Investigation of glass-fibre-reinforced-polymer shells as formwork and reinforcement for concrete columns

Authors: Sheikh, Shamim A.; Jaffry, S A.D.; Cui, Ciyan

Source: Canadian Journal of Civil Engineering, Volume 34, Number 3, March 2007 , pp. 389-402(14)

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Abstract:

An investigation was conducted to study the behaviour of full-scale concrete-filled glass-fibre-reinforced-polymer (GFRP) shells under concentric compression. The main objective was to assess the suitability of prefabricated GFRP shells for stay-in-place formwork and confining reinforcement for columns. Seventeen columns, 356 mm in diameter and 1524 mm long were tested. The nominal target concrete compressive strength at 28 d was 30 MPa. Variables examined included number of GFRP layers, fibre orientation, and amount of longitudinal and lateral steel. Confinement by GFRP shells resulted in concrete response that displayed increased strength and associated strain followed by a ductile descending branch. Fibres in the longitudinal direction improved the load-carrying capacity of the columns, but the increase was less than the capacity of the fibres determined from the tension tests. Glass-fibre-reinforced-polymer shells also eliminate the need for closely spaced confinement steel, which should improve the quality of construction. In addition to ease of construction, GFRP shells provide protection against environmental effects, thus helping to reduce life cycle costs.Key words: columns, confinement, stay-in-place formwork, strength, ductility, energy capacity, earthquake, seismic resistance, lateral reinforcement, glass-fibre-reinforced-polymer (GFRP) shell.

Une étude a été réalisée à pleine échelle pour examiner le comportement d'enveloppes en polymère renforcé de fibres de verre (« GFRP ») remplies de béton sous compression concentrique. L'objectif principal était d'évaluer la possibilité d'utiliser des enveloppes « GFRP » préfabriquées comme coffrage permanent et renforcement de confinement de colonnes. Dix-sept colonnes de 356 mm de diamètre et de 1524 mm de longueur ont été mises à l'épreuve. La résistance nominale en compression cible du béton à 28 jours était de 30 MPa. Les variables examinées comprenaient le nombre de couches de « GFRP », l'orientation des fibres et la quantité d'acier longitudinal et latéral. Le confinement par des enveloppes « GFRP » a engendré une augmentation de la résistance et des déformations associées suivies d'une courbe descendante de la ductilité. Les fibres dans la direction longitudinale ont amélioré la capacité portante des colonnes mais l'augmentation était inférieure à la capacité des fibres déterminée lors des essais de traction. Les enveloppes « GFRP » ont également éliminé le besoin de barres d'acier de confinement rapprochées, ce qui devrait améliorer la qualité de construction. Les enveloppes « GFRP » fournissement également une protection contre les impacts de l'environnement en plus de faciliter la construction, aidant ainsi à réduire le coût du cycle de vie.Mots-clés : colonnes, confinement, coffrage permanent, résistance, ductilité, capacité énergétique, séisme, résistance sismique, armature latérale, enveloppe en polymère renforcé de fibres de verre (« GFRP »). [Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research article

Publication date: 2007-03-01

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Published since 1974, this monthly publication is the official journal of the Canadian Society for Civil Engineering. It contains articles on environmental engineering, hydrotechnical engineering, structure engineering, construction engineering, engineering mechanics, and engineering materials, and a history of civil engineering. Contributors include recognized researchers and practitioners in industry, government, and academe. New developments in engineering design and construction are also featured.
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