros reforzados con fibras (FRP). El estudio forma parte de la campaña experimental de la Universidad Politécnica de Cataluña del proyecto “Straduravius” RTI2018-097314-B-C21, que busca desarrollar sistemas constructivos sostenibles de mayor durabilidad con el uso de nuevas tecnologías como el pretensado con barras de FRP, planteado como alternativa al acero, con el fin de evitar la corrosión ante ambientes agresivos y grandes solicitaciones. La investigación se basó en el estudio de los resultados obtenidos en las campañas experimentales del ensayo ECADA realizadas en el Laboratorio de Tecnología de Estructuras y Materiales de la Universidad Politécnica de Cataluña “LATEM” de tendones de acero, CFRP, CFCC Y GFRP, para obtener una modelación numérica realizada en ABAQUS CAE que simula su comportamiento. Se compararon los resultados de cada modelo que simula las probetas ensayadas de diferentes longitudes con los resultados experimentales. Se concluyó que el modelo es asertivo en el comportamiento de los resultados de longitud de transmisión y anclaje, no obstante, se observaron algunas discordancias que se deben a que el modelo no es capaz de representar la pérdida de pretensado, ni los factores externos al ensayo, tales como el curado del hormigón, velocidad de la aplicación de la carga, pérdidas por los dispositivos de anclaje, entre otros. Cabe destacar que con el modelo numérico fue posible obtener resultados de longitud de transferencia y anclaje en cada caso, exceptuando la longitud de anclaje del tendón de CFCC, ya que no se alcanzó la tracción de diseño del tendón en ninguno de los modelos realizados. Por otro lado, se llevó a cabo un estudio paramétrico del modelo, en el que se compararon los resultados de distintos niveles de pretensado para los tendones de CFRP (40% y 60%) y CFCC (36.7% y 75%) obteniendo resultados, The present master's thesis focuses on determining the transfer and anchorage length in prestressed steel and fiber-reinforced polymer (FRP) reinforcements. The study is part of the experimental campaign of Universidad Politécnica de Cataluña "Straduravius" project RTI2018-097314-B-C21, which aims to develop sustainable construction systems with greater durability using new technologies such as prestressing with FRP bars as an alternative to steel, in order to avoid corrosion in aggressive environments and under high demands. The research was based on the study of the results obtained in the ECADA tests carried out at the Laboratory of Structure and Materials Technology "LATEM," using steel tendons, CFRP, CFCC, and GFRP to obtain a numerical modeling in ABAQUS CAE that simulates their behavior. The results of each model simulating the tested specimens of different lengths were compared with the experimental results. It was concluded that the model is assertive in the behavior of the transfer length and anchorage results; however, some discrepancies were observed due to the model's inability to represent the loss of prestressing and external factors to the test, such as concrete curing, speed of load application, losses due to anchoring devices, among others. It is worth noting that the numerical model made it possible to obtain results of transfer length and development in each case, except for the development length of the CFCC tendon, as the design tension of the tendon was not reached in any of the models. Additionally, a parametric study of the model was conducted, comparing the results of different levels of prestressing for CFRP tendons (40% and 60%) and CFCC (36.7% and 75%), obtaining consistent results regarding the ability to withstand the extraction force, increasing in cases with a higher level of prestressing. Finally, a numerical model that satisfactorily simulates the behavior of the ECADA test was obtained, and future improvement alignments for the mo

La recerca sobre polímers reforçats amb fibres (PRF) va començar a la dècada de 1950 i el seu ús ha anat expandint-se gràcies a la seva alta resistència a la corrosió, alta resistència a la tracció, lleugeresa, propietats no magnètiques i no conductores. No obstant això, les estructures de formigó que utilitzen PRF com a reforç actiu han estat mínimes fins ara, principalment a causa de la manca de directrius oficials sobre el seu disseny. A més, el cost elevat i el comportament elàstic lineal fins a la fallida limiten el desenvolupament de solucions amb PRF. Per tant, la majoria de les seves aplicacions estan limitades a situacions on la corrosió del reforç es produeix intensament, com en entorns marins i zones fredes on s'utilitzen salts desglaç a les carreteres. L'objectiu principal d'aquesta tesi és determinar el comportament a flexió i tallant a curt termini de cinc bigues simplement recolzades amb armadura activa i passiva de PRF. Amb aquesta finalitat, es va dur a terme un programa experimental en el marc del projecte de recerca "Straduravius", finançat pel Ministeri de Ciència i Innovació Espanyola i el Fons Europeu de Desenvolupament Regional i ERDF. Per caracteritzar les propietats mecàniques del cable compost de fibra de carboni (CFCC) utilitzat per a la pretesa, es van realitzar assaigs de tracció. També es van dur a terme assaigs de adherència utilitzant la metodologia ECADA per estudiar la longitud de transmissió i ancoratge del CFCC i els tendons d'acer. El programa de proves de les bigues va comprendre 5 mostres amb CFCC o tendons d'acer i diferents nivells de pretesa. Es presenten i es discuteixen els resultats dels assaigs de les bigues en termes de càrregues últimes, mode de fallida, tensions i deformacions de l’armadura activa i deformacions del formigó. També es presenten resultats d'assaigs de tracció i adherència realitzats per comprendre les propietats mecàniques del carboni., La investigación sobre polímeros reforzados con fibras (PRF) comenzó en la década de 1950 y su uso se ha expandido gracias a su alta resistencia a la corrosión, alta resis-tencia a la tracción, ligereza y propiedades no magnéticas y no conductoras. Sin em-bargo, las estructuras de hormigón que utilizan PRF como refuerzo activo han sido mínimas hasta ahora, principalmente debido a la falta de pautas oficiales sobre su diseño. Además, el alto costo y el comportamiento elástico lineal hasta el límite de falla limitan el desarrollo de soluciones con PRF. Por lo tanto, la mayoría de sus apli-caciones se limitan a situaciones donde la corrosión del refuerzo ocurre intensiva-mente, como en entornos marinos y regiones frías donde se utilizan sales de deshielo para las carreteras. El objetivo principal de esta tesis es determinar el comportamiento a corto plazo a flexión y cortante de cinco vigas simplemente apoyadas con refuerzo activo y pasivo de PRF. Para ello, se llevó a cabo un programa experimental en el marco del proyecto de investigación "Straduravius", financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación de España y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional y ERDF. Para caracterizar las propiedades mecánicas del cable compuesto de fibra de carbono (CFCC) utilizado para el pretensado, se realizaron ensayos de tracción. Se llevaron a cabo ensayos de adherencia utilizando la metodología ECADA para estudiar la longitud de trasmisión y anclaje del CFCC y los tendones de acero. El programa de ensayo de vigas incluyó 5 vigas con CFCC o tendones de acero y diferentes niveles de pretensado. Se presentan y discuten los resultados de los ensayos de vigas en términos de sus cargas últimas, modo de falla, tensiones y deformaciones del refuerzo activo y deformaciones del hormigón. También se presentan resultados de ensayos de tracción y adherencia rea-lizados para comprender las propiedades mecánicas del carbono., Research on fibre reinforced polymers (FPR) began in the 1950s and its use has been expanding thanks to its high corrosive resistance, high tensile strength, lightness, non-magnetic and non-conductive properties. However, concrete structures using FRP as active reinforcement have been minimal so far, mainly due to the lack of official guidelines concerning its design. Moreover, high cost and linear elastic behaviour until failure limit the development of FRP solutions. Hence, most of its applications are limited to situations where reinforcement corrosion occurs intensively, such as marine environments and cold regions where de-icing salts are used for roads. The main objective of this thesis is to determine the short-term flexural and shear behaviour of five simply supported beams with active and passive FRP reinforcement. To this end, an experimental program was conducted under the framework of research project “Straduravius”, funded by the Spanish Ministry of Science and Innovation and ERDF. To characterize the mechanical properties of the carbon fibre composite cable (CFCC) used for prestressing, tensile tests were performed. Bond tests using the ECADA methodology were conducted to study the transfer and development length of the CFCC and steel tendons. The beam testing program comprised 5 specimens with CFCC or steel tendons and different levels of prestressing. The results of the beam tests are presented and discussed in terms of their ultimate loads, failure mode, stresses and strains of active reinforcement, and concrete strains. It also presents results of tensile and bond tests conducted to understand the mechanical properties of the carbon.

El ministerio de ciencia e innovación del gobierno español ha financiado el proyecto de investigación STRADURAVIUS que tiene como enfoque el estudio de materiales avanzados para la construcción. El presente trabajo forma parte de una etapa del proyecto STRADURAVIUS en el cual se pretende determinar el comportamiento a flexión de vigas reforzadas con polímeros reforzados con fibras (FRP). Con la ayuda de la instrumentación de laboratorio, la técnica de correlación de imágenes digitales (DIC) y el uso de modelos numéricos se procesa la información obtenida y se pueden sacar conclusiones del comportamiento de las vigas reforzadas con FRP. A partir de esta investigación se concluye que el nivel de pretensado aumenta la resistencia y la rigidez, adicionalmente se comprobó que el modelo numérico se ajusta bien al comportamiento real de las vigas por lo tanto se puede utilizar como laboratorio virtual., The Ministry of Science and Innovation of the Spanish government has funded the STRADURAVIUS research project, which focuses on the study of advanced materials for construction. The present work is part of a phase of the STRADURAVIUS project where the objective is to determine the bending behavior of beams reinforced with fiber-reinforced polymers (FRP). Utilizing laboratory instrumentation, the digital image correlation (DIC) technique, and numerical models, the gathered information is processed, allowing for conclusions to be drawn about the behavior of FRP-reinforced beams. Based on this research, it is concluded that the level of prestressing increases both strength and stiffness. Additionally, it was verified that the numerical model closely aligns with the actual behavior of the beams, making it suitable for use as a virtual laboratory.

