SlideShare ist ein Scribd-Unternehmen logo
1 von 11
Downloaden Sie, um offline zu lesen
INTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING 
Volume 2, No 1, 2011 
© Copyright 2010 All rights reserved Integrated Publishing services 

Research article 

ISSN   0976 – 4399 

Strengthening and rehabilitation of reinforced concrete beams with 
opening 
1 
2 
3 
Subhajit Mondal  , Bandyapadhya J.N  , Chandra Pal Gautam 
1, 3 ­ Post graduation Student, Civil Engineering Department 
2 – Professor, Civil Engineering Department, 
Indian Institute of Technology, Kharagpur, India 
suman.subhajit@gmail.com 

ABSTRACT 
In modern building construction opening in beams are more often used to provide passage for 
utility  duct  and  pipes.  As  a  result  storey  height  and  material  cost  can  be  reduced.  However 
providing  an  opening  in  the  beam  causes  crack  around  opening  reduces  stiffness  and  also 
leads to more complicated structural response. In this paper the use of Glass Fiber Reinforced 
Polymer  (GFRP)  to  strengthen  and  rehabilitate  are  discussed.  In  this  experiment  10  beams, 
one  solid  as  reference  beam  and  other  nine  beams  categorized  as  beams  with  openings, 
strengthened  beams  and  rehabilitated  beams  are tested.  The  effect of  FRP  on the  deflection 
pattern,  cracking,  strain  near  vicinity,  initial  crack  load,  and  ultimate  failure  load  are 
discussed.  This  investigation  may  help  the  designer  to  provide  sufficient  opening  in  the 
beams without reducing its carrying capacity furthermore, help to understand the behavior of 
retrofitted beams with openings. 
Keywords:  Reinforced  Concrete  Beam,  Rectangular  Opening,  GFRP,  Strengthening  and 
Rehabilitation 
1. Introduction 
An  opening  into  beams  changes  their  simple  behaviour  to  a  complex  one  and  it  will  cause 
serviceability  problem.  Cracks  that  develop  near  the  opening  seriously  reduce  the  load­ 
carrying capacity of the beams. Thus, it becomes necessary to study the effect of openings on 
the  beams  so  that  it  can  be  provided  as  structural  elements  without  compromising  their 
carrying  capacities.  Furthermore, the  effect of  opening  must  be  considered  in  the  designing 
process of beams with openings. 
Numerous  investigations  have  been  carried  out  on  beams  with  openings  to  predict  the 
behavior  of  beams,  crack  propagation,  effect of  opening  size  and  shapes,  on the other  hand 
Fiber  Reinforced  Polymer  (FRP)  can  play  a  major  role  in  strengthening  and  retrofitting  of 
strength deficient and degraded structures. 
1 
Opening  with  height  of  0.6  of  beam  depth  may  reduce  the  beam  capacity  by  75  percent  . 
Furthermore,  it  is  found  that  shear  failure  occurs  at  the  opening  chord  of  strengthened 
opening due to combination of shear failure of concrete and bond failure of FRP sheets glued 
to  the  concrete.  Experimental  investigations  using  fully  wrapped  shows  that  CFRP 
13 
substantially increase the shear capacity of beams without stirrups  . 

External  reinforcement  increases  the  ultimate  strength  from  60  to  150  percent  and  the 
9 
orientation  of  fibers  influences  the  shear  strength  contribution  ,  also  Flexural  strengthening
Received on July 2011 published on September 2011 

127 
Strengthening and rehabilitation of reinforced concrete beams with opening 
, 
Subhajit Mondal, J.N. Bandyapadhya  Chandra Pal Gautam 
10 
by FRP can induce shear failure  . Furthermore, shear strengthening of beams can change the 
5 
mode of failure  . 

Unfortunately  only  a  limited  number  of  investigations  have  been  carried  out  in  the  past  to 
establish  the  efficiency  of  GFRP  sheet  on  strengthening  and  retrofitting  of  beams  with 
openings.  Carbon  fiber  reinforced  polymer  (CFRP)  strengthening  of  beams  with  small 
1 
opening at shear zone can change their mode of failure  . 
In  this  research  GFRP  sheets  are  used  in  the  opening  zone  of  beams  to  strengthen  and 
rehabilitation. The aim of the study is to investigate the effect of opening on the load carrying 
capacity,  deflection  behavior  of  beams  with  different  size  of  opening,  strain  distribution  in 
the  vicinity  of  opening,  strengthened  the  beam  opening  and  the  efficiency  of  FRP  to 
increased  the  shear  capacity  of  damaged  beams  with  openings.  After  the  investigation  it  is 
found that GRFP can increase the carrying capacity effectively for small openings only and it 
is unable to increase the carrying capacity effectively for large openings. 
This paper will guide the user to use GFRP in a beam with opening and it will give the idea 
of  importance  of  GFRP  used  for  the  rehabilitation  of  damaged  beam.  Results  of  this 
experiment  may  guide  to  formulate  the  design  guide  lines  of  beams  with  openings  and 
strengthen and rehabilitated beams. 
2 Experimental program 
2.1 Experimental Set up 

Figure 1: Experimental Set up 

Figure 2: Reinforcement Details 

The  experimental  program  consists  of  ten  beams  of  which  one  beam  is  solid  having  no 
opening and the other nine  beams are divided  into three groups having three  beams  in each 
group. The sizes of the opening are 100 mm width x 100 mm in the first group of three beams, 
200 mm  x 100 mm  in the second group of three beams and 300  mm  x 100  mm  in the third 
group of three beams. OB1,  OB2 and OB3 are the first beam   each of the three groups with 
opening  and  without  any  GFRP  layer.  The  three  beams  SB1,  SB2 and  SB3 are  the  second 
beam  of  each  of  the  three  groups  with  opening  and  strengthened  with  isotropic  GFRP 
lamination at the opening zone. Similarly, RB1,  RB2 and RB3 are the third beam of each of 
the  three  groups  with  opening  and  rehabilitated with  GFRP  lamination  at  the  opening  zone 
after they  develop  initial  crack  in  the  absence  of  GFRP  lamination.  The  letters  O,  S  and  R 
represent  beams  with  openings,  strengthened  beams  and  rehabilitated  beams  respectively, 
while  the  numbers  1,  2  and  3  indicate  the  width  of  opening  100,  200  and  300  mm,
International Journal of Civil and Structural Engineering 
Volume 2 Issue 1 2011 

128 
Strengthening and rehabilitation of reinforced concrete beams with opening 
, 
Subhajit Mondal, J.N. Bandyapadhya  Chandra Pal Gautam 

respectively. The height of each opening is fixed at 100 mm. The opening is provided in the 
shear  zone  at  a  distance  of  200  mm  from  the  support.  The  reference  solid  beam  without 
opening is designated as RSB and has no number in the suffix. All ten beams are subjected to 
two point loads at an increment of 1 tone applied at a distance of one third of the span from 
the two supports. 
2.2 Materials properties 
The concrete mix used for all the beams is designed for a M30 with a water cement ratio of 
0.37.   Main  reinforcing  bars  of  Fe  415 of dia.  8 mm  at top  and  12  mm  at  bottom  are  used. 
Rectangular  closed  stirrups  of  6  mm  mild  steel  bars  although  except  in  the  opening  zone, 
where  ‘U’  shape  stirrups  are  used.  Glass  fiber  reinforced  polymer  of  thickness  0.32  mm  is 
used  for  strengthening  the  beams.  Epoxy  adhesive  is  used  to  attach  the  GFRP  to  the  beam 
surface. The resin is a 9:1 mixture of Araldite CY 230 and hardener HY­ 951.  Average cross 
sectional dimension of FRP along with epoxy is 0.94 x 26. 92 mm.  The property of FRP and 
Epoxy are presented in Table 1. Properties of GFRP are determined as per ASTM guidelines. 