L'estudi de nous materials al món de la construcció és un símptoma d'avenç i millora de les tècniques de disseny i construcció actuals. Un procés natural que amb el pas del temps va experimentant amb models numèrics o campanyes experimentals, amb la finalitat d'obtenir uns resultats prou bons, com per arribar en un futur a recollir aquesta innovació en una normativa mundialment reconeguda amb uns estàndards de càlcul i disseny . Una de les problemàtiques més grans de les estructures de formigó armat i pretesat és la corrosió de les seves armadures. En estructures pretesades, la corrosió sota el efectes de la tensió és especialment preocupant ja que pot provocar el col·lapse de les estructures. Des de començaments d'aquest segle, s'han començat a introduir els polímers reforçats amb fibres (FRP) al camp de la construcció com a alternativa a l'acer d'armar. Durant el desenvolupament d'aquest treball s'ha fet una investigació bibliogràfica, recollint dades des de 1992 sobre campanyes experimentals i altres estudis d'elements de FRP en forma de cable o barra utilitzats com a armadura activa i/o passiva, estudiant quins van ser els seus inicis i quines han estat les estructures projectades amb aquest tipus de sistema. Aquest treball està emmarcat en un projecte de recerca anomenat Straduravius, on s'estan estudiant les diferents propietats i/o característiques de les armadures de polímers reforçats amb fibres sota diferents tipus de sol·licitacions. Longitud d'ancoratge, adherència o comportament estructural son alguns dels conceptes que s’han anat avaluant. La metodologia de treball seguida s’ha basat en el programa de càlcul d’elements finits Abaqus, gràcies al qual s’ha aconseguit fer una modelació de les diferents situacions de càrrega que es donaran. Pretesat dels cables CFRP de les bigues a les instal·lacions d'Alvipré, transport d'aquestes fins al laboratori de la UPC, formigonat de la llosa superior i aplicació de la càrrega, en aquest cas puntual, i sota la qual, The study of new materials in the world of construction is a symptom of the progress and improvement of current design and construction techniques. A natural process that over time is experimenting with numerical models or experimental campaigns in order to obtain sufficiently good results and collect them into a globally recognized standard with standards of calculation and design. One of the biggest problems of reinforced and prestressed concrete structures is the corrosion of their reinforcement. In prestressed structures, corrosion in stress situations is particularly worrying as it can cause the collapse of the structures. Since the beginning of this century, fibre reinforced polymers (FRP) have been introduced into the construction field as an alternative to reinforced steel. During the development of this work, a bibliographic investigation has been made, collecting data from experimental campaigns and other studies of elements of FRP in the form of cable or bar used as active and/or passive reinforcement since 1992, studying which was the beginning of this process and which have been the structures projected with this type of system. This work is part of a research project called Straduravius, which is studying the different properties and characteristics of fibre reinforced polymer reinforcements under different types of stresses. Anchor length, adhesion, or structural behaviour are some concepts that have been evaluated. The methodology followed has been based on Abaqus, a finite element calculation program, thanks to that it has been possible to model the different load situations that will occur. Pre- tensioning of CFRP cables of the four beams in the Alvipré facilities, transport of these to the UPC laboratory, concreting of the upper slab and application of the concentred load, in this case, and under which the structure of the composite pedestrian bridge must collapse. With the modelling carried out, we will obtain a prediction, which will be very sim, El estudio de nuevos materiales en el mundo de la construcción es un síntoma de avance y mejora de las técnicas de proyección y construcción actuales. Un proceso natural que con el paso del tiempo va experimentando con modelos numéricos o campañas experimentales, con la finalidad de obtener unos resultados suficientemente buenos, como para en un futuro llegar a recoger esta innovación en una normativa mundialmente reconocida con unos estándares de cálculo y diseño. Una de las mayores problemáticas de las estructuras de hormigón armado y pretensado es la corrosión de sus armaduras. En estructuras pretensadas, la corrosión bajo tensión es especialmente preocupante pues puede provocar el colapso de las estructuras. Desde inicios de este siglo, se han empezado a introducir los polímeros reforzados con fibras (FRP) en el campo de la construcción como alternativa al acero de armar. Durante el desarrollo de este trabajo se ha hecho una investigación bibliográfica, recogiendo datos desde 1992 sobre campañas experimentales y otros estudios de elementos de FRP en forma de cable o de barra utilizados como armadura activa y/o pasiva, estudiando cuales fueron los inicios de este proceso y cuáles han sido las estructuras proyectadas con este tipo de sistema. Este trabajo está enmarcado en un proyecto de investigación llamado Straduravius, en el cual se están estudiando las diferentes propiedades y/o características de las armaduras de polímeros reforzadas con fibras bajo diferentes tipos de solicitaciones. Longitud de anclaje, adherencia o comportamiento estructural son algunos de los conceptos que se han ido evaluando. La metodología de trabajo seguida se ha basado en el programa de cálculo de elementos finitos Abaqus, gracias al cual se ha conseguido hacer una modelación de las diferentes situaciones de carga que se darán. Pretensado de los cables CFRP de las vigas en las instalaciones de Alvipré, transporte de estas hasta el laboratorio de la UPC, hormigonado de la losa superi

Aquest projecte té com a objectiu el disseny i la construcció d'un poliesportiu ubicat a la ciutat de Barcelona, amb una superfície total de 7430 m2. El propòsit principal d'aquest recinte és proporcionar als alumnes de formació professional un espai adequat per a la pràctica de diverses disciplines esportives, complint amb els estàndards reglamentaris requerits per a cada esport. A més, es pretén que el poliesportiu funcioni com un Centre Esportiu Municipal (CEM), obert als residents de Barcelona, oferint instal·lacions d'alta qualitat per a una varietat d'activitats esportives. Aquest projecte inclou la planificació, el disseny, el càlcul estructural i l'estimació pressupostària de l'obra civil del poliesportiu. La construcció d'aquest poliesportiu representa un compromís amb l'educació i l'esport a la ciutat i s'espera que tingui un impacte positiu a la vida dels seus habitants., Este proyecto tiene como objetivo el diseño y construcción de un polideportivo ubicado en la ciudad de Barcelona, con una superficie total de 7430 m2. El propósito principal de este recinto es proporcionar a los alumnos de formación profesional un espacio adecuado para la práctica de diversas disciplinas deportivas, cumpliendo con los estándares reglamentarios requeridos para cada deporte. Además, se pretende que el polideportivo funcione como un Centro Deportivo Municipal (CEM), abierto a los residentes de Barcelona, ofreciendo instalaciones de alta calidad para una variedad de actividades deportivas. El presente proyecto abarca la planificación, diseño, cálculo estructural y estimación presupuestaria de la obra civil del polideportivo. La construcción de este polideportivo representa un compromiso con la educación y el deporte en la ciudad y se espera que tenga un impacto positivo en la vida de sus habitantes., This project aims to design and build a sports center located in the city of Barcelona, with a total area of 7,430 m2. The main purpose of this facility is to provide vocational training for students with an adequate space to practice differents sports, complying with the regulatory standards required for each sport. In addition, the sport's center is intended to operate as a Municipal Sport's Center (CEM), open to Barcelona residents, offering high-quality facilities for a variety of sports activities. This project includes the planning, design, structural calculation and budget estimation of the civil work of the sport's center. The construction of this sport's center represents a commitment to education and sports in the city, and is expected to have a positive impact on the lives of its inhabitants.

In pretensioned prestressed concrete elements, bond between reinforcement and concrete differs is fundamental for a safe design. The so-called Hoyer effect, produced by the lateral expansion of a material when subjected to load, increases the bond resistance, but it also increases the circumferential stresses and then, the risk of cracking due to the tendon expansion. The bond behaviour of FRP tendons has not been studied in depth. To study the bond performance of FRP tendons, and characterize the transfer and flexural development length, an experimental program was carried out. This program was based on a setup called ECADA developed for steel tendons by the Universidad Politécnica de Valencia. The test specimen represents the anchorage area of the tendon and the remaining part of the theoretical beam is substituted by an anchorage measurement access system that has the same rigidity of the replaced part. The test starts by prestressing from one side and after concreting, the prestressed force is released gradually, then the transfer length is measured. Afterwards, the tendon is pulled from the other side, and the total development length is determined iteratively by producing samples of different lengths. The results of the ECADA tests have indicated that the transfer lengths of the FRP tendons being studied lie within 100 and 300 mm., The authors acknowledge the support provided by Spanish Ministry of Science and Innovation (MCIN/AEI) and by the European Funds for Regional Development in the following projects RTI2018-097314-B-C21, and PID2021-123701OB-C21. The authors would like to acknowledge Sireg for their courtesy supplying the different FRP embedded reinforcement used in the experimental programs., Postprint (published version)

The use of FRP tendons as an alternative to conventional steel strands in prestressed concrete structures is very limited. There are many aspects that are still not clear enough to establish the basis of design of FRP prestressed concrete structures. To contribute to increase the current knowledge about the performance of this type of structures, an experimental campaign of tests on precast FRP pre-tensioned simply supported beams, without stirrups, is currently under development. The main purpose of this program was to study their performance at service and ultimate load levels. The experimental program includes 15 beams tested under flexure and shear, using steel, CFRP (carbon), GFRP (glass) rebars as active reinforcement, with different levels of prestressing force. Eight out of the fifteen beams have been tested in a 3-point bending configuration and failed unexpectedly in shear at an applied load lower than that predicted. The remaining seven beams have been tested in shear by applying a point load twice at both beam ends. This paper summarizes the preliminary results obtained in this program., The authors acknowledge 1the support provided by Spanish Ministry of Science and Innovation (MCIN/ AED and by the :European Funds for Regional Development in thefollowingprojects RTI2018-097314-B-C21, and PID2021-1237010B-C21. Theauthors would like to acknowledge Sireg for their courtesy supplying the different FRP embedded reinforcement used in the experimental programs., Postprint (published version)

El present treball final de màster se centra en l'estudi del comportament a tallant de bigues isostàtiques amb secció doble T de formigó pretesat, utilitzant armadures de polímers reforçats amb fibres (FRP). Aquest estudi forma part de campanya experimental en la Universitat Politècnica de Catalunya “Straduravius” RTI2018-097314-B-C21, que busca desenvolupar sistemes constructius sostenibles i de major durabilitat, amb l'ús de tecnologies innovadores com les FRP com a alternativa a la tradicional utilització d'acer de reforç pretesat en bigues, mitigant els problemes de corrosió i millorant la durabilitat de les estructures. La recerca es va basar en assajos experimentals desenvolupats en el Laboratori de Tecnologia d'Estructures i Materials de la Universitat Politècnica de Catalunya "LATEM", juntament amb modelatge numèric en ABAQUS per a comprendre el comportament de les bigues. Es van comparar els resultats obtinguts amb armadures de diferents materials (acer, carboni, vidre i vidre amb propietats termoplàstiques) per a avaluar la seva eficiència en estructures de formigó pretesat, i es va concloure que el nivell de pretesat aplicat a les armadures de FRP incideix directament en la capacitat estructural de les bigues, aconseguint majors càrregues abans de la fallada per tallant, i a més així tenir menors desplaçaments. També es va poder evidenciar que la fibra que més similitud va tenir amb les armadures d'acer va ser la CFRP, possiblement a causa del seu mòdul d'elasticitat i a la superfície menys llisa que el GFRP. A més, es va poder obtenir models numèrics que s'ajusten satisfactòriament als assajos realitzats en el laboratori el que permet utilitzar-los com a laboratori virtual per a l'obtenció de dades on prèviament no s'havia considerat instrumentació., El presente trabajo final de master se centra en el estudio del comportamiento a cortante de vigas isostáticas con sección doble T de hormigón pretensado, utilizando armaduras de polímeros reforzados con fibras (FRP). Este estudio forma parte de campaña experimental en la Universidad Politécnica de Cataluña “Straduravius” RTI2018-097314-B-C21, que busca desarrollar sistemas constructivos sostenibles y de mayor durabilidad, con el uso de tecnologías innovadoras como las FRP como alternativa a la tradicional utilización de acero de refuerzo pretensado en vigas, mitigando los problemas de corrosión y mejorando la durabilidad de las estructuras. La investigación se basó en ensayos experimentales desarrollados en el Laboratorio de Tecnología de Estructuras y Materiales de la Universidad Politécnica de Cataluña "LATEM", junto con modelación numérica en ABAQUS para comprender el comportamiento de las vigas. Se compararon los resultados obtenidos con armaduras de distintos materiales (acero, carbono, vidrio y vidrio con propiedades termoplásticas) para evaluar su eficiencia en estructuras de hormigón pretensado, y se concluyó que el nivel de pretensado aplicado a las armaduras de FRP incide directamente en la capacidad estructural de las vigas, alcanzando mayores cargas antes del fallo por cortante, y además así tener menores desplazamientos. También se pudo evidenciar que la fibra que más similitud tuvo con las armaduras de acero fue la CFRP, posiblemente debido a su módulo de elasticidad y a la superficie menos lisa que el GFRP. Además, se pudo obtener modelos numéricos que se ajustan satisfactoriamente a los ensayos realizados en el laboratorio lo que permite utilizarlos como laboratorio virtual para la obtención de datos donde previamente no se había considerado instrumentación., The present master's final work focuses on the study of the shear behavior of isostatic beams with prestressed concrete double T-section, using fiber reinforced polymer (FRP) reinforcement. This study is part of the experimental campaign at the Polytechnic University of Catalonia "Straduravius" RTI2018-097314-B-C21, which seeks to develop sustainable and more durable construction systems, with the use of innovative technologies such as FRP as an alternative to the traditional use of prestressed steel reinforcement in beams, mitigating corrosion problems and improving the durability of structures. The research was based on experimental tests developed at the Structures and Materials Technology Laboratory of the Polytechnic University of Catalonia "LATEM", together with numerical modeling in ABAQUS to understand the behavior of the beams. The results obtained with reinforcement of different materials (steel, carbon, glass and glass with thermoplastic properties) were compared to evaluate their efficiency in prestressed concrete structures, and it was concluded that the level of prestressing applied to FRP reinforcement has a direct impact on the structural capacity of the beams, reaching higher loads before shear failure, and thus allowing for lower displacements. It was also possible to show that the fiber that was most similar to steel reinforcement was CFRP, possibly due to its modulus of elasticity and the less smooth surface than GFRP. In addition, it was possible to obtain numerical models that fit satisfactorily to the tests carried out in the laboratory, which allows using them as a virtual laboratory to obtain data where previously no instrumentation had been considered.

Estructures de formigó armat o preteses amb armadures de polímers reforçats amb fibres (FRP) ofereixen una excel·lent alternativa a les estructures amb armadures actives o passives d'acer. Malgrat que les armadures de FRP tenen dècades en el mercat, el coneixement sobre el comportament d'estructures preteses amb polímers reforçats amb fibres (FRP) encara és insuficient. Per tant, aquest treball de fi de màster té com a objectiu ampliar el coneixement d'estructures preteses amb tendons de polímers reforçats amb fibres de carboni (CFRP), en particular de tendons (CFCC). Els polímers reforçats amb fibres presenten avantatges notables en comparació amb l'acer, gràcies a la seva elevada relació resistència/pes, rigidesa/pes, durabilitat, resistència a la fatiga, propietats no magnètiques, baixa expansió tèrmica i baix pes. Per aquesta raó, s'han realitzat diverses investigacions per estudiar el comportament estructural d'elements armats i pretesos isostàtics amb armadures de FRP. No obstant això, les investigacions sobre estructures hiperestàtiques preteses són pràcticament inexistentes. Aquest Treball de Fi de Màster forma part del projecte de recerca Straduravius, un programa centrat en explorar la viabilitat i desenvolupar un marc científic i tècnic que faciliti el disseny i la construcció d'estructures preteses d'alt rendiment i durabilitat, utilitzant armadures actives i passives de FRP. Per aquesta raó, un dels objectius és ampliar el coneixement sobre el comportament d'elements hiperestàtics pretesos amb tendons FRP, en particular el comportament d'una plataforma de pont de dos embigats composta per bigues prefabricades preteses amb tendons CFCC, unides per pretesat posteso per proporcionar continuïtat a la plataforma i amb una llosa de compressió. L'estructura serà sotmesa a una càrrega puntual en un dels embigats fins a la seva fallida per flexió., Las estructuras de hormigón armadas o pretensadas con armaduras de polímeros reforzados con fibras (FRP) ofrecen una excelente alternativa a estructuras con armaduras activas o pasivas de acero. A pesar de que las armaduras de FRP tienen décadas en el mercado, el conocimiento sobre el comportamiento de estructuras pretensadas con polímeros reforzados con fibras (FRP) aún es insuficiente. Por lo tanto, el presente trabajo de fin de máster tiene como objetivo ampliar el conocimiento de estructuras pretensadas con tendones de polímeros reforzados con fibras de carbono (CFRP), en particular de tendones (CFCC). Los polímeros reforzados con fibras presentan ventajas notables en comparación con el acero, gracias a su elevada relación resistencia/peso, rigidez/peso, durabilidad, resistencia a la fatiga, propiedades no magnéticas, baja expansión térmica y bajo peso. Por esta razón, se han realizado diversas investigaciones para estudiar el comportamiento estructural de elementos armados y pretensados isostáticos con armaduras de FRP. Sin embargo, las investigaciones sobre estructuras hiperestáticas pretensadas son prácticamente inexistentes. El presente Trabajo de Fin de Máster forma parte del proyecto de investigación Straduravius, un programa centrado en explorar la viabilidad y desarrollar un marco científico y técnico que facilite el diseño y construcción de estructuras pretensadas de alto rendimiento y durabilidad, utilizando armaduras activas y pasivas de FRP. Por esta razón, uno de los objetivos es ampliar el conocimiento sobre el comportamiento de elementos hiperestáticos pretensados con tendones FRP, en particular el comportamiento de un tablero de puente de dos vanos compuesto por vigas prefabricadas pretensadas con tendones CFCC, unidas por pretensado posteso para proporcionar continuidad al tablero y con una losa de compresión. La estructura se someterá a una carga puntual en uno de los vanos hasta su falla por flexión., Reinforced or prestressed concrete structures with fiber-reinforced polymer (FRP) reinforcements offer an excellent alternative to structures with active or passive steel reinforcements. Despite FRP reinforcements having been in the market for decades, knowledge regarding the behavior of prestressed structures with fiber-reinforced polymers (FRP) is still insufficient. Therefore, this master's thesis aims to expand the understanding of prestressed structures with carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) tendons, specifically CFCC tendons. Fiber-reinforced polymers have significant advantages compared to steel, thanks to their high strength-to-weight ratio, stiffness-to-weight ratio, durability, resistance to fatigue, non-magnetic properties, low thermal expansion, and light weight. For this reason, various research studies have been conducted to investigate the structural behavior of statically loaded and prestressed elements with FRP reinforcements. However, research on prestressed hyperstatic structures is virtually non-existent. This Master's Thesis is part of the Straduravius research project, a program focused on exploring the feasibility and developing a scientific and technical framework that facilitates the design and construction of high-performance and durable prestressed structures using active and passive FRP reinforcements. Therefore, one of the objectives is to expand the knowledge about the behavior of prestressed hyperstatic elements with FRP tendons, particularly the behavior of a two-span bridge deck composed of prestressed prefabricated beams with CFCC tendons, connected by post-tensioning to provide continuity to the deck and with a compression slab. The structure will be subjected to a point load in one of the spans until it fails due to bending.

New probabilistic performance-based seismic design and assessment methods, such as the FEMA P-58 framework, employ fragility curves to evaluate damage in structural and non-structural components for a given level of shaking intensity or structural demand. Damage fragility curves in FEMA-P58 define the conditional probability of reaching or exceeding a specific damage state for a given demand parameter (such as the story drift) obtained from structural analysis. While default fragility parameters are provided in this framework for conventional structural components in buildings, no specific guidelines are given for retrofitted elements such as jacketed columns. This paper proposes new damage fragility curves for circular RC columns retrofitted with fiber reinforced polymer (FRP) jackets. A database of 51 tests on FRP-retrofitted columns subjected to lateral loading was compiled from the literature to study the damageability of these elements. Three damage limit states were defined: yielding of vertical reinforcement (low damage), cracking/discoloration of FRP (moderate damage), and FRP failure (severe damage). Fragility curves were developed for these three damage states adjusting lognormal functions to experimental data and using drift ratio as demand parameter. The fragility functions present median drift ratios of 0.6%, 2.9% and 9.0% for the low, moderate and severe damage limit states, respectively. Given the dispersion of the functions, the 5% probability of exceedance for low, moderate and severe damage corresponds to drift ratios of 0.25%, 1.5% and 4.9%, respectively., The authors wish to acknowledge support from the Spanish State Research Agency (AEI) and European Union for project TED2021-130272B-C21/AEI/10.13039/501100011033/NextGenerationEU/PRTR. The first author also wishes to acknowledge support from a Fulbright-García Robles scholarship., Postprint (published version)

Though research on FRP reinforcement has led to the development of several design recommendations over the past 25 years, recent efforts have focused on the development of unified design procedures and models that can account for the effect of both conventional steel and advanced FRP reinforcement. Examples of such efforts are testament to the level of maturity reached by this novel reinforcing solution and will facilitate a more widespread adoption of FRP reinforcement. The relatively lower modulus of elasticity of FRP materials compared to steel reinforcement may lead to large strains, crack widths and deflections, and as a consequence the design FRP reinforced concrete structures is often governed by serviceability requirements. This paper outlines the principles underlying the recommendations for the serviceability limit state design of FRP reinforced concrete structures included in the next generation of Model Code, discussing merits and limitations as well as comparing to other relevant proposals., Support provided by Spanish Ministry of Science and Innovation (MCIN/ AEI) and by European Funds for Regional Development through projects PID2020‐119015GB‐C22, RTI2018–097314-B-C21 and PID2021-123701OB-C21 is acknowledged., Postprint (published version)