Figure 3: Typical Load versus Deflection plot of FRP Sample 
Table 1: Properties of Material 
Material 

Young  Max. 
Modulus  Load 
(MPa) 
(N) 

GFRP 

3310 

1834 

Epoxy 

1242 

4075 

Tensile 
stress at 
Yield 
(MPa) 

Tensile 
Strain (%) 

63.23 

2.62 
1.09 

3. Experimental Results and Discussion

International Journal of Civil and Structural Engineering 
Volume 2 Issue 1 2011 

129 
Strengthening and rehabilitation of reinforced concrete beams with opening 
, 
Subhajit Mondal, J.N. Bandyapadhya  Chandra Pal Gautam 

Available  experimental  data  shows  that  shear  failure  of  FRP  strengthened  beams  are 
generally by two modes: first mode FRP ruptures and second mode debonding of FRP from 
concrete  surface.  Side­bonded  FRP  strips  fails  in  second  mode  only  and  also  most  of  the 
11 
beams with FRP U­jackets fails in second mode  .  Some beams strengthened by U jacketing 
4 
failed  due  to  FRP  rapture  .  Beams  with  FRP  wrapping  shows  the  failure  in  FRP  only.  To 
avoid  the  debonding  and  premature  failure  of  beams,  FRP  are  wrapped  around the  opening 
keeping at least 80 mm from the opening side. 
Table 2: Presentation of Test Result 
Beam 

RSB 
OB1 
OB2 
OB3 
SB1 
SB2 
SB3 
RB1 
RB2 
RB3 

Opening 
Size 
(W x H) 
(mm) 
­ 
100 x 100 
200 x 100 
300 x 100 
100 x 100 
200 x 100 
300 x 100 
100 x 100 
200 x 100 
300 x 100 

Concrete 
Strength 
(MPa) 

Initial 
Crack 
load (kN) 

Ultimate 
load 
(kN) 

44 
42 
42 
39 
45 
40 
41 
43 
42 
43 

86 
64 
62 
40 
62 
59 
60 
40 
61 
60 

156 
104 
96 
95 
126 
104 
98 
120 
105 
92 

Table 3:  Change in Strength and Mode of Failure 
Beam 

Ri 
(%) 

Ru 
(%) 

RSB 
­ 
­ 
OB1 
25 
33 
OB2 
28 
38 
OB3 
53 
39 
SB1 
29 
19 
SB2 
31 
33 
SB3 
30 
37 
RB1 
53 
23 
RB2 
29 
32 
RB3 
30 
41 
Strength of beams with openings: 

Gu 

Ru  ­ Ri 

Mode 
of failure 

­ 
7 
10 
­14 
­8 
2 
7 
­30 
3 
10 

Flexural 
Shear 
Shear 
Shear 
Shear 
Shear 
Shear 
Shear 
Shear 
Shear 

(%) 

­ 
­ 
­ 
­ 
21 
4 
3 
15 
9 
3 

As shown in the Figure 5, the strength and stiffness both reduced in the beams with openings. 
The  ultimate  loads  of  beams  with  openings  and  solid  beam  are  evaluated  to  find  out  the 
influence  of  opening  at  the  shear  zone.  It  can  be  seen  that  reduction  in  ultimate  load  (Ru) 
increased as the opening size increase and vary to 6 percent as we increase opening size for 
three  times.    For  the  initial  crack  load  the  variation  is  28%  as  we  increase  the  opening  for 
three times. The Figure 4(a), 4(b) and 4 (c) shows the ultimate failure pattern of solid beam
International Journal of Civil and Structural Engineering 
Volume 2 Issue 1 2011 

130 
Strengthening and rehabilitation of reinforced concrete beams with opening 
, 
Subhajit Mondal, J.N. Bandyapadhya  Chandra Pal Gautam 

and beam with opening. The column six of Table 3 indicates the failure pattern of solid beam 
and beam with opening. The failure mode changes due to small size opening also. This shows 
an important difference in behavior of solid beam and beam with opening. 

Figure 4: Crack patterns of Beam (a) RSB (b) OB1 (c) OB2 (d) SB1 (e) SB3 

Figure 5: Load versus Deflection at Central Point of Beam 

Strength of solid beams 
As shown in the Figure 6, strength of the strengthened beam increase for small opening. The 
beams with large opening do not show much effectiveness. The Table 3, show the strength of 
strengthen  beam  increased  21  percent  for  the  beam  with  small  opening  only.  Increase  in 
strength  for  large  opening  varying  three to  four  percent.  For  such  cases  the  GFRP  does  not
International Journal of Civil and Structural Engineering 
Volume 2 Issue 1 2011 

131 
Strengthening and rehabilitation of reinforced concrete beams with opening 
, 
Subhajit Mondal, J.N. Bandyapadhya  Chandra Pal Gautam 

show  much  effectiveness.  All  the  three  strengthened  beams  fails  due  failure  at  shear.    The 
Single  layer GFRP  increased the  load carrying capacity  but  it is  not effective to change the 
failure  pattern.  Table  3,  indicates  the  failure  pattern  of  solid  beam  and  beam  with  opening. 
The Figure 4(d) and 4(e) shows failure pattern of strengthened beam. 

Figure 6: Load versus Deflection at Central Point of Beam 
Strength of rehabilitated beam 
As  mentioned  earlier  the  three  strengthened  beams  are  wrapped  with  FRP  layer  before 
applying any load on them. The respective loads at initial crack and ultimate failure load (Wi 
and Wu  ) as obtained from the experimental investigation are furnished in Table 2 and table 3. 
The gain in  strength of strengthened  beam  is calculated as [(strength of strengthened  beams 
with openings – strength of beams with same opening without FRP layer) / (strength of beam 
with opening without FRP layer.)]. Figure 7 shows the load versus deflection of rehabilitated 
beam. 
It is seen that Ri  and Ru  are progressively increasing except for the Ri  value of SB3, such a 
trend  of  monotonic  increase  of  both  Ri  and  Ru  values  indicates  the  increasing  influence  of 
opening size of three beams. It is conjectured that human error of noting the value of Wi  in 
case of SB3 is the main reason of deviation from the normal trend. 
It  is  worth  mentioning  that  all  the  three  beams  have  the  initial  crack  at  the  flexural  zone 
though  they  fail  in  shear  ultimately.  The  increasing  value  of  (Ru  ­  Ri) from  ­8.7  to  6.95 
indicates  the  effect  of  opening  prominently.  While  at  the  smallest  opening  this  value  is 
negative  indicating  lower value of Ru  than the corresponding value of Ri .  Further the  lower 
value  of  Ru  of  SB1  is  due  to  the  value  of  ultimate  strength  of  SB1  closed  to  that  of  solid 
beam. This shows the effectiveness of wrapping in case of small opening. 
The  effect  of  wrapping  as  observed  from  the  calculated  Gu  values  are  seen  to  be  the 
maximum of 21.15% for the SB1 having smallest opening size. The gain abruptly decreases 
to 4.16% and 3.15% respectively for SB2 and SB3 clearly reflecting the influence of bigger 
opening in such gains.

International Journal of Civil and Structural Engineering 
Volume 2 Issue 1 2011 

132 
Strengthening and rehabilitation of reinforced concrete beams with opening 
, 
Subhajit Mondal, J.N. Bandyapadhya  Chandra Pal Gautam 

Figure 7: Load versus Deflection at Central Point of Beam 
Deflection Pattern of Beams with Openings 
Figure  8,  shows  a  typical  deflection  curve  of  all  three  beams  with  openings.  It  is  observed 
that solid beam (SB) undergoes less deformation than beams with openings (OB1, OB2 and 
OB3) as shown in Figure 5. The deflections of beams OB1,  OB2 and OB3 are more both near 
the opening and at the mid span. 
A  comparative  study  of  the  location  of  maximum  deflection  of  the  solid  beam  and  beams 
with openings shows that location of the maximum deflection of beams with openings shifts 
from the mid span (location of maximum deflection of the solid beam) to a point which is in 
between centre of the beam and centre of opening. The beam with FRP wrapping shows more 
deflection  at  middle  point  than  those  at  other  two  points.  This  indicates  that  due  to  FRP 
wrapping, flexural stiffness and the shear resistance of beams with openings increase. 

Figure 8: Typical Deflection of Beam with Opening 
Ultimate load versus opening size 
Figure 9, shows the ultimate load with increasing opening of the three category of beams viz., 
beams  with  openings  only,  strengtehned  beams  and  rehabilitated  beams.It  is  observed  that 
solid beam carried an ultimate load of 156 kN. While all the beams carry arounnd 100 kN for 
the opening size of 200  mm to 300 mm. For opening upto 100 m strengthened  beam caries 
maximum load of 126 kN followed by rehabilitated beams  (120 kN) and finally beams with 
100 opening nearly 100 kN.

International Journal of Civil and Structural Engineering 
Volume 2 Issue 1 2011 

133 
Strengthening and rehabilitation of reinforced concrete beams with opening 
, 
Subhajit Mondal, J.N. Bandyapadhya  Chandra Pal Gautam 

Figure 9: Variation of Ultimate Load with  Opening Width 

Failure of Beams 
In  these  experimental  investigation  four  types  of  beams  are  tested  viz.  solid  beam,  beams 
with  openings,  strengthened  beams  and  rehabilitated  beams.  It  is  worth  mentioning  that the 
reference solid beam fails in flexure where as other three types of beams have shear failure in 
all the cases. Figure 4 presents the failure patterns of OB1, OB2, SB1 and SB3 respectively. 
The OB2 beam develops diagonal  cracks at the top and bottom corners around the opening. 
With the propagation of these cracks the beam finally fails in shear (Figure 4(c)). In case of 
strengthened beams diagonal cracks also developed in the top and bottom corners around the 
opening  though  the  beams  are  wrapped  with  FRP  layer.  This  FRP  layer  have  a  confining 
effect  which  helps  to  increase  the  failure  load  to  some  extent  however  this  beams  also 
displays  debonding  of  FRP  layer    leading  to  their  tearing  along  the  diagonal  cracks  and 
beams finally fails in shear. 
Contribution of GFRP in Shear Strengthening 
Existing research on beam with opening show that shear force carried by the bottom chord Vb 
(Kennedy et al. (1992)) 
Ab I b 
V 
b 
=
V 
Ab I b +  At I t 
Where 
= Cross­sectional areas of bottom and top chords. 
=  bw  x hb 
Atw  =    bw  x  ht, 
Moments  of  inertia  of  top  and  bottom  chords,  about  centroidal  axes 
respectively. V= Total shear force, 
=Shear force at bottom chord and top chord 
Now shear force carried by top chord will be Vt , where 
Vt = V­ Vb 
Now  for  strengthened  and  rehabilitated  beam  the  shear  force  carried  by  GFRP  Vgfrp,  where 
Vgfrp = Total shear force – (Vb  + Vt)).
International Journal of Civil and Structural Engineering 
Volume 2 Issue 1 2011 

134 
Strengthening and rehabilitation of reinforced concrete beams with opening 
, 
Subhajit Mondal, J.N. Bandyapadhya  Chandra Pal Gautam 

Therefore,  this  experiment  may  lead  to  calculate  the  shear  capacity  of  the  beam  and  to 
understand the contribution of GFRP to strengthened and rehabilitated the beam with opening. 
From  this  investigation  it  is  found  that  GFRP  contributes  significantly  for  in  shear 
strengthening  for beam  with small opening only  for both cases strengthen and rehabilitated. 
Efficiency of GFRP for rehabilitated is less than strengthened beam. 
4. Conclusion 
The  following  conclusions  are  derived  on  the  basis  of  testing  of  one  solid  beam  and  three 
beams with one opening in the shear zone. 
(i)  FRP  wrapping  around  the  opening  of  the  beams  with  200  and  300  opening  width, 
shows initial cracks in flexural zone instead of cracks near the opening. 
(ii) FRP can be used to strengthen and rehabilitate the beams with small opening only. 
(iii)FRP does not show the same efficiency for strengthened and rehabilitated beams. 
(iv)Beams  with  FRP  wrapping  displays  debonding  of  FRP  layer  leading  to their tearing 
along the diagonal cracks. 
(v)  The reduction in initial crack load (Ri) is much influenced with size of opening. 
(vi) Reductions in ultimate load carrying capacity (Ru) are not much influenced with the 
size of the opening in a range in between 200 mm and 300 mm. 
(vii) 

Beams with larger opening the failure are governed by the opening size. FRP does 
not increase the ultimate load carrying capacity of these beams. 

(viii)  The beams with openings only shows the maximum deflection at a point which is 
in  between  the  middle  point  of  beam  and  middle  point  of  opening  instead  of 
maximum deflection at central point of  solid beam. 
(ix)An  un­strengthened  beam  with100  mm  opening  width  and  with  a  height of  0.38 the 
beam depth reduce the beam capacity by 33%. 
(x) An un­strengthened  beam opening with 100  mm  opening height and with a width of 
0.15 the beam length reduces the beam capacity by 39%. 
Further  a  large  number  of  researches  are  required  to  understand  the  FPP  strengthening 
technique  for  beam  with  large  opening,  rehabilitation  of  beam  using  FRP  and  also  to 
understand their failure mechanism.

International Journal of Civil and Structural Engineering 
Volume 2 Issue 1 2011 

135 
Strengthening and rehabilitation of reinforced concrete beams with opening 
, 
Subhajit Mondal, J.N. Bandyapadhya  Chandra Pal Gautam 

Acknowledgement 
This  study  was  conducted  at  Structural  Engineering  Laboratory,  Department  of  Civil 
Engineering, Indian Institute of Technology, Kharagpur (India) and I would like to thank the 
members in the laboratory for providing assistance in specimen fabrication and testing. 
5. References 
1.  Abadlla,  H.  A.,  Torkey,  A.  M.,  Haggag,  H.  A.  and  Abu­Amira,  A.  F.  (2003)”Design 
against  cracking  at  opening  in  reinforced  concrete  beams  strengthened  with  composite 
sheets.” Journal of Composite Structures (Elsevier Ltd.), 60(2), pp 197­204. 
2. ASTM D7565, Guide lines for Tensile test FRP. 
3.  Chaallal,  A.,  Nollet,  M.  J.  and  Perranton.  (1998)  “Shear  strengthening  for  beams  by 
externally bonded side CFRP strips.” Journal of Composite Construction, 2(2), pp 111­ 113. 
4. Chajes, M. J., Janusz, T. F., Mertz, D. R., Thomson, T. A. Jr. and Finch, W.W. Jr.(1995) 
“Shear  strengthening  of  reinforced  concrete  beams  using  externally  applied  composite 
fabrics.” Structural Journal (ACI), 92(3), pp 295­303. 
5.Collins,  F.  and  Ropper,  H.(1990)  Laboratory  investigation  of  shear  repair  of  reinforced 
concrete beams loaded in flexure, Materials Journal (ACI), 97(2), pp 149­159. 
6.  IS:  102621982  Recommended  Guidelines  for  Concrete  Mix  Design—Bureau  ofIndian 
Standards, New Delhi. 
7. IS: 4562000, Plain and Reinforced Concrete—Code of Practice—Bureau of Indian 
Standards, New Delhi.. 
8. J.G. Teng, J.F. Cher, S.T. Smith, FRP – strengthened RC structure by Lam Publishers John 
Wiley and Sons, Ltd. 
9.  Kennedy,  J.B.  and  Abdalla,  H.A.,  (1992)  “Static  response  of  prestressed  girders  with 
openings, Journal of Structural Engg.” ASCE, 118(2),  pp 488–504. 
10. Michel, J. Chajes, Ted. F. Januszka, Dennis,  R. Maertz, Theodore, A., Thomson Jr. and 
Willam,  W.  Finch  Jr.,(1995)  “Shear  strengthening  of  reinforced  concrete  beams  using 
externally applied composite fabrics” Structural Journal (ACI), 2(3), pp  295­303. 
11.  Talgstan  B.,  (1996)”Plate  bonding,  strengthening  of  existing  concrete  structures  with 
epoxy  bonded  plates  of  steel  or  fibre  reinforced  plastics,  International  Journal  of  Fracture” 
82, pp 253­266. 
12. Teng, J. G, Lam, L. and Chen, J. F.,(2004) ”Shear strengthening of RC beams with FRP 
composites”, New Materials in Construction (Wiley Interscience),6(3), pp 173–184. 
13.  Triantafillou,  T.C.,  (1998)  “Shear  strengthening  of  reinforced  concrete  beams  using 
epoxy­bonded FRP composites”, ACI Structural Journal,  95(2), pp 107–15.

International Journal of Civil and Structural Engineering 
Volume 2 Issue 1 2011 

136 
Strengthening and rehabilitation of reinforced concrete beams with opening 
, 
Subhajit Mondal, J.N. Bandyapadhya  Chandra Pal Gautam 

14.  Uji,  K.(1992)  “Improving  shear  capacity  of  existing  reinforced  concrete  member  by 
applying carbon fiber sheets”, Transaction of Japan Concrete Institute, 14,  pp 253­266.

International Journal of Civil and Structural Engineering 
Volume 2 Issue 1 2011 

137 

Weitere ähnliche Inhalte

Was ist angesagt?