El present treball de fi de màster forma part integral del projecte STRADURAVIUS, que busca desenvolupar criteris de disseny i mètodes de construcció duradors i eficients per a estructures pretesades amb tendons de polímers reforçats amb fibres (FRP). Aquest estudi s'enfoca a analitzar i caracteritzar el comportament a tallant de bigues sotmeses a assajos experimentals, amb èmfasis en el comportament de fissures monitorat mitjançant la tècnica de correlació d'imatges digitals (DIC). La metodologia comprèn la preparació i instrumentació convencional de bigues i l'aplicació de càrregues incrementals fins a la falla en set elements. Posteriorment, es processen les dades experimentals i de DIC, permetent una anàlisi comparativa, i extraient informació sobre l'obertura de les fissures, la seva separació, l'angle de la fissura principal i altres paràmetres rellevants. A partir d'aquesta recerca es conclou que tant el nivell de pretesat com l'elecció del material per a l'armadura activa han demostrat tenir un impacte significatiu en el comportament de les bigues. En un sentit, s'ha observat que un major nivell de pretesat es correlaciona amb una major capacitat de càrrega última i una menor obertura de les fissures. D'altra banda, les bigues reforçades amb GFRP van exhibir una resposta estructural menys rígida en comparació amb les bigues reforçades amb CFRP. Notablement, la biga de control, que estava reforçada amb acer i tenia un nivell de pretesat mitjà, va mostrar la càrrega última més alta i el menor desplaçament, en contrast amb la biga reforçada amb CFRP que tenia un nivell de pretesat nul i va presentar la càrrega última a tallant més baixa., El presente trabajo de fin de máster forma parte integral del proyecto STRADURAVIUS, que busca desarrollar criterios de diseño y métodos de construcción duraderos y eficientes para estructuras pretensadas con tendones de polímeros reforzados con fibras (FRP). Este estudio se enfoca en analizar y caracterizar el comportamiento a cortante de vigas sometidas a ensayos experimentales, con énfasis en el comportamiento de fisuras monitorizado mediante la técnica de correlación de imágenes digitales (DIC). La metodología comprende la preparación e instrumentación convencional de vigas y la aplicación de cargas incrementales hasta la falla en siete elementos. Posteriormente, se procesan los datos experimentales y de DIC, permitiendo un análisis comparativo, y extrayendo información sobre la apertura de las fisuras, su separación, el ángulo de la fisura principal y otros parámetros relevantes. A partir de esta investigación se concluye que tanto el nivel de pretensado como la elección del material para la armadura activa han demostrado tener un impacto significativo en el comportamiento de las vigas. En un sentido, se ha observado que un mayor nivel de pretensado se correlaciona con una mayor capacidad de carga última y una menor apertura de las fisuras. Por otro lado, las vigas reforzadas con GFRP exhibieron una respuesta estructural menos rígida en comparación con las vigas reforzadas con CFRP. Notablemente, la viga de control, que estaba reforzada con acero y tenía un nivel de pretensado medio, mostró la carga última más alta y el menor desplazamiento, en contraste con la viga reforzada con CFRP que tenía un nivel de pretensado nulo y presentó la carga última a cortante más baja., The present master's thesis is an integral part of the STRADURAVIUS project, aiming to develop durable and efficient design criteria and construction methods for prestressed structures using fiber-reinforced polymer (FRP) tendons. The focus of the present tesis is on analyzing and characterizing the shear behavior of beams through experimental tests, with emphasis on investigating crack behavior using Digital Image Correlation (DIC). The methodology involves preparing and conventionally instrumenting the beams, applying incremental loads until failure in seven specimens. Subsequently, experimental and DIC data are processed, enabling comparative analysis and extracting information regarding crack opening, spacing, angle of critical shear crack, and other relevant parameters. This research leads to the conclusion that both the level of prestressing and the choice of material for the active reinforcement have been shown to have a significant impact on the behavior of the beams. In one sense, it has been observed that a higher prestressing level correlates with higher ultimate load capacity and lower crack opening. On the other hand, GFRP-prestressed beams exhibited less stiff structural response compared to CFRP-prestressed beams. Notably, the control beam, which was reinforced with steel and had a medium prestressing level, showed the highest ultimate load and the lowest displacement, in contrast to the CFRP-strengthened beam that had zero prestressing level and presented the lowest ultimate shear load.

Les estructures de formigó armat al llarg del temps han tingut la funcionalitat de suportar tant les compressions per part del formigó com les traccions per part de l'acer, obtenint elements amb més capacitat de resistència i ductilitat, igual que comptar amb el previ avís abans que es produeixi trencament de l'element estructural. Però davant aquesta capacitat, es presenta un problema, la corrosió de l'acer de reforç a les estructures, provocant el seu augment de volum, i per tant la fissuració del formigó embegut a l'acer i finalment un despreniment entre tots dos elements. Afectar directament el formigó, amb la formació de fissures i esquerdes generant una disminució de la capacitat portant. Per això s'ha optat per l'ús de reforços d'altres materials no susceptibles de corrosió, com ara reforços d'acer inoxidable o bé de polímers reforçats amb fibres (FRP), això degut a la seva estabilitat anticorrosiva, alta resistència a tracció i baix pes, permetent estendre la vida útil de les estructures, encara que cal esmentar que té un cost alt. Sabem que l'esforç de punxonament d'un element és produït per traccions a causa de les tensions tangencials provocades per una càrrega localitzada concentrada en una superfície reduïda d'un element bidireccional de formigó o al voltant del pilar baixat que arrenqui de la llosa. Aquesta situació ha generat la necessitat de crear models mecànics per a la verificació de tall per punxonament per a lloses planes de formigó armat conformades per barres de polímer reforçat amb fibra (FRP), amb reforç transversal o sense, és a dir, sense armadura de tallant. Per això s'ha dut a terme una recopilació d'aquests models, per tal de comprovar el comportament de la tensió a què treballa el FRP a l'instant de trencament, entre els diferents models., Las estructuras de hormigón armado a lo largo del tiempo han tenido la funcionalidad de soportar tanto las compresiones por parte del hormigón como las tracciones por parte del acero, obteniendo elementos con mayor capacidad de resistencia y ductilidad, al igual que contar con el previo aviso antes de que se produzca rotura del elemento estructural. Pero ante esta capacidad, se presenta un problema, la corrosión del acero de refuerzo en las estructuras, provocando su aumento de volumen, y por ende la fisuración del hormigón embebido al acero y finalmente un desprendimiento entre ambos elementos. Afectando directamente al hormigón, con la formación de fisuras y grietas generando una disminución de la capacidad portante. Por lo que se ha optado por el uso de refuerzos de otros materiales no susceptibles de corrosión, como refuerzos de acero inoxidable o bien de polímeros reforzados con fibras (FRP), esto debido a su estabilidad anticorrosiva, alta resistencia a tracción y bajo peso, permitiendo extender la vida útil de las estructuras, aunque cabe mencionar que tiene un alto costo. Sabemos que el esfuerzo de punzonamiento de un elemento es producido por tracciones debido a las tensiones tangenciales provocadas por una carga localizada concentrada en una superficie reducida de un elemento bidireccional de hormigón o alrededor del pilar apeado que arranque de la propia losa. Dicha situación ha generado la necesidad de crear modelos mecánicos para la verificación de corte por punzonamiento para losas planas de hormigón armado conformadas por barras de polímero reforzado con fibra (FRP), con o sin refuerzo transversal, es decir, sin armadura de cortante. Por lo que se ha llevado a cabo una recopilación de dichos modelos, con el fin de comprobar el comportamiento de la tensión a la que trabaja el FRP al instante de rotura, entre los distintos modelos., Over time, reinforced concrete structures have had the functionality to withstand both the compressions by the concrete and the tractions by the steel, obtaining elements with greater resistance capacity and ductility, as well as having prior warning before the structural element breaks. But before this capacity, a problem arises, the corrosion of the reinforcing steel in the structures, causing its increase in volume, and therefore the cracking of the concrete embedded to the steel and finally a detachment between both elements. This directly affects the concrete, with the formation of fissures and cracks, generating a decrease in the bearing capacity. Therefore, the use of reinforcements made of other materials not susceptible to corrosion has been chosen, such as stainless steel reinforcements or fiber reinforced polymers (FRP), due to their anticorrosive stability, high tensile strength and low weight, allowing to extend the useful life of the structures, although it is worth mentioning that it has a high cost. We know that the punching shear stress of an element is produced by traction due to tangential stresses caused by a localized load concentrated on a reduced surface of a bidirectional concrete element or around the shoring column that starts from the slab itself. This situation has generated the need to create mechanical models for the verification of punching shear for reinforced concrete flat slabs made of fiber- reinforced polymer (FRP) bars, with or without transverse reinforcement, i.e. without shear reinforcement. Therefore, a compilation of these models has been carried out, in order to check the behavior of the FRP stress at the instant of rupture, among the different models.

Reinforced concrete slabs can be subjected simultaneously to transverse loads and in-plane tensile forces, as it occurs in top slabs of continuous box girder bridges at intermediate supports, or in flat slabs supported on columns, subjected to horizontal loads. To study the effects of in-plane forces in the slab punching-shear strength, an experimental and theoretical investigation was carried out, which is described in this paper. Five square slabs of 1650 mm (42”) side and 120 mm (4.7”) thickness were tested under a centered transverse point load and different degrees of uniaxial in-plane tensile force. Numerical predictions using non-linear finite element analyses were performed to help in the experiments design. Furthermore, the punching-shear mechanical model, Compression Chord Capacity Model (CCCM), was extended to incorporate the effects of in-plane tensile forces. The experimental results showed that the punching strength linearly decreases with the level of applied tensile force and, if cracking in the slabs is produced by the tensile force, yielding of the reinforcement and further reduction may take place. Excellent agreement was found between theoretical predictions and tests results. Furthermore, the CCCM was verified with available results of punching tests with uniaxial and biaxial tensile forces, obtaining very good results., This work has been carried out within the framework of research projects BIA-2015-64672-C4-1-R, and BIA2015- 64672-C4-3-R financed by the Ministry of Economy and Competitiveness (MINECO) of Spain, and also with the financial support of the Government of Catalonia through the contract for research and innovation in infrastructures E1-INF-18500. The authors want to deeply thank also the personnel of the Structural Technology Laboratory of the Universitat Politècnica de Catalunya., Postprint (author's final draft)

The low susceptibility to corrosion of fiber reinforced composite materials (FRP) has led to considering their use for prestressing reinforcement, as an alternative to steel. However, the effects of FRP fragility, low elastic modulus, and low bond with concrete, when compared to usual prestressing steel, must be accounted for in the design of structures. This paper presents a theoretical model for predicting the shear strength of FRP prestressed pre-tensioned concrete beams, extending a previously developed model (CCCM), to account for the properties of FRP as active reinforcement, and to capture reductions in shear strength caused by bond loss in the FRP tendons. The model has been validated by comparing the theoretical predictions with the results of shear tests available in the literature. Good accuracy has been obtained in predicting the shear capacity and also in identifying those cases where shear failure is associated to loss of anchorage bond., The study presented in this paper was developed in the scope of research projects RTI2018-097314-B-C21 and PID2021-123701OB-C21 funded by the Spanish Ministry of Science and Innovation and the European Regional Development Funds (ERDF)., Postprint (published version)

Carbon steel reinforcement is vulnerable to corrosion, degrading the structure with time, and has large economic implications for aging infrastructures. CFRP is an alternative in reinforced and prestressed concrete, not prone to corrosion. However, its cost is considerably larger than steel, and its mechanical properties enforce different design criteria. Therefore, it is not evident when CFRP is a convenient solution. In this paper, benefits of CFRP reinforcement are investigated in LCC context. An archetype prestressed-concrete bridge is designed with the two types of reinforcement. Two environment scenarios are analyzed, representative of current and increased chloride concentration in coastal regions. The costs investigated include routine inspections, major repairs and users’ affectation. Although requiring less maintenance cost, the design with CFRP has a higher LCC that the steel-reinforced alternative, in the current chloride scenario close to the coast. However, in scenarios of larger chloride exposure, the CFRP solution may be more competitive., This study was developed in the scope of research projects PID2021-123701OB-C21, funded by MCIN/ AEI/10.13039/501100011033 and European Regional Development Funds (ERDF) “A way to make Europe”, and TED2021-130272B-C21 funded by MCIN/ AEI/10.13039/501100011033 “European Union NextGenerationEU/PRTR”., Postprint (published version)