CompositesGlobalSpecialProject2-15PDF
CompositesGlobalSpecialProject2-15PDFCompositesGlobalSpecialProject2-15PDF
CompositesGlobalSpecialProject2-15PDF
Steven Behrens
 
Review on analytical study on strengthening of beam by frp
Review on analytical study on strengthening of beam by frpReview on analytical study on strengthening of beam by frp
Review on analytical study on strengthening of beam by frp
eSAT Journals
 
Retrofitting of Beam-Column Joint using Carbon Fibre Reinforced Polymer and G...
Retrofitting of Beam-Column Joint using Carbon Fibre Reinforced Polymer and G...Retrofitting of Beam-Column Joint using Carbon Fibre Reinforced Polymer and G...
Retrofitting of Beam-Column Joint using Carbon Fibre Reinforced Polymer and G...
Satyam Vijay Bhosale
 

Was ist angesagt? (20)

Strengthening Of Beams for flexure Using FRP
Strengthening Of Beams  for flexure Using FRPStrengthening Of Beams  for flexure Using FRP
Strengthening Of Beams for flexure Using FRP
 
Repair and Retrofit on Beam and Column Joints
Repair and Retrofit on Beam and Column JointsRepair and Retrofit on Beam and Column Joints
Repair and Retrofit on Beam and Column Joints
 
CompositesGlobalSpecialProject2-15PDF
CompositesGlobalSpecialProject2-15PDFCompositesGlobalSpecialProject2-15PDF
CompositesGlobalSpecialProject2-15PDF
 
Strengthening of rc beams using prestressed fiber reinforced polymers – a review
Strengthening of rc beams using prestressed fiber reinforced polymers – a reviewStrengthening of rc beams using prestressed fiber reinforced polymers – a review
Strengthening of rc beams using prestressed fiber reinforced polymers – a review
 
Seismic retrofitting using fiber reinforced polymer (frp
Seismic retrofitting using fiber reinforced polymer (frpSeismic retrofitting using fiber reinforced polymer (frp
Seismic retrofitting using fiber reinforced polymer (frp
 
Retrofitting and Strengthening of Damaged Reinforced Concrete Columns Using S...
Retrofitting and Strengthening of Damaged Reinforced Concrete Columns Using S...Retrofitting and Strengthening of Damaged Reinforced Concrete Columns Using S...
Retrofitting and Strengthening of Damaged Reinforced Concrete Columns Using S...
 
Review on analytical study on strengthening of beam by frp
Review on analytical study on strengthening of beam by frpReview on analytical study on strengthening of beam by frp
Review on analytical study on strengthening of beam by frp
 
Fibre Reinforced Polymer
Fibre Reinforced PolymerFibre Reinforced Polymer
Fibre Reinforced Polymer
 
STRENGTHENING OF RC BEAMS USING FRP SHEET
STRENGTHENING OF RC BEAMS USING FRP SHEETSTRENGTHENING OF RC BEAMS USING FRP SHEET
STRENGTHENING OF RC BEAMS USING FRP SHEET
 
Retrofitting Using FRP Laminates
Retrofitting Using FRP LaminatesRetrofitting Using FRP Laminates
Retrofitting Using FRP Laminates
 
CFRP Strengthening of Concrete Beam Shear Cracks
CFRP Strengthening of Concrete Beam Shear CracksCFRP Strengthening of Concrete Beam Shear Cracks
CFRP Strengthening of Concrete Beam Shear Cracks
 
State-of-the-art review of FRP strengthened RC slabs
State-of-the-art review of FRP strengthened RC slabsState-of-the-art review of FRP strengthened RC slabs
State-of-the-art review of FRP strengthened RC slabs
 
Retrofitting of RC Beam Column Joint
Retrofitting of RC Beam Column JointRetrofitting of RC Beam Column Joint
Retrofitting of RC Beam Column Joint
 
retrofitting
retrofittingretrofitting
retrofitting
 
Design strengthening of beams slabs with carbon (fiber) FRP تصميم تقوية الج...
Design strengthening of beams  slabs with carbon (fiber) FRP  تصميم تقوية الج...Design strengthening of beams  slabs with carbon (fiber) FRP  تصميم تقوية الج...
Design strengthening of beams slabs with carbon (fiber) FRP تصميم تقوية الج...
 
Capacity of strengthened Reinforced concrete columns
Capacity of strengthened Reinforced concrete columnsCapacity of strengthened Reinforced concrete columns
Capacity of strengthened Reinforced concrete columns
 
Tabs ppt
Tabs pptTabs ppt
Tabs ppt
 
Retrofitting of Beam-Column Joint using Carbon Fibre Reinforced Polymer and G...
Retrofitting of Beam-Column Joint using Carbon Fibre Reinforced Polymer and G...Retrofitting of Beam-Column Joint using Carbon Fibre Reinforced Polymer and G...
Retrofitting of Beam-Column Joint using Carbon Fibre Reinforced Polymer and G...
 
Strengthening of RC Arches
Strengthening of RC ArchesStrengthening of RC Arches
Strengthening of RC Arches
 
Fiber Reinforced Composites - An Overview.ppt
Fiber Reinforced Composites - An Overview.pptFiber Reinforced Composites - An Overview.ppt
Fiber Reinforced Composites - An Overview.ppt
 

Andere mochten auch

Paper " STRUT-AND-TIE MODEL AND 3-D NONLINEAR FINITE ELEMENT ANALYSIS FOR THE...
Paper " STRUT-AND-TIE MODEL AND 3-D NONLINEAR FINITE ELEMENT ANALYSIS FOR THE...Paper " STRUT-AND-TIE MODEL AND 3-D NONLINEAR FINITE ELEMENT ANALYSIS FOR THE...
Paper " STRUT-AND-TIE MODEL AND 3-D NONLINEAR FINITE ELEMENT ANALYSIS FOR THE...
Waleed E. El-Demerdash
 
Concrete Pavement Rehabilitation Method
Concrete Pavement Rehabilitation MethodConcrete Pavement Rehabilitation Method
Concrete Pavement Rehabilitation Method
Denish Sonani, CMIT
 
reinforced concrete design 1
reinforced concrete design 1reinforced concrete design 1
reinforced concrete design 1
Alemu Workeneh
 
WPS-PQR (welding-pengelasan)
WPS-PQR (welding-pengelasan)WPS-PQR (welding-pengelasan)
WPS-PQR (welding-pengelasan)
Abrianto Akuan
 

Andere mochten auch (18)

Paper " STRUT-AND-TIE MODEL AND 3-D NONLINEAR FINITE ELEMENT ANALYSIS FOR THE...
Paper " STRUT-AND-TIE MODEL AND 3-D NONLINEAR FINITE ELEMENT ANALYSIS FOR THE...Paper " STRUT-AND-TIE MODEL AND 3-D NONLINEAR FINITE ELEMENT ANALYSIS FOR THE...
Paper " STRUT-AND-TIE MODEL AND 3-D NONLINEAR FINITE ELEMENT ANALYSIS FOR THE...
 
Behavior of RC Shallow and Deep Beams with Openings Via the Strut-and-Tie Mod...
Behavior of RC Shallow and Deep Beams with Openings Via the Strut-and-Tie Mod...Behavior of RC Shallow and Deep Beams with Openings Via the Strut-and-Tie Mod...
Behavior of RC Shallow and Deep Beams with Openings Via the Strut-and-Tie Mod...
 
Astec Concrete Roof Rehabilitation Project
Astec Concrete Roof Rehabilitation ProjectAstec Concrete Roof Rehabilitation Project
Astec Concrete Roof Rehabilitation Project
 
CoCo Tool Kit and workshop with Nordhelse network
CoCo Tool Kit and workshop with Nordhelse networkCoCo Tool Kit and workshop with Nordhelse network
CoCo Tool Kit and workshop with Nordhelse network
 
Pipeline repair techniques
Pipeline repair techniquesPipeline repair techniques
Pipeline repair techniques
 
Concrete Pavement Rehabilitation Method
Concrete Pavement Rehabilitation MethodConcrete Pavement Rehabilitation Method
Concrete Pavement Rehabilitation Method
 
Rigid pavement distress
Rigid pavement distress Rigid pavement distress
Rigid pavement distress
 
Asme viii Div. 1 presentation rev.0
Asme viii Div. 1  presentation   rev.0Asme viii Div. 1  presentation   rev.0
Asme viii Div. 1 presentation rev.0
 
Asme sec. ix bkr - 051010
Asme sec. ix   bkr - 051010Asme sec. ix   bkr - 051010
Asme sec. ix bkr - 051010
 
How to Qualify a Welding Procedure
How to Qualify a Welding ProcedureHow to Qualify a Welding Procedure
How to Qualify a Welding Procedure
 
Welding qualification a
Welding qualification aWelding qualification a
Welding qualification a
 
Welders qualification
Welders qualificationWelders qualification
Welders qualification
 
Chapter 4 repair, rehabilitation & retrofiiting
Chapter 4 repair, rehabilitation & retrofiitingChapter 4 repair, rehabilitation & retrofiiting
Chapter 4 repair, rehabilitation & retrofiiting
 
Guide to understanding welding procedure specification (wps
Guide to understanding welding procedure specification (wpsGuide to understanding welding procedure specification (wps
Guide to understanding welding procedure specification (wps
 
Procedure qualification
Procedure qualificationProcedure qualification
Procedure qualification
 
reinforced concrete design 1
reinforced concrete design 1reinforced concrete design 1
reinforced concrete design 1
 
WPS-PQR (welding-pengelasan)
WPS-PQR (welding-pengelasan)WPS-PQR (welding-pengelasan)
WPS-PQR (welding-pengelasan)
 