The new version of Eurocode 2 will include for the first time an informative annex, Annex R “Embedded FRP reinforcement”, to design reinforced concrete structures with fibre reinforced polymer (FRP) reinforcement. FRP embedded reinforcement has some advantages such as their low susceptibility to corrosion, high-strength, and low life-cycle cost. FRP rebars can be used as longitudinal or transverse reinforcement in a similar way than conventional steel rebars. However, in the design of FRP reinforced concrete structures, some particular aspects related to the reinforcement properties must be taken into account, among which it is worth highlighting their linear elastic behaviour until failure, their relatively low modulus of elasticity or their behaviour under sustained stresses. Since, the content of Annex R is new, a summary and background related to all aspects required for designing with FRP reinforcement are given in this paper., The authors acknowledge the support provided by Spanish Ministry of Science and Innovation (MCIN/ AEI) and by the European Funds for Regional Development in the following projects during their collaboration in the TN140/SC2 and in the CEN/TC250/SC2/WG1/TG1 (Eva Oller): BIA2015‐64672‐C4‐1‐R, RTI2018‐097314‐B‐C21, and PID2020‐119015GB‐C22., Peer Reviewed, Postprint (published version)

Corrosion reduces the area of reinforcement steel, affects its mechanical properties, the bond properties, and produces concrete cracking. Thus, reduction of the bearing capacity and stiffness, increments of deflections and redistribution of stresses and internal forces, in statically indeterminate structures, take place. In addition, the efficiency of strengthening systems of corroded structures depends on their state of stresses, strains and damage previously to strengthening. In this paper, a nonlinear and time dependent step by step analysis model for reinforced and prestressed concrete frames is presented. The model is capable of capturing the structural effects of corrosion and the effects of strengthening interventions, necessary to adequately assess corroded and strengthened structures. Several cases of corroded and strengthened structures are analyzed and the results discussed., The present work is part of research project RTI2018-097314-B-C21 funded by the Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities through the Spanish Agency of Research (AEI), to whom the authors want to express their gratitude for the financial support received., Peer Reviewed, Objectius de Desenvolupament Sostenible::9 - Indústria, Innovació i Infraestructura, Objectius de Desenvolupament Sostenible::9 - Indústria, Innovació i Infraestructura::9.1 - Desenvolupar infraestructures fiables, sostenibles, resilients i de qualitat, incloent infraestructures regionals i transfrontereres, per tal de donar suport al desenvolupament econòmic i al benestar humà, amb especial atenció a l’accés assequible i equitatiu per a totes les persones, Objectius de Desenvolupament Sostenible::11 - Ciutats i Comunitats Sostenibles::11.2 - Per a 2030, proporcionar accés a sistemes de transport segurs, assequibles, accessi­bles i sostenibles per a totes les persones, i millorar la seguretat viària, en particular mitjan­çant l’ampliació del transport públic, amb especial atenció a les necessitats de les persones en situació vulnerable, dones, nenes, nens, persones amb discapacitat i persones grans, Objectius de Desenvolupament Sostenible::9 - Indústria, Innovació i Infraestructura::9.2 - Promoure una industrialització inclusiva i sostenible i, a tot tardar el 2030, augmentar de manera significativa la contribució de la indústria a l’ocupació i al producte interior brut, d’acord amb les circumstàncies nacionals, i duplicar aquesta contribució als països menys avançats, Objectius de Desenvolupament Sostenible::9 - Indústria, Innovació i Infraestructura::9.4 - Per a 2030, modernitzar les infraestructures i reconvertir les indústries perquè siguin sostenibles, usant els recursos amb més eficàcia i promovent l’adopció de tecnologies i processos industrials nets i racionals ambiental­ment, i aconseguint que tots els països adoptin mesures d’acord amb les capacitats respectives, Objectius de Desenvolupament Sostenible::9 - Indústria, Innovació i Infraestructura::9.a - Facilitar el desenvolupament d’infraestructures sostenibles i resilients als països en desenvolupament per mitjà de més suport financer, tecnològic i tècnic als països africans, països menys avançats, països en desenvolu­pament sense litoral i petits estats insulars en desenvolupament, Objectius de Desenvolupament Sostenible::11 - Ciutats i Comunitats Sostenibles, Objectius de Desenvolupament Sostenible::11 - Ciutats i Comunitats Sostenibles::11.1 - Per a 2030, assegurar l’accés de totes les persones a habitatges i a serveis bàsics adequats, segurs i assequibles, i millorar els barris marginal, Postprint (published version)

This paper aims to introduce the content of Annex J “Strengthening of Existing Concrete Structures with CFRP” of Eurocode 2 [1]. This is first time that the design of adhesively bonded reinforcement with CFRP has been introduced in the European regulations through an informative annex. Annex J considers two different bonded strengthening techniques: externally bonded reinforcement (EBR) that consists of bonding CFRP strips or sheets to the surface of concrete elements, and near surface mounted reinforcement (NSM) that consists of embedded CFRP strips or rods to the slot cut in the concrete cover. Since, the content of Annex J is new, a summary and background related to all aspects required for designing CFRP strengthened systems for concrete structures, are given in this paper., The authors acknowledge the support provided by Spanish Ministry of Science and Innovation (MCIN/AEI) and by the European Funds for Regional Development in the following projects during their collaboration in the CTN140/SC2 and in the CEN/TC250/SC2/WG1/TG1 (Eva Oller): BIA2015‐64672‐C4‐1‐R, RTI2018‐097314‐B‐C21, and PID2020‐119015GB‐C22., Peer Reviewed, Postprint (published version)

El principal objectiu d'aquest treball final de màster és l'estudi numèric del comportament de bigues amb armadura activa i passiva de FRP a realitzar a la campanya experimental del projecte Straduravius ​​RTI2018-097314-B-C21, analitzant la redistribució d'esforços, càrrega última, mode de trencament, tensions a les armadures longitudinals, deformació al formigó, entre altres paràmetres. Per això, en primer lloc, s'ha verificat que el programa és capaç de modelitzar el comportament d'adherència formigó amb FRP, contrastant els resultats numèrics amb els experimentals de campanyes existents a la bibliografia. El model proporciona resultats força ajustats als experimentals. En segon lloc, s'ha realitzat un estudi paramètric per estudiar la influència de certs paràmetres característics de cadascun dels espècimens a assajar i el comportament amb armadura activa de FRP. En concret, s'ha analitzat la influència del mòdul d'elasticitat de les armadures, el percentatge de tesat de l'armadura activa, el valor de càrrega a l'assaig a les seccions crítiques, centre de va i suport intermedi. S'han modelitzat un total de 9 bigues amb diferents tipus d'armadura de FRP i diferents percentatges de força de tesat., El principal objetivo de este trabajo final de máster es el estudio numérico del comportamiento de vigas con armadura activa y pasiva de FRP a realizar en la campaña experimental del proyecto “Straduravius” RTI2018-097314-B-C21, analizando la redistribución de esfuerzos, carga última, modo de rotura, tensiones en las armaduras longitudinales, deformación en el hormigón, entre otros parámetros. Por ello, en primer lugar, se ha verificado que el programa es capaz de modelizar el comportamiento de adherencia hormigón con FRP, contrastando los resultados numéricos con los experimentales de campañas existentes en la bibliografía. El modelo proporciona resultados bastante ajustados a los experimentales. En segundo lugar, se ha realizado un estudio paramétrico para estudiar la influencia de ciertos parámetros característicos de cada uno de los especímenes a ensayar y su comportamiento con armadura activa de FRP. En concreto, se ha analizado la influencia del módulo de elasticidad de las armaduras, el porcentaje de tesado de la armadura activa, el valor de carga en el ensayo en las secciones críticas, centro de vano y apoyo intermedio. Se han modelizado un total de 9 vigas con diferentes tipos de armadura de FRP y diferentes porcentajes de fuerza de tesado., The main objective of this master's thesis is the numerical study of the behavior of beams with active and passive FRP reinforcement to be carried out in the experimental campaign of the "Straduravius" project RTI2018-097314-B-C21, analyzing the redistribution of forces, ultimate load, mode of rupture, stresses in the longitudinal reinforcement, deformation in the concrete, among other parameters. Therefore, first of all, it has been verified that the programmed is capable of modelling the behavior of concrete adhesion with FRP, contrasting the numerical results with the experimental results of existing campaigns in the bibliography. The model provides results that are close to the experimental results. Secondly, a parametric study has been carried out to study the influence of certain characteristic parameters of each of the specimens to be tested and their behavior with FRP active reinforcement. Specifically, the influence of the modulus of elasticity of the reinforcement, the stressing percentage of the active reinforcement, the load value in the test in the critical sections, the center of the span and the intermediate support were analyzed. A total of 9 beams have been modelled with different types of FRP reinforcement and different percentages of stressing force.

Due to the complex deformational behavior of cracked RC members, an effective way to ensure the fulfilment of the SLS is to limit the slenderness ratio l/d of the element. In this study, the deformation slenderness limit concept is generalized to incorporate crack width limitations. The proposed slenderness limits are compared with those derived from non-linear time-dependent analysis and also with those obtained using the EC2 method of deflections interpolation. Very good approximation and low scatter has been obtained showing that the proposed slenderness limits are a useful tool for performance-based design of RC structures., The financial support provided by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (MINECO) and the European Funds for Regional Development (FEDER), through the Research projects: BIA2015-64672-C4-1-R and BIA2017-84975-C2-2-P and through the Excellence network BIA2015-71484-REDT, Postprint (published version)

Se presentan los resultados de un estudio teórico y experimental de la resistencia a punzonamiento de placas sometidas a tracciones en su plano. Se han ensayado 10 losas de 1,65 x 1,65 x 0,12 metros, con dos cuantías diferentes de armadura, apoyadas en ocho puntos, sometidas a diversos niveles de tracción. Se observó que la carga última disminuye linealmente con la tracción aplicada, si bien, a partir de la plastificación de la armadura de flexión longitudinal, esta reducción es mayor. Las predicciones mediante modelos numéricos y mediante el modelo mecánico CCCM de resistencia a punzonamiento proporcionaron una excelente concordancia con los resultados experimentales., Los autores desean agradecer la financiación recibida del Ministerio de Ciencia e Innovación y de los Fondos Europeos de Desarrollo Regional (FEDER) a través del proyecto “Evaluación de la capacidad resistente frente a esfuerzos tangentes de estructuras de hormigón mediante modelos mecánicos para la extensión de su vida útil” BIA2015-64672-C4-1-R . Así mismo desean agradecer el apoyo del director del Laboratorio de Tecnología de Estructuras y Materiales de la UPC, de los técnicos y de los estudiantes de Master Magí Domingo y Laura Beltrán, quienes han contribuido a la realización de esta campaña experimental., Postprint (published version)

La utilització d'elements estructurals amb formigó pretensat són una alternativa àmpliament emprada en diversos tipus de solucions estructurals des de fa algunes dècades, això gràcies als seus múltiples avantatges en comparació amb les estructures convencionals de formigó armat, com ara la reducció de pes propi, la disminució de la relació cant/llum i per tant la possibilitat de la construcció d'elements més esvelts, el control més gran de la fissuració, entre altres avantatges, el converteixen en una alternativa rendible. Aquest treball es planteja fer una predicció del comportament de l'adherència de les barres de pretensat de FRP en estructures de formigó armat mitjançant la modelització numèrica d'assajos d'adherència, utilitzant un programari computacional que farà l'anàlisi del fenomen amb la teoria d'elements finits FEM. S'aprofundirà sobre la teoria existent que descriu tant les propietats físiques i mecàniques dels materials que cal analitzar, les normatives que apliquen i també els tipus d'assaigs que avui dia s'utilitzen per caracteritzar el comportament d'adherència. Els tendons de Polímers Reforçats amb Fibres FRP són una alternativa per als reforços de pretensat fa més de 30 anys. S'han realitzat múltiples investigacions i estudis entorn d'aquest material, però aquests no han estat decisius o concloents perquè es prengui com a solució elit al FRP. En els darrers anys les investigacions en el tema han augmentat de gran manera, ja que es pretén que el FRP sigui una alternativa viable, factible i segura com a reforç actiu del formigó i per això parteix de la caracterització de les propietats mecàniques del comportament dels tendons inclou l'adherència amb el formigó davant de la presència de sol·licitacions de càrrega. Aquest treball es planteja com a objectiu realitzar la modelització numèrica de l‟assaig d‟adherència ECADA, per determinar longituds d‟ancoratge., La utilización de elementos estructurales con hormigón pretensado son una alternativa ampliamente empleada en varios tipos de soluciones estructurales desde hace algunas décadas, esto gracias a sus múltiples ventajas en comparación a las estructuras convencionales de hormigón armado, tales como la reducción de peso propio, la disminución de la relación canto/luz y por ende la posibilidad de la construcción de elementos más esbeltos, el mayor control de la fisuración, entre otras ventajas, lo convierten en una alternativa rentable. El presente trabajo se plantea realizar una predicción del comportamiento de la adherencia de las barras de pretensado de FRP en estructuras de hormigón armado mediante la modelización numérica de ensayos de adherencia, utilizando un software computacional que realizará el análisis del fenómeno con la teoría de elementos finitos FEM. Se profundizará sobre la teoría existente que describe tanto las propiedades físicas y mecánicas de los materiales a analizar, las normativas que aplican y también los tipos de ensayos que hoy en día se utilizan para caracterizar el comportamiento de adherencia. Los tendones de Polímeros Reforzados con Fibras FRP son una alternativa para los refuerzos de pretensado hace más de 30 años. Se han realizado múltiples investigaciones y estudios entorno a este material, sin embargo, los mismos no han sido decisivos o concluyentes para que se tome como solución elite al FRP. En los últimos años las investigaciones en el tema han aumentado de gran manera, ya que se pretende que el FRP sea una alternativa viable, factible y segura como refuerzo activo del hormigón y para esto parte de la caracterización de las propiedades mecánicas del comportamiento de los tendones incluye la adherencia con el hormigón ante la presencia de solicitaciones de carga. Este trabajo se plantea como objetivo realizar la modelización numérica del ensayo de adherencia ECADA, para determinar longitudes de anclaje., The use of structural elements with prestressed concrete has been a widely used alternative in various types of structural solutions for several decades, thanks to its multiple advantages compared to conventional reinforced concrete structures, such as the reduction of its own weight, the reduction of the depth/span ratio and therefore the possibility of building slimmer elements, the greater control of cracking, among other advantages, make it a profitable alternative. The present work aims to make a prediction of the adherence behavior of FRP prestressed bars in reinforced concrete structures through numerical modeling of adherence tests, using computational software that will carry out the analysis of the phenomenon with the theory of finite elements. FEM. The existing theory that describes both the physical and mechanical properties of the materials to be analyzed, the regulations that apply and also the types of tests that are used today to characterize the adherence behavior will be deepened. FRP Fiber Reinforced Polymer tendons have been an alternative for prestressed reinforcements for more than 30 years. Multiple investigations and studies have been carried out around this material, however, they have not been decisive or conclusive for FRP to be taken as an elite solution. In recent years, research on the subject has increased greatly, since it is intended that FRP be a viable, feasible and safe alternative as active reinforcement of concrete and for this part of the characterization of the mechanical properties of the behavior of the tendons includes adherence with the concrete in the presence of load requests. The objective of this work is to carry out the numerical modeling of the ECADA adhesion test, to determine anchorage lengths.

To evaluate how the size effect affects the stresses developed along the compression chord in a beams subjected to shear forces, a simplified experimental program was developed on 50 prismatic specimens subjected to a splitting test. The studied parameters were: dimensions, slenderness, concrete compressive strength, and maximum aggregate size. To capture the post-peak behavior of the concrete, the load was introduced as a function of the crack width, through appropriate control algorithms. Digital Image Correlation (DIC) in a 2D configuration has also been used to accurately capture the formation, width and propagation of cracks to corroborate the experimental measurements., The financial support provided by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (MINECO) and the European Funds for Regional Development (FEDER), through the Research projects: BIA2015-64672-C4-1-R and BIA2017-84975-C2-2-P and through the Excellence network BIA2015-71484-REDT., Postprint (published version)

Se presentan los estudios llevados a cabo sobre el tablero de un puente de hormigón armado, construido en 1929 en Gelida (Barcelona) sobre el río Anoia, formado por 11 vanos isostáticos de 10,5 m de luz, con vigas sección en ¿, armadas con barras lisas levantadas y cercos. Se han realizado ensayos de cortante sobre vigas en T y de punzonamiento en la losa superior, así como predicciones teóricas de los resultados experimentales. La estructura ha mostrado gran resistencia frente a solicitaciones tangentes y gran rigidez, pese a la heterogeneidad del hormigón, del uso de barras lisas y de la presencia de corrosión local, satisfaciendo los requisitos de seguridad y aptitud al servicio establecidos en las normativas actuales., Este trabajo se ha desarrollado en el contexto del proyecto BIA2015-64672-C4-1-R, financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad de España. La Diputación de Barcelona, ha facilitado las vigas ensayadas, así como su corte, manipulación en obra y transporte al laboratorio. El equipo de la UPC agradece enormemente la colaboración de la ingeniera de la Diputación de Barcelona, Maria Josep Palau, de los ingenieros de la empresa constructora Pasquina y de la Dirección de Obra, Sergi Font y José Escudero, entre otros, por su inmensa ayuda, así como a los técnicos del Laboratorio de Tecnología de Estructuras y Materiales de la UPC, Carlos Hurtado, Jordi Cabrerizo y Robert McAloon, por su dedicación y entrega. Finalmente, se agradece a los estudiantes Felipe Baba, Alberto Sarmiento y Raúl Salinas quienes han desarrollado su tesis de Máster en el contexto de este proyecto., Postprint (published version)

En el marc d'un projecte de recerca sobre elements pretesats amb barres de polímers reforçats amb fibres es pretén estudiar la resposta a flexió d'aquests elements mitjançant un programa experimental en el qual a més de la instrumentació convencional s'utilitzarà l'anàlisi d'imatges per a obtenir els desplaçaments i mapes de fissuració., En el marco de un proyecto de investigación sobre elementos pretensados ​​con barras de polímeros reforzados con fibras se pretende estudiar la respuesta a flexión de dichos elementos mediante un programa experimental en el que además de la instrumentación convencional se utilizará el análisis de imágenes para obtener los desplazamientos y mapas de fisuración., Within the framework of a research project on prestressed elements with fibre-reinforced polymer bars, the aim is to study the flexural response of these elements by means of an experimental programme in which, in addition to conventional instrumentation, image analysis will be used to obtain displacements and crack maps

Aquest treball forma part d'un estudi experimental de recerca anomenat Straduravius per analitzar la resposta estructural d'elements de hormigó pretensat d'alta resistència utilitzant FRP com a armadura activa, per establir les bases per al projecte i la construcció d'estructures molt durables en ambients agressius. On es resumeixen les campanyes experimentals que s'han fet a la data per calcular la longitud d'ancoratge de barres convencionals d'acer i que va portar a desenvolupar una campanya experimental prèvia amb armadures pretesades de FRP, que inclou assaigs de tracció i adherència de les barres pretesades i sense pretensar. Mitjançant aquesta campanya, es van determinar les característiques del material i es va obtenir el comportament adherent de les armadures passives i actives de FRP., Este trabajo forma parte de un estudio experimental para analizar la respuesta estructural de elementos de hormigón pretensado de alta resistencia utilizando FRP como armadura activa, a fin de establecer las bases para el proyecto y construcción de estructuras altamente durables en ambientes agresivos. Donde se resumen las campañas experimentales que se han realizado a la fecha para calcular la longitud de anclaje de barras convencionales de acero y que llevó a desarrollar una campaña experimental previa con armaduras pretensadas de FRP, que incluía ensayos de tracción y adherencia de las barras pretensadas y sin pretensar. Mediante esta campaña, se determinaron las características del material y se obtuvo el comportamiento adherente de las armaduras pasivas y activas de FRP., This work is part of an experimental research study called Straduravius to analyze the structural response of high strength prestressed concrete elements using FRP as active reinforcement, in order to establish the basis for the design and construction of highly durable structures in aggressive environments. It summarizes the experimental campaigns that have been carried out to date to calculate the anchorage length of conventional steel bars and led to the development of a previous experimental campaign with prestressed FRP reinforcement, which included tensile and adhesion tests of prestressed and non-prestressed bars. Through this campaign, the characteristics of the material were determined and the adherent behavior of the passive and active FRP reinforcements was obtained.

El proyecto de investigación Straduravius, financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación de España, estudia la aplicación de materiales de construcción avanzados en estructuras de hormigón de altas prestaciones. Las barras de fibras reforzadas con polímeros (FRP) ofrecen una alternativa prometedora a los tendones de acero en hormigón pretensado. Sus ventajas son, una alta durabilidad y resistencia a la tracción, manteniendo un módulo de elasticidad comparablemente alto. La adherencia entre armadura y hormigón, en hormigón pretensado depende considerablemente del fenómeno llamado efecto Hoyer. Esto se debe a la expansión lateral del material cuando se somete a carga, produciendo que el diámetro de los tendones pretensados aumente y las propiedades de unión mejoren. Por el contrario esto limita el diseño, por lo tanto una comprensión fundamental del sistema de adherencia es vital para un diseño seguro. Esta tesis se fundamenta en una revisión bibliográfica exhaustiva, donde se resumen los hallazgos y fórmulas para calcular la longitud de anclaje de los tendones de FRP. Sigue la directriz de la normativa 440.4R-04 del American Concrete Institute (ACI) para pruebas de materiales FRP, mediante ensayos de tracción y extracción de la barra. Se determinaron las características del material y se definió un comportamiento sobre la adherencia. Esto con base en la prueba del prisma ECADA, que cuantifica la transferencia y la longitud de la unión por flexión de los tendones de FRP. El estudio experimental se ejecuta con barras de alta resistencia CFRP Carbopree®, barras GFRP Glasspree® FL E46 y un nuevo tipo de barra de fibra de vidrio con una resina termoplástica (TGFRP). El comportamiento elástico-lineal del material y su falla frágil se verificó por los ensayos de tracción. El módulo de elasticidad medido es superior a los definidos por el fabricante. Las demás características del material no pudieron verificarse, pero todas excedían el valor de diseño del 60 % del val, The Straduravius research project, funded by the Spanish Ministry of Science and Innovation, studies the application of advanced construction materials in high- performance concrete structures. Fibre-reinforced polymer (FRP) bars offer a promising alternative to steel tendons in prestressed concrete. Their advantages lie in a high durability and high tensile strength while maintaining a comparably high modulus of elasticity. In prestressed concrete the bond between the reinforcement and the concrete differs from the bond in conventional reinforced concrete. Due to the lateral expansion of a material when subjected to load, the diameter of pre-tensioned tendons increases towards the end of a prestressed member. This so-called Hoyer effect increases the bond properties, but also elicits design limitations. The fundamental understanding of the bond is therefore important for a safe design. This thesis is based on a well-founded literature review, that summarizes the most important findings and formulas to calculate the anchorage length of FRP prestress tendons. Following the American Concrete Institute (ACI) 440.4R-04 guideline for FRP material testing, tensile and Pull-Out Tests are performed. The material characteristics are determined and statements about the bond performance are formulated. Based on the ECADA prism test, the transfer and flexural bond length of the FRP tendons are quantified. The experimental study is carried out with CFRP Carbopree® High Strength Rods, GFRP Glasspree® FL E46 Round Bars, and a new type of glass fibre bar with a thermoplastic resin (TGFRP). The conducted tensile tests can verify the linear-elastic material behaviour with a brittle failure. The measured modulus of elasticity is on the safe side, exceeding the expected values. The other material characteristics could not be verified but were all within the design value of 60 % of the ultimate value. The bond behaviour is found to be preferable to steel tendons because the mean bond st, Incoming