Repair and Rehabilitation
Repair and RehabilitationRepair and Rehabilitation
Repair and Rehabilitation
 

Ähnlich wie Strengthening and rehabilitation of reinforced concrete beams with

Experimental investigation on glass
Experimental investigation on glassExperimental investigation on glass
Experimental investigation on glass
IAEME Publication
 
Paper id 36201532
Paper id 36201532Paper id 36201532
Paper id 36201532
IJRAT
 
Experimental study on Torsion behavior of Flange beam with GFRP
Experimental study on Torsion behavior of Flange beam with GFRPExperimental study on Torsion behavior of Flange beam with GFRP
Experimental study on Torsion behavior of Flange beam with GFRP
IJSRD
 
Reuse of Lathe Waste Steel Scrap in Concrete Pavements
Reuse of Lathe Waste Steel Scrap in Concrete PavementsReuse of Lathe Waste Steel Scrap in Concrete Pavements
Reuse of Lathe Waste Steel Scrap in Concrete Pavements
IJERA Editor
 
Ijsea04031012
Ijsea04031012Ijsea04031012
Ijsea04031012
Editor IJCATR
 
Impact test on geopolymer concrete slabs
Impact test on geopolymer concrete slabsImpact test on geopolymer concrete slabs
Impact test on geopolymer concrete slabs
eSAT Journals
 

Ähnlich wie Strengthening and rehabilitation of reinforced concrete beams with (20)

Effect of width and layers of GFRP strips on deflection of Reinforced Concret...
Effect of width and layers of GFRP strips on deflection of Reinforced Concret...Effect of width and layers of GFRP strips on deflection of Reinforced Concret...
Effect of width and layers of GFRP strips on deflection of Reinforced Concret...
 
Experimental investigation on glass
Experimental investigation on glassExperimental investigation on glass
Experimental investigation on glass
 
An Analytical Study on Static and Fatigue Analysis of High Strength Concrete ...
An Analytical Study on Static and Fatigue Analysis of High Strength Concrete ...An Analytical Study on Static and Fatigue Analysis of High Strength Concrete ...
An Analytical Study on Static and Fatigue Analysis of High Strength Concrete ...
 
Paper id 36201532
Paper id 36201532Paper id 36201532
Paper id 36201532
 
Cy25593598
Cy25593598Cy25593598
Cy25593598
 
G224553
G224553G224553
G224553
 
Experimental study on Torsion behavior of Flange beam with GFRP
Experimental study on Torsion behavior of Flange beam with GFRPExperimental study on Torsion behavior of Flange beam with GFRP
Experimental study on Torsion behavior of Flange beam with GFRP
 
Aq04605306316
Aq04605306316Aq04605306316
Aq04605306316
 
MAJOR PROJECT PPT KD.pptx
MAJOR PROJECT PPT KD.pptxMAJOR PROJECT PPT KD.pptx
MAJOR PROJECT PPT KD.pptx
 
Repair & Rehabilitation of Concrete Structures Using FRP Composites
Repair & Rehabilitation of Concrete Structures Using FRP CompositesRepair & Rehabilitation of Concrete Structures Using FRP Composites
Repair & Rehabilitation of Concrete Structures Using FRP Composites
 
AJCE 1151
AJCE 1151AJCE 1151
AJCE 1151
 
G013163645
G013163645G013163645
G013163645
 
IRJET- Strengthening of Steel Fiber Reinforced Beams using GFRP
IRJET- Strengthening of Steel Fiber Reinforced Beams using GFRPIRJET- Strengthening of Steel Fiber Reinforced Beams using GFRP
IRJET- Strengthening of Steel Fiber Reinforced Beams using GFRP
 
IRJET- Study on Fibre Reinforced Polymer Beams with BFRP Wrapping
IRJET-  	  Study on Fibre Reinforced Polymer Beams with BFRP WrappingIRJET-  	  Study on Fibre Reinforced Polymer Beams with BFRP Wrapping
IRJET- Study on Fibre Reinforced Polymer Beams with BFRP Wrapping
 
Reuse of Lathe Waste Steel Scrap in Concrete Pavements
Reuse of Lathe Waste Steel Scrap in Concrete PavementsReuse of Lathe Waste Steel Scrap in Concrete Pavements
Reuse of Lathe Waste Steel Scrap in Concrete Pavements
 
Ijrdt11 140002
Ijrdt11 140002Ijrdt11 140002
Ijrdt11 140002
 
Ijsea04031012
Ijsea04031012Ijsea04031012
Ijsea04031012
 
www.ijerd.com
www.ijerd.comwww.ijerd.com
www.ijerd.com
 
Experimental performance of flexural creep behavior of ferrocement slab
Experimental performance of flexural creep behavior of ferrocement slabExperimental performance of flexural creep behavior of ferrocement slab
Experimental performance of flexural creep behavior of ferrocement slab
 
Impact test on geopolymer concrete slabs
Impact test on geopolymer concrete slabsImpact test on geopolymer concrete slabs
Impact test on geopolymer concrete slabs
 

Mehr von Subhajit Mondal

A new gradient based step size controlled inverse eigen sensitivity algorithm...
A new gradient based step size controlled inverse eigen sensitivity algorithm...A new gradient based step size controlled inverse eigen sensitivity algorithm...
A new gradient based step size controlled inverse eigen sensitivity algorithm...
Subhajit Mondal
 
An Inverse Approach for the Determination of Viscous Damping Model of Fibre R...
An Inverse Approach for the Determination of Viscous Damping Model of Fibre R...An Inverse Approach for the Determination of Viscous Damping Model of Fibre R...
An Inverse Approach for the Determination of Viscous Damping Model of Fibre R...
Subhajit Mondal
 
Identification of Material Parameters of Pultruded FRP Composite Plates using...
Identification of Material Parameters of Pultruded FRP Composite Plates using...Identification of Material Parameters of Pultruded FRP Composite Plates using...
Identification of Material Parameters of Pultruded FRP Composite Plates using...
Subhajit Mondal
 

Mehr von Subhajit Mondal (6)

Dynamics of sandwich composite plate with hole
Dynamics of sandwich composite plate with holeDynamics of sandwich composite plate with hole
Dynamics of sandwich composite plate with hole
 
A new gradient based step size controlled inverse eigen sensitivity algorithm...
A new gradient based step size controlled inverse eigen sensitivity algorithm...A new gradient based step size controlled inverse eigen sensitivity algorithm...
A new gradient based step size controlled inverse eigen sensitivity algorithm...
 
An Inverse Approach for the Determination of Viscous Damping Model of Fibre R...
An Inverse Approach for the Determination of Viscous Damping Model of Fibre R...An Inverse Approach for the Determination of Viscous Damping Model of Fibre R...
An Inverse Approach for the Determination of Viscous Damping Model of Fibre R...
 
Detection of Damage in Beam from Measured Natural Frequencies Using Support V...
Detection of Damage in Beam from Measured Natural Frequencies Using Support V...Detection of Damage in Beam from Measured Natural Frequencies Using Support V...
Detection of Damage in Beam from Measured Natural Frequencies Using Support V...
 
Damage Detection in Beams Using Frequency Response Function Curvatures Near R...
Damage Detection in Beams Using Frequency Response Function Curvatures Near R...Damage Detection in Beams Using Frequency Response Function Curvatures Near R...
Damage Detection in Beams Using Frequency Response Function Curvatures Near R...
 
Identification of Material Parameters of Pultruded FRP Composite Plates using...
Identification of Material Parameters of Pultruded FRP Composite Plates using...Identification of Material Parameters of Pultruded FRP Composite Plates using...
Identification of Material Parameters of Pultruded FRP Composite Plates using...
 

Kürzlich hochgeladen

The basics of sentences session 2pptx copy.pptx
The basics of sentences session 2pptx copy.pptxThe basics of sentences session 2pptx copy.pptx
The basics of sentences session 2pptx copy.pptx
heathfieldcps1
 
Russian Escort Service in Delhi 11k Hotel Foreigner Russian Call Girls in Delhi
Russian Escort Service in Delhi 11k Hotel Foreigner Russian Call Girls in DelhiRussian Escort Service in Delhi 11k Hotel Foreigner Russian Call Girls in Delhi
Russian Escort Service in Delhi 11k Hotel Foreigner Russian Call Girls in Delhi
kauryashika82
 

Kürzlich hochgeladen (20)

Advanced Views - Calendar View in Odoo 17
Advanced Views - Calendar View in Odoo 17Advanced Views - Calendar View in Odoo 17
Advanced Views - Calendar View in Odoo 17
 
Ecological Succession. ( ECOSYSTEM, B. Pharmacy, 1st Year, Sem-II, Environmen...
Ecological Succession. ( ECOSYSTEM, B. Pharmacy, 1st Year, Sem-II, Environmen...Ecological Succession. ( ECOSYSTEM, B. Pharmacy, 1st Year, Sem-II, Environmen...
Ecological Succession. ( ECOSYSTEM, B. Pharmacy, 1st Year, Sem-II, Environmen...
 