This paper presents a study of the shear capacity of reinforced concrete (RC) beams strengthened in shear with externally bonded (EB) fiber reinforced polymer (FRP) composites, based on the performance of existing published tests. The main objective of this study is to create a comprehensive overview of the performance of different shear strengthening configurations and the failure modes observed in experimental tests. In addition, the influence of the following parameters on the strengthening efficiency has been analyzed: shear span to depth ratio (a/d), existing steel transverse reinforcement ratio (ρsw), concrete strength (fck), size effect (d), longitudinal reinforcement ratio (ρsL), strengthening configurations, type of FRP: sheets or laminates (CFRP, GFRP), and FRP axial stiffness (AfEf)., This paper has been developed under the framework of the Research Projects “BIA2015‐64672‐C4‐1‐R” and “RTI2018‐097314‐BC21” funded by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (MINECO) and co‐funded by the European Regional Development Funds (ERDF). The authors would also like to thank the Cost Action TU1207 which funded a short term scientific mission of the second author in Lodz University of Technology., Peer Reviewed, Postprint (author's final draft)

Los procedimientos actuales de dimensionamiento a flexión de elementos de hormigón armado, basados en la comprobación de estado límite último (ELU), proporcionan suficiente resistencia para soportar las cargas de diseño con un canto reducido. Sin embargo, las dimensiones estrictas de la sección transversal y la cantidad de armadura calculada para satisfacer el ELU pueden ser insuficientes para evitar deformaciones excesivas que pueden producir daños en los elementos no estructurales, o para garantizar el control de la fisuración y satisfacer así, los requisitos de durabilidad, funcionalidad o estética.Debido a la complejidad asociada a un cálculo riguroso de las deformaciones y el ancho de fisura en elementos de hormigón armado a lo largo de su vida útil, una forma efectiva de garantizar la satisfacción del estado límite de servicio es mediante la limitación de la relación de esbeltez l/d del elemento. En el presente estudio, el concepto de esbeltez límite, utilizado anteriormente para el control de la deformación, se generaliza para incorporar las limitaciones de la abertura de fisura, en el marco del diseño estructural basado en prestaciones. Por ello, se derivan las ecuaciones para la esbeltez límite que incorporan los parámetros principales que influyen en el comportamiento de servicio de los elementos de hormigón armado, que son válidos para secciones transversales rectangulares en forma de I o T y para elementos simplemente apoyados o continuos. La fisuración y los efectos a largo plazo se explican a través de coeficientes simplificados derivados de la mecánica estructural y las observaciones experimentales.Las esbelteces límite propuestas, tanto para una carga aplicada constante como para una deformación en la armadura constante, se comparan con las obtenidos utilizando el procedimiento EC2 para el cálculo de deformaciones, basado en la integración de curvaturas. Se han obtenido buenos resultados en términos de errores y dispersión, lo que demuestra que las e, The financial support provided by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (MINECO) and the European Funds for Regional Development (FEDER), through the Research projects: BIA2015-64672-C4-1-R and BIA2017-84975-C2-2-P and through the Excellence network BIA2015-71484-REDT., Peer Reviewed, Postprint (published version)

El formigó expansiu és un material que incorpora diferents tipus d'addicions les quals poden generar un increment controlat de l'volum durant les primeres etapes de l'enduriment, per tal de generar una expansió inicial igual o lleugerament superior a la retracció per assecat. Durant l'etapa d'expansió, si el formigó es troba degudament restringit per un armat apropiat i / o condicions de contorn de l'element (suports, unions), el formigó experimentarà una certa precompressió causa de la restricció, la qual afectarà a tota la matriu en l'interior de l'estructura. Com a resultat, en el seu estat final d'equilibri, el formigó roman amb tensió nul·la o amb una lleugera tensió de compressió residual que impedeix que les sol·licitacions de tracció induïdes en el conglomerant superin la resistència a tracció de l'material, ajudant així a reduir la seva fissuració. Partint d'això, s'ha vist en la necessitat d'enfocar un estudi en l'efecte de l'addició a força de CaO com a agent expansiu en la fabricació de formigons reforçats amb fibres pretesat (HRF). L'objectiu d'aquesta investigació és determinar el percentatge d'addició òptima que permeti assolir nivells d'expansió i tensió capaços de generar una precompressió sobre l'estructura interna de l'formigó. Per a això, es va dividir a la campanya experimental en dues parts: la primera es va enfocar en la caracterització de l'material i la segona en l'avaluació de la resistència residual de l'formigó. Els resultats obtinguts dels assaigs mostren els valors d'expansió i tensió màxima aconseguits depenent de l'percentatge d'addició de calç en la dosificació. A més, es planteja un model analític que permet reproduir les corbes d'expansió teòriques amb les obtingudes experimentalment. Finalment, els resultats de l'assaig BCN per la resistència residual a tracció de l'formigó., El hormigón expansivo es un material que incorpora distintos tipos de adiciones las cuales pueden generar un incremento controlado del volumen durante las primeras etapas del endurecimiento, con el fin de generar una expansión inicial igual o ligeramente superior a la retracción por secado. Debido a sus numerosas ventajas, las aplicaciones de este hormigón incluyen la construcción de carreteras, pistas de aeropuertos, puentes, pavimentos industriales, etc. Durante la etapa de expansión, si el hormigón se encuentra debidamente restringido por un armado apropiado y/o condiciones de contorno del elemento (apoyos, uniones), el hormigón experimentará una cierta precompresión debido a la restricción, la cual afectará a toda la matriz en el interior de la estructura. Como resultado, en su estado final de equilibrio, el hormigón permanece con tensión nula o con una ligera tensión de compresión residual que impide que las solicitaciones de tracción inducidas en el conglomerante superen la resistencia a tracción del material, ayudando así a reducir su fisuración. Partiendo de ello, se ha visto en la necesidad de enfocar un estudio en el efecto de la adición a base de CaO como agente expansivo en la fabricación de hormigones reforzados con fibras pretensado (HRF). El objetivo de esta investigación es determinar el porcentaje de adición óptima que permita alcanzar niveles de expansión y tensión capaces de generar una precompresión sobre la estructura interna del hormigón. Para ello, se dividió a la campaña experimental en dos partes: la primera se enfocó en la caracterización del material y la segunda en la evaluación de la resistencia residual del hormigón. Los resultados obtenidos de los ensayos muestran los valores de expansión y tensión máxima alcanzados dependiendo del porcentaje de adición de cal en la dosificación. Además, se platea un modelo analítico que permite reproducir las curvas de expansión teóricas con las obtenidas experimentalmente. Finalmente, los resultados, Self-expansive concrete contains additions which actively causes volumetrical enlargement of concrete during its process of hardening, in order to generate an initial expansion equal to compensate shrinkage. Due to its numerous benefits, self-expansive concrete has been applied in the construction of highways, airport runways, bridges, industrial pavements, etc. During the expansion stage, if the concrete is properly restrained by an appropriate reinforcement and/or element’s boundary conditions (supports, joints), the concrete will experience a particular pre-compression strength, which will affect the entire structural matrix of the element. As a result, the concrete remains in zero stress or with a slight residual compressive stress, that prevent tensile forces induced in the concrete from exceeding the tensile strength of the material, therefore helping to reduce cracks. Consequently, it has seen the need to focus a study on the effect of the addition of CaO as an expanding agent in fiber reinforced concrete (HRF). The main contribution on this study focuses on determine the ideal percentage of addition that allows expansion levels and tension stresses capable of generating precompression on the internal structure of the concrete. For this, two experimental campaigns were carried out: the first focused on the characterization of material and the second on the assessment of residual tensile strength of the concrete. The results have shown that both expansion strain and tensile strength maximum values depend on lime contents in the dosage. In addition, an analytical model is proposed which allows to reproduce the theorical expansion curves with those obtained experimentally. Finally, the results in BCN test for HRF residual tensile strength show that the addition of CaO have a significantly influence on concrete behavior.