Asian American Pacific Islander Month DDSD 2024.pptx
Asian American Pacific Islander Month DDSD 2024.pptxAsian American Pacific Islander Month DDSD 2024.pptx
Asian American Pacific Islander Month DDSD 2024.pptx
 
Unit-IV- Pharma. Marketing Channels.pptx
Unit-IV- Pharma. Marketing Channels.pptxUnit-IV- Pharma. Marketing Channels.pptx
Unit-IV- Pharma. Marketing Channels.pptx
 
Role Of Transgenic Animal In Target Validation-1.pptx
Role Of Transgenic Animal In Target Validation-1.pptxRole Of Transgenic Animal In Target Validation-1.pptx
Role Of Transgenic Animal In Target Validation-1.pptx
 
Nutritional Needs Presentation - HLTH 104
Nutritional Needs Presentation - HLTH 104Nutritional Needs Presentation - HLTH 104
Nutritional Needs Presentation - HLTH 104
 
Presentation by Andreas Schleicher Tackling the School Absenteeism Crisis 30 ...
Presentation by Andreas Schleicher Tackling the School Absenteeism Crisis 30 ...Presentation by Andreas Schleicher Tackling the School Absenteeism Crisis 30 ...
Presentation by Andreas Schleicher Tackling the School Absenteeism Crisis 30 ...
 
The basics of sentences session 2pptx copy.pptx
The basics of sentences session 2pptx copy.pptxThe basics of sentences session 2pptx copy.pptx
The basics of sentences session 2pptx copy.pptx
 
Food Chain and Food Web (Ecosystem) EVS, B. Pharmacy 1st Year, Sem-II
Food Chain and Food Web (Ecosystem) EVS, B. Pharmacy 1st Year, Sem-IIFood Chain and Food Web (Ecosystem) EVS, B. Pharmacy 1st Year, Sem-II
Food Chain and Food Web (Ecosystem) EVS, B. Pharmacy 1st Year, Sem-II
 
Measures of Dispersion and Variability: Range, QD, AD and SD
Measures of Dispersion and Variability: Range, QD, AD and SDMeasures of Dispersion and Variability: Range, QD, AD and SD
Measures of Dispersion and Variability: Range, QD, AD and SD
 
PROCESS RECORDING FORMAT.docx
PROCESS      RECORDING        FORMAT.docxPROCESS      RECORDING        FORMAT.docx
PROCESS RECORDING FORMAT.docx
 
2024-NATIONAL-LEARNING-CAMP-AND-OTHER.pptx
2024-NATIONAL-LEARNING-CAMP-AND-OTHER.pptx2024-NATIONAL-LEARNING-CAMP-AND-OTHER.pptx
2024-NATIONAL-LEARNING-CAMP-AND-OTHER.pptx
 
Web & Social Media Analytics Previous Year Question Paper.pdf
Web & Social Media Analytics Previous Year Question Paper.pdfWeb & Social Media Analytics Previous Year Question Paper.pdf
Web & Social Media Analytics Previous Year Question Paper.pdf
 
Russian Escort Service in Delhi 11k Hotel Foreigner Russian Call Girls in Delhi
Russian Escort Service in Delhi 11k Hotel Foreigner Russian Call Girls in DelhiRussian Escort Service in Delhi 11k Hotel Foreigner Russian Call Girls in Delhi
Russian Escort Service in Delhi 11k Hotel Foreigner Russian Call Girls in Delhi
 
Explore beautiful and ugly buildings. Mathematics helps us create beautiful d...
Explore beautiful and ugly buildings. Mathematics helps us create beautiful d...Explore beautiful and ugly buildings. Mathematics helps us create beautiful d...
Explore beautiful and ugly buildings. Mathematics helps us create beautiful d...
 
microwave assisted reaction. General introduction
microwave assisted reaction. General introductionmicrowave assisted reaction. General introduction
microwave assisted reaction. General introduction
 
Energy Resources. ( B. Pharmacy, 1st Year, Sem-II) Natural Resources
Energy Resources. ( B. Pharmacy, 1st Year, Sem-II) Natural ResourcesEnergy Resources. ( B. Pharmacy, 1st Year, Sem-II) Natural Resources
Energy Resources. ( B. Pharmacy, 1st Year, Sem-II) Natural Resources
 
Measures of Central Tendency: Mean, Median and Mode
Measures of Central Tendency: Mean, Median and ModeMeasures of Central Tendency: Mean, Median and Mode
Measures of Central Tendency: Mean, Median and Mode
 
On National Teacher Day, meet the 2024-25 Kenan Fellows
On National Teacher Day, meet the 2024-25 Kenan FellowsOn National Teacher Day, meet the 2024-25 Kenan Fellows
On National Teacher Day, meet the 2024-25 Kenan Fellows
 
psychiatric nursing HISTORY COLLECTION .docx
psychiatric  nursing HISTORY  COLLECTION  .docxpsychiatric  nursing HISTORY  COLLECTION  .docx
psychiatric nursing HISTORY COLLECTION .docx
 

Strengthening and rehabilitation of reinforced concrete beams with

  • 1. INTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING  Volume 2, No 1, 2011  © Copyright 2010 All rights reserved Integrated Publishing services  Research article  ISSN   0976 – 4399  Strengthening and rehabilitation of reinforced concrete beams with  opening  1  2  3  Subhajit Mondal  , Bandyapadhya J.N  , Chandra Pal Gautam  1, 3 ­ Post graduation Student, Civil Engineering Department  2 – Professor, Civil Engineering Department,  Indian Institute of Technology, Kharagpur, India  suman.subhajit@gmail.com  ABSTRACT  In modern building construction opening in beams are more often used to provide passage for  utility  duct  and  pipes.  As  a  result  storey  height  and  material  cost  can  be  reduced.  However  providing  an  opening  in  the  beam  causes  crack  around  opening  reduces  stiffness  and  also  leads to more complicated structural response. In this paper the use of Glass Fiber Reinforced  Polymer  (GFRP)  to  strengthen  and  rehabilitate  are  discussed.  In  this  experiment  10  beams,  one  solid  as  reference  beam  and  other  nine  beams  categorized  as  beams  with  openings,  strengthened  beams  and  rehabilitated  beams  are tested.  The  effect of  FRP  on the  deflection  pattern,  cracking,  strain  near  vicinity,  initial  crack  load,  and  ultimate  failure  load  are  discussed.  This  investigation  may  help  the  designer  to  provide  sufficient  opening  in  the  beams without reducing its carrying capacity furthermore, help to understand the behavior of  retrofitted beams with openings.  Keywords:  Reinforced  Concrete  Beam,  Rectangular  Opening,  GFRP,  Strengthening  and  Rehabilitation  1. Introduction  An  opening  into  beams  changes  their  simple  behaviour  to  a  complex  one  and  it  will  cause  serviceability  problem.  Cracks  that  develop  near  the  opening  seriously  reduce  the  load­  carrying capacity of the beams. Thus, it becomes necessary to study the effect of openings on  the  beams  so  that  it  can  be  provided  as  structural  elements  without  compromising  their  carrying  capacities.  Furthermore, the  effect of  opening  must  be  considered  in  the  designing  process of beams with openings.  Numerous  investigations  have  been  carried  out  on  beams  with  openings  to  predict  the  behavior  of  beams,  crack  propagation,  effect of  opening  size  and  shapes,  on the other  hand  Fiber  Reinforced  Polymer  (FRP)  can  play  a  major  role  in  strengthening  and  retrofitting  of  strength deficient and degraded structures.  1  Opening  with  height  of  0.6  of  beam  depth  may  reduce  the  beam  capacity  by  75  percent  .  Furthermore,  it  is  found  that  shear  failure  occurs  at  the  opening  chord  of  strengthened  opening due to combination of shear failure of concrete and bond failure of FRP sheets glued  to  the  concrete.  Experimental  investigations  using  fully  wrapped  shows  that  CFRP  13  substantially increase the shear capacity of beams without stirrups  .  External  reinforcement  increases  the  ultimate  strength  from  60  to  150  percent  and  the  9  orientation  of  fibers  influences  the  shear  strength  contribution  ,  also  Flexural  strengthening Received on July 2011 published on September 2011  127 
  • 2. Strengthening and rehabilitation of reinforced concrete beams with opening  ,  Subhajit Mondal, J.N. Bandyapadhya  Chandra Pal Gautam  10  by FRP can induce shear failure  . Furthermore, shear strengthening of beams can change the  5  mode of failure  .  Unfortunately  only  a  limited  number  of  investigations  have  been  carried  out  in  the  past  to  establish  the  efficiency  of  GFRP  sheet  on  strengthening  and  retrofitting  of  beams  with  openings.  Carbon  fiber  reinforced  polymer  (CFRP)  strengthening  of  beams  with  small  1  opening at shear zone can change their mode of failure  .  In  this  research  GFRP  sheets  are  used  in  the  opening  zone  of  beams  to  strengthen  and  rehabilitation. The aim of the study is to investigate the effect of opening on the load carrying  capacity,  deflection  behavior  of  beams  with  different  size  of  opening,  strain  distribution  in  the  vicinity  of  opening,  strengthened  the  beam  opening  and  the  efficiency  of  FRP  to  increased  the  shear  capacity  of  damaged  beams  with  openings.  After  the  investigation  it  is  found that GRFP can increase the carrying capacity effectively for small openings only and it  is unable to increase the carrying capacity effectively for large openings.  This paper will guide the user to use GFRP in a beam with opening and it will give the idea  of  importance  of  GFRP  used  for  the  rehabilitation  of  damaged  beam.  Results  of  this  experiment  may  guide  to  formulate  the  design  guide  lines  of  beams  with  openings  and  strengthen and rehabilitated beams.  2 Experimental program  2.1 Experimental Set up  Figure 1: Experimental Set up  Figure 2: Reinforcement Details  The  experimental  program  consists  of  ten  beams  of  which  one  beam  is  solid  having  no  opening and the other nine  beams are divided  into three groups having three  beams  in each  group. The sizes of the opening are 100 mm width x 100 mm in the first group of three beams,  200 mm  x 100 mm  in the second group of three beams and 300  mm  x 100  mm  in the third  group of three beams. OB1,  OB2 and OB3 are the first beam   each of the three groups with  opening  and  without  any  GFRP  layer.  The  three  beams  SB1,  SB2 and  SB3 are  the  second  beam  of  each  of  the  three  groups  with  opening  and  strengthened  with  isotropic  GFRP  lamination at the opening zone. Similarly, RB1,  RB2 and RB3 are the third beam of each of  the  three  groups  with  opening  and  rehabilitated with  GFRP  lamination  at  the  opening  zone  after they  develop  initial  crack  in  the  absence  of  GFRP  lamination.  The  letters  O,  S  and  R  represent  beams  with  openings,  strengthened  beams  and  rehabilitated  beams  respectively,  while  the  numbers  1,  2  and  3  indicate  the  width  of  opening  100,  200  and  300  mm, International Journal of Civil and Structural Engineering  Volume 2 Issue 1 2011  128 
  • 3. Strengthening and rehabilitation of reinforced concrete beams with opening  ,  Subhajit Mondal, J.N. Bandyapadhya  Chandra Pal Gautam  respectively. The height of each opening is fixed at 100 mm. The opening is provided in the  shear  zone  at  a  distance  of  200  mm  from  the  support.  The  reference  solid  beam  without  opening is designated as RSB and has no number in the suffix. All ten beams are subjected to  two point loads at an increment of 1 tone applied at a distance of one third of the span from  the two supports.  2.2 Materials properties  The concrete mix used for all the beams is designed for a M30 with a water cement ratio of  0.37.   Main  reinforcing  bars  of  Fe  415 of dia.  8 mm  at top  and  12  mm  at  bottom  are  used.  Rectangular  closed  stirrups  of  6  mm  mild  steel  bars  although  except  in  the  opening  zone,  where  ‘U’  shape  stirrups  are  used.  Glass  fiber  reinforced  polymer  of  thickness  0.32  mm  is  used  for  strengthening  the  beams.  Epoxy  adhesive  is  used  to  attach  the  GFRP  to  the  beam  surface. The resin is a 9:1 mixture of Araldite CY 230 and hardener HY­ 951.  Average cross  sectional dimension of FRP along with epoxy is 0.94 x 26. 92 mm.  The property of FRP and  Epoxy are presented in Table 1. Properties of GFRP are determined as per ASTM guidelines.  Figure 3: Typical Load versus Deflection plot of FRP Sample  Table 1: Properties of Material  Material  Young  Max.  Modulus  Load  (MPa)  (N)  GFRP  3310  1834  Epoxy  1242  4075  Tensile  stress at  Yield  (MPa)  Tensile  Strain (%)  63.23  2.62  1.09  3. Experimental Results and Discussion International Journal of Civil and Structural Engineering  Volume 2 Issue 1 2011  129 
  • 4. Strengthening and rehabilitation of reinforced concrete beams with opening  ,  Subhajit Mondal, J.N. Bandyapadhya  Chandra Pal Gautam  Available  experimental  data  shows  that  shear  failure  of  FRP  strengthened  beams  are  generally by two modes: first mode FRP ruptures and second mode debonding of FRP from  concrete  surface.  Side­bonded  FRP  strips  fails  in  second  mode  only  and  also  most  of  the  11  beams with FRP U­jackets fails in second mode  .  Some beams strengthened by U jacketing  4  failed  due  to  FRP  rapture  .  Beams  with  FRP  wrapping  shows  the  failure  in  FRP  only.  To  avoid  the  debonding  and  premature  failure  of  beams,  FRP  are  wrapped  around the  opening  keeping at least 80 mm from the opening side.  Table 2: Presentation of Test Result  Beam  RSB  OB1  OB2  OB3  SB1  SB2  SB3  RB1  RB2  RB3  Opening  Size  (W x H)  (mm)  ­  100 x 100  200 x 100  300 x 100  100 x 100  200 x 100  300 x 100  100 x 100  200 x 100  300 x 100  Concrete  Strength  (MPa)  Initial  Crack  load (kN)  Ultimate  load  (kN)  44  42  42  39  45  40  41  43  42  43  86  64  62  40  62  59  60  40  61  60  156  104  96  95  126  104  98  120  105  92  Table 3:  Change in Strength and Mode of Failure  Beam  Ri  (%)  Ru  (%)  RSB  ­  ­  OB1  25  33  OB2  28  38  OB3  53  39  SB1  29  19  SB2  31  33  SB3  30  37  RB1  53  23  RB2  29  32  RB3  30  41  Strength of beams with openings:  Gu  Ru  ­ Ri  Mode  of failure  ­  7  10  ­14  ­8  2  7  ­30  3  10  Flexural  Shear  Shear  Shear  Shear  Shear  Shear  Shear  Shear  Shear  (%)  ­  ­  ­  ­  21  4  3  15  9  3  As shown in the Figure 5, the strength and stiffness both reduced in the beams with openings.  The  ultimate  loads  of  beams  with  openings  and  solid  beam  are  evaluated  to  find  out  the  influence  of  opening  at  the  shear  zone.  It  can  be  seen  that  reduction  in  ultimate  load  (Ru)  increased as the opening size increase and vary to 6 percent as we increase opening size for  three  times.    For  the  initial  crack  load  the  variation  is  28%  as  we  increase  the  opening  for  three times. The Figure 4(a), 4(b) and 4 (c) shows the ultimate failure pattern of solid beam International Journal of Civil and Structural Engineering  Volume 2 Issue 1 2011  130 