La present tesi, s'ha centrat en el desenvolupament d'un model de resistència a tallant de bigues pretensades amb armadures preteses de FRP, vàlid per a seccions rectangulars, T o I, amb o sense armadures transversals de FRP. Es tracta de l'adaptació d'un model desenvolupat a la UPC (Barcelona) i a la UIB (Mallorca) per esforç tallant en bigues, anomenat "Multi-action Shear Model (MASM)", que posteriorment va ser estès a bigues de formigó pretensat amb armadures d'acer i a bigues armades amb FRP. En aquesta tesi s'ha reformulat i verificat experimentalment el model per a bigues pretensades amb armadures d'acer, i s'ha adaptat al cas de pretesat amb armadures actives de FRP, tenint en compte els efectes de les seves propietats a la resistència a tallant. S'ha observat que l'adherència entre l’armadura de FRP i el formigó juga un paper determinant en la resistència a tallant. Això ha propiciat la realització d’una formulació per a identificar la ruptura deguda a una longitud d'ancoratge insuficient. Aquesta formulació s'ha verificat amb una sèrie d'assajos experimentals mencionats a la bibliografia, havent obtingut bona concordança en la tipologia de trencament i una bona precisió en les prediccions de la resistència, tot i les incerteses existents en aquest camp. D’altra banda, el model s’ha utilitzat per dur a terme una predicció dels assajos a tallant que es realitzaran en l'àmbit del projecte Straduravius., La presente tesis se ha centrado en el desarrollo de un modelo de resistencia a cortante de vigas pretensadas con armaduras pretesas con armaduras activas de FRP. Se trata de la adaptación de un modelo desarrollado en la UPC (Barcelona) y en la UIB (Mallorca) para cortante en vigas, llamado “Multi-action Shear Model (MASM)”, que posteriormente fue extendido a vigas de hormigón pretensado con armaduras de acero y a vigas armadas con FRP. En esta tesis se ha reformulado y verificado experimentalmente el modelo para piezas pretensadas con armaduras de acero y se ha adaptado a vigas pretensadas con barras de FRP como armadura activa, incluyendo los efectos de sus propiedades en la resistencia a cortante. Se ha observado que la adherencia entre el FRP y el hormigón juega un papel fundamental en la resistencia a cortante, lo cual ha dado lugar al desarrollo de una forma de identificar la rotura por insuficiente anclaje. Ello ha sido verificado con una serie de ensayos disponibles en la bibliografía, en los que se ha obtenido una buena concordancia en la forma de rotura y una buena precisión en las predicciones de la resistencia, a pesar de las incertidumbres en este campo. Por otra parte, el modelo ha sido utilizado para hacer una predicción de los ensayos que se realizarán en el ámbito del proyecto Straduravius, el Laboratorio de tecnología de estructuras y materiales de la UPC., The present Master’s thesis has focused on the development of a mathematical model of shear strength on prestressed pre-tensioned concrete beams, with FRP prestressing reinforcements, valid for rectangular, T and I sections, with or without transversal FRP reinforcements. This model is based on a previous one developed in the UPC and at the University of Balearic Islands (UIB), for the shear strength of steel reinforced concrete beams, named “Multi-action Shear Model (MASM)”, which was later extended to prestressed concrete beams with steel reinforcements and to RC beams using FRP as passive reinforcement. In this thesis, first the model has been reformulated and experimentally verified for prestressed concrete beams with steel reinforcement and, subsequently, has been adapted to beams with FRP active reinforcement, accounting for the effects of FRP’s properties on their shear strength. Moreover, it has been observed, that bond between FRP and concrete plays a relevant role in determining the shear strength. Therefore, a mathematical model to identify when such type of failure takes place, has been developed in this thesis. The model has been verified using the shear tests available in the literature, obtaining a good concordance on the failure mode and good precision on the strength predictions, even within the uncertainties of the field. In addition, the model has been used to predict the results of the shear tests to be performed within the scope of Straduravius project.

Les investigacions sobre l'ús d'armadures de FRP en elements estructurals es troba en desenvolupament i una de les àrees amb més incertesa en l'actualitat és el comportament a tallant de bigues isostàtiques de formigó pretesat amb armadures actives de FRP, l'estudi és l'objectiu principal d'aquest treball. Es realitza una revisió de l'abast dels models teòrics, normatives i guies de disseny disponibles, amb el propòsit de desenvolupar un model numèric d'elements finits amb la utilització de programari MIDAS FEA, que sigui capaç de reproduir el comportament a tallant d'aquest tipus de bigues, utilitzant models constitutius i hipòtesis basades en l'estudi bibliogràfic. El model numèric es valida amb assajos experimentals a tall de "3 punts" realitzats per Kueres [1]. Els resultats obtinguts en la validació mostren un error en la predicció de l'esforç tallant màxim de 2.77% i un mínim de 0,17%; mentre, la diferència màxima en comparació amb el desplaçament obtingut experimentalment és de 6 mm i la mínima de 0.33mm. A més, s'utilitza el model desenvolupat com una mena de laboratori virtual per predir els resultats de la futura campanya experimental desenvolupada per al projecte "Straduravius" per la Universitat Politècnica de Catalunya i es realitza un estudi paramètric que permeti analitzar els canvis en el comportament a tallant de bigues isostàtiques de formigó pretesat amb armadures actives de FRP pel que fa a la variació d'alguns paràmetres que es consideren influents., Las investigaciones sobre el uso de armaduras de FRP en elementos estructurales se encuentra en desarrollo y una de las áreas con mayor incertidumbre en la actualidad es el comportamiento a cortante de vigas isostáticas de hormigón pretensado con armaduras activas de FRP, cuyo estudio es el objetivo principal de este trabajo. Se realiza una revisión del alcance de los modelos teóricos, normativas y guías de diseño disponibles, con el propósito de desarrollar un modelo numérico de elementos finitos con la utilización del software MIDAS FEA, que sea capaz de reproducir el comportamiento a cortante de este tipo de vigas, utilizando modelos constitutivos e hipótesis basadas en el estudio bibliográfico. El modelo numérico se valida con ensayos experimentales a corte de “3 puntos” realizados por Kueres [1]. Los resultados obtenidos en la validación muestran un error en la predicción del esfuerzo cortante máximo de 2.77% y un mínimo de 0.17%; mientras, la diferencia máxima en comparación con el desplazamiento obtenido experimentalmente es de 6mm y la mínima de 0.33mm. Además, se utiliza el modelo desarrollado como una especie de laboratorio virtual para predecir los resultados de la futura campaña experimental desarrollada para el proyecto “Straduravius” por la Universidad Politécnica de Cataluña y se realiza un estudio paramétrico que permita analizar los cambios en el comportamiento a cortante de vigas isostáticas de hormigón pretensado con armaduras activas de FRP con respecto a la variación de algunos parámetros que se consideran influyentes., Research on the use of FRP reinforcement in structural elements is under development and one of the areas with the greatest uncertainty at present is the shear behavior of isostatic prestressed concrete beams with active FRP reinforcements, whose study is the main objective of this work. A review of the scope of the theoretical models, regulations and design guides available is carried out, in order to develop a numerical model of finite elements with the use of the MIDAS FEA software, which is capable of reproducing the shear behavior of this type of beams, using constitutive models and hypotheses based on the bibliographic study. The numerical model is validated with experimental shear tests at a “3 points” carried out by Kueres [2]. The results obtained in the validation show an error in the prediction of the maximum shear stress of 2.77% and a minimum of 0.17%; meanwhile, the maximum difference compared to the displacement obtained experimentally is 6mm and the minimum 0.33mm. In addition, the model developed as a kind of virtual laboratory is used to predict the results of the future experimental campaign developed for the " Straduravius " project by the UPC and a parametric study is carried out to analyze the changes in the behavior of shear of prestressed concrete isostatic beams with active FRP reinforcements with respect to the variation of some parameters that are considered influential.

Los métodos usados para la caracterización del mecanismo adherente hormigón -FRP son la experimentación con ensayos, la formulación teórica, y la modelización numérica. Sin embargo, hasta hoy en día, no se ha logrado encontrar la combinación ideal entre estos recursos que permita definir finalmente tal comportamiento; además de que usualmente la diversidad de conocimiento no es unánime y más bien es divergente. Por lo que se pretende aquí conseguir un método por el cual se unifiquen los diversos hallazgos existentes en la bibliografía, y se pueda al fin abordar adecuadamente el estudio del mecanismo de la armadura pretesa FRP y el hormigón., The methods used for the characterization of the bonding between concrete-FRP are the experimentation with tests, the theoretical formulation, and the numerical modeling. However, until today, it has not been possible to find the ideal combination between these resources that allows us to finally define such behavior; In addition, the diversity of knowledge is usually not unanimous and rather divergent. Therefore, the aim here is to achieve a method by which the various existing findings in the bibliography are unified, and the study of the mechanism of the FRP prestressed reinforcement and concrete can finally be adequately addressed., Els mètodes usats per a la caracterització de l'mecanisme adherent formigó -FRP són l'experimentació amb assajos, la formulació teòrica, i la modelització numèrica. No obstant això, fins avui dia, no s'ha aconseguit trobar la combinació ideal entre aquests recursos que permeti definir finalment aquest comportament; a més que usualment la diversitat de coneixement no és unànime i més aviat és divergent. Per la qual cosa, es pretén aquí aconseguir un mètode pel qual s'unifiquin les diverses troballes existents a la bibliografia, i es pugui a la fi abordar adequadament l'estudi de l'mecanisme de l'armadura Pretesa FRP i el formigó.

This is the peer reviewed version of the following article: [Fernández, PG, Marí, A, Oller, E. Punching‐shear strength of reinforced concrete slabs subjected to unidirectional in‐plane tensile forces. Structural Concrete. 2020; 1– 16. https://doi.org/10.1002/suco.202000112], which has been published in final form at https://doi.org/10.1002/suco.202000112. This article may be used for non-commercial purposes in accordance with Wiley Terms and Conditions for Self-Archiving., Some reinforced concrete slabs are subjected simultaneously to concentrated loads and unidirectional in‐plane tensile forces. This the case of the top slab of a box girder bridge where hogging bending moments take place at the intermediate supports. Then, the in‐plane tensile forces may reduce the punching‐shear strength under concentrated loads. This paper describes an experimental campaign carried out to investigate the effect of unidirectional in‐plane tensile forces on the punching‐shear strength of RC slabs. A total of, five slabs (1,650 × 1,650 × 120 mm), subjected to different levels of in‐plane tensile forces were tested under a concentrated load up to failure. As observed, the punching‐shear strength diminishes almost linearly as the tensile force increases, up to a certain point associated to concrete cracking. From that point on, the reduction of punching strength is larger since the tensile force at the crack must be resisted by the reinforcement, which yields prematurely., This work has been carried out within the framework of the research project BIA-2015-64672-C4-1-R, financed by the Ministry of Economy and Competitiveness (MINECO) of Spain, and with the invaluable help of the technicians and the director of the Structural Technology Laboratory of the Polytechnic University of Catalonia. The authors want also to thank Master students Magí Domingo and Laura Beltran who collaborated in the numerical predictions and execution of the tests, respectively., Peer Reviewed, Postprint (author's final draft)

When designing a structural strengthening solution, the influence of the previous state of the structure on the capacity of the strengthened structure must be evaluated. In addition, strengthening interventions may involve operations such as partial unloading of the structure, placement and removal of temporary shores, application of loads or pre-deformations, restoring of damaged reinforcement or spalled con-crete or constraining of lateral strains. Therefore, changes in the cross-section geometry and reinforcement, longitudinal scheme, support conditions, loads and state of stresses and strains, may take place. Furthermore, occurrence of phenomena producing a premature failure or a change in the failure mode, should be avoided. In order to account for such a large variety of causes and phenomena affecting the structural response, a nonlinear and time-dependent analysis model of 3D reinforced and prestressed concrete frames, capable of capturing different failure modes and taking into account the structural history, is described. The model has been verified with tests on strengthened structures available in the literature and has been applied to an actually remodeled structure, comparing the advantages and disadvantages of two different strengthening proposals, showing its capabilities to assess the efficiency of structural strengthening systems., This paper is dedicated to the memory of an extraordinary engineer and human being, Luis Ortega Basagoiti, who was an example and reference for structural engineers and researchers along his professional career. The works described in this paper have been developed in the framework of the following research projects funded by the Spanish Science and Technology Ministries and by the European Funds for Regional Development, ADRESS (BIA2009-11764), REHABCAR (IPT-370000-2010-029), HORVITAL (BIA2015-64672-C4-1-R) and STRADURAVIUS (RTI2018-097314-B-C21)., Peer Reviewed, Postprint (published version)