  • 5. Strengthening and rehabilitation of reinforced concrete beams with opening  ,  Subhajit Mondal, J.N. Bandyapadhya  Chandra Pal Gautam  and beam with opening. The column six of Table 3 indicates the failure pattern of solid beam  and beam with opening. The failure mode changes due to small size opening also. This shows  an important difference in behavior of solid beam and beam with opening.  Figure 4: Crack patterns of Beam (a) RSB (b) OB1 (c) OB2 (d) SB1 (e) SB3  Figure 5: Load versus Deflection at Central Point of Beam  Strength of solid beams  As shown in the Figure 6, strength of the strengthened beam increase for small opening. The  beams with large opening do not show much effectiveness. The Table 3, show the strength of  strengthen  beam  increased  21  percent  for  the  beam  with  small  opening  only.  Increase  in  strength  for  large  opening  varying  three to  four  percent.  For  such  cases  the  GFRP  does  not International Journal of Civil and Structural Engineering  Volume 2 Issue 1 2011  131 
  • 6. Strengthening and rehabilitation of reinforced concrete beams with opening  ,  Subhajit Mondal, J.N. Bandyapadhya  Chandra Pal Gautam  show  much  effectiveness.  All  the  three  strengthened  beams  fails  due  failure  at  shear.    The  Single  layer GFRP  increased the  load carrying capacity  but  it is  not effective to change the  failure  pattern.  Table  3,  indicates  the  failure  pattern  of  solid  beam  and  beam  with  opening.  The Figure 4(d) and 4(e) shows failure pattern of strengthened beam.  Figure 6: Load versus Deflection at Central Point of Beam  Strength of rehabilitated beam  As  mentioned  earlier  the  three  strengthened  beams  are  wrapped  with  FRP  layer  before  applying any load on them. The respective loads at initial crack and ultimate failure load (Wi  and Wu  ) as obtained from the experimental investigation are furnished in Table 2 and table 3.  The gain in  strength of strengthened  beam  is calculated as [(strength of strengthened  beams  with openings – strength of beams with same opening without FRP layer) / (strength of beam  with opening without FRP layer.)]. Figure 7 shows the load versus deflection of rehabilitated  beam.  It is seen that Ri  and Ru  are progressively increasing except for the Ri  value of SB3, such a  trend  of  monotonic  increase  of  both  Ri  and  Ru  values  indicates  the  increasing  influence  of  opening size of three beams. It is conjectured that human error of noting the value of Wi  in  case of SB3 is the main reason of deviation from the normal trend.  It  is  worth  mentioning  that  all  the  three  beams  have  the  initial  crack  at  the  flexural  zone  though  they  fail  in  shear  ultimately.  The  increasing  value  of  (Ru  ­  Ri) from  ­8.7  to  6.95  indicates  the  effect  of  opening  prominently.  While  at  the  smallest  opening  this  value  is  negative  indicating  lower value of Ru  than the corresponding value of Ri .  Further the  lower  value  of  Ru  of  SB1  is  due  to  the  value  of  ultimate  strength  of  SB1  closed  to  that  of  solid  beam. This shows the effectiveness of wrapping in case of small opening.  The  effect  of  wrapping  as  observed  from  the  calculated  Gu  values  are  seen  to  be  the  maximum of 21.15% for the SB1 having smallest opening size. The gain abruptly decreases  to 4.16% and 3.15% respectively for SB2 and SB3 clearly reflecting the influence of bigger  opening in such gains. International Journal of Civil and Structural Engineering  Volume 2 Issue 1 2011  132 
  • 7. Strengthening and rehabilitation of reinforced concrete beams with opening  ,  Subhajit Mondal, J.N. Bandyapadhya  Chandra Pal Gautam  Figure 7: Load versus Deflection at Central Point of Beam  Deflection Pattern of Beams with Openings  Figure  8,  shows  a  typical  deflection  curve  of  all  three  beams  with  openings.  It  is  observed  that solid beam (SB) undergoes less deformation than beams with openings (OB1, OB2 and  OB3) as shown in Figure 5. The deflections of beams OB1,  OB2 and OB3 are more both near  the opening and at the mid span.  A  comparative  study  of  the  location  of  maximum  deflection  of  the  solid  beam  and  beams  with openings shows that location of the maximum deflection of beams with openings shifts  from the mid span (location of maximum deflection of the solid beam) to a point which is in  between centre of the beam and centre of opening. The beam with FRP wrapping shows more  deflection  at  middle  point  than  those  at  other  two  points.  This  indicates  that  due  to  FRP  wrapping, flexural stiffness and the shear resistance of beams with openings increase.  Figure 8: Typical Deflection of Beam with Opening  Ultimate load versus opening size  Figure 9, shows the ultimate load with increasing opening of the three category of beams viz.,  beams  with  openings  only,  strengtehned  beams  and  rehabilitated  beams.It  is  observed  that  solid beam carried an ultimate load of 156 kN. While all the beams carry arounnd 100 kN for  the opening size of 200  mm to 300 mm. For opening upto 100 m strengthened  beam caries  maximum load of 126 kN followed by rehabilitated beams  (120 kN) and finally beams with  100 opening nearly 100 kN. International Journal of Civil and Structural Engineering  Volume 2 Issue 1 2011  133 
  • 8. Strengthening and rehabilitation of reinforced concrete beams with opening  ,  Subhajit Mondal, J.N. Bandyapadhya  Chandra Pal Gautam  Figure 9: Variation of Ultimate Load with  Opening Width  Failure of Beams  In  these  experimental  investigation  four  types  of  beams  are  tested  viz.  solid  beam,  beams  with  openings,  strengthened  beams  and  rehabilitated  beams.  It  is  worth  mentioning  that the  reference solid beam fails in flexure where as other three types of beams have shear failure in  all the cases. Figure 4 presents the failure patterns of OB1, OB2, SB1 and SB3 respectively.  The OB2 beam develops diagonal  cracks at the top and bottom corners around the opening.  With the propagation of these cracks the beam finally fails in shear (Figure 4(c)). In case of  strengthened beams diagonal cracks also developed in the top and bottom corners around the  opening  though  the  beams  are  wrapped  with  FRP  layer.  This  FRP  layer  have  a  confining  effect  which  helps  to  increase  the  failure  load  to  some  extent  however  this  beams  also  displays  debonding  of  FRP  layer    leading  to  their  tearing  along  the  diagonal  cracks  and  beams finally fails in shear.  Contribution of GFRP in Shear Strengthening  Existing research on beam with opening show that shear force carried by the bottom chord Vb  (Kennedy et al. (1992))  Ab I b  V  b  = V  Ab I b +  At I t  Where  = Cross­sectional areas of bottom and top chords.  =  bw  x hb  Atw  =    bw  x  ht,  Moments  of  inertia  of  top  and  bottom  chords,  about  centroidal  axes  respectively. V= Total shear force,  =Shear force at bottom chord and top chord  Now shear force carried by top chord will be Vt , where  Vt = V­ Vb  Now  for  strengthened  and  rehabilitated  beam  the  shear  force  carried  by  GFRP  Vgfrp,  where  Vgfrp = Total shear force – (Vb  + Vt)). International Journal of Civil and Structural Engineering  Volume 2 Issue 1 2011  134 
  • 9. Strengthening and rehabilitation of reinforced concrete beams with opening  ,  Subhajit Mondal, J.N. Bandyapadhya  Chandra Pal Gautam  Therefore,  this  experiment  may  lead  to  calculate  the  shear  capacity  of  the  beam  and  to  understand the contribution of GFRP to strengthened and rehabilitated the beam with opening.  From  this  investigation  it  is  found  that  GFRP  contributes  significantly  for  in  shear  strengthening  for beam  with small opening only  for both cases strengthen and rehabilitated.  Efficiency of GFRP for rehabilitated is less than strengthened beam.  4. Conclusion  The  following  conclusions  are  derived  on  the  basis  of  testing  of  one  solid  beam  and  three  beams with one opening in the shear zone.  (i)  FRP  wrapping  around  the  opening  of  the  beams  with  200  and  300  opening  width,  shows initial cracks in flexural zone instead of cracks near the opening.  (ii) FRP can be used to strengthen and rehabilitate the beams with small opening only.  (iii)FRP does not show the same efficiency for strengthened and rehabilitated beams.  (iv)Beams  with  FRP  wrapping  displays  debonding  of  FRP  layer  leading  to their tearing  along the diagonal cracks.  (v)  The reduction in initial crack load (Ri) is much influenced with size of opening.  (vi) Reductions in ultimate load carrying capacity (Ru) are not much influenced with the  size of the opening in a range in between 200 mm and 300 mm.  (vii)  Beams with larger opening the failure are governed by the opening size. FRP does  not increase the ultimate load carrying capacity of these beams.  (viii)  The beams with openings only shows the maximum deflection at a point which is  in  between  the  middle  point  of  beam  and  middle  point  of  opening  instead  of  maximum deflection at central point of  solid beam.  (ix)An  un­strengthened  beam  with100  mm  opening  width  and  with  a  height of  0.38 the  beam depth reduce the beam capacity by 33%.  (x) An un­strengthened  beam opening with 100  mm  opening height and with a width of  0.15 the beam length reduces the beam capacity by 39%.  Further  a  large  number  of  researches  are  required  to  understand  the  FPP  strengthening  technique  for  beam  with  large  opening,  rehabilitation  of  beam  using  FRP  and  also  to  understand their failure mechanism. International Journal of Civil and Structural Engineering  Volume 2 Issue 1 2011  135 
  • 10. Strengthening and rehabilitation of reinforced concrete beams with opening  ,  Subhajit Mondal, J.N. Bandyapadhya  Chandra Pal Gautam  Acknowledgement  This  study  was  conducted  at  Structural  Engineering  Laboratory,  Department  of  Civil  Engineering, Indian Institute of Technology, Kharagpur (India) and I would like to thank the  members in the laboratory for providing assistance in specimen fabrication and testing.  5. References  1.  Abadlla,  H.  A.,  Torkey,  A.  M.,  Haggag,  H.  A.  and  Abu­Amira,  A.  F.  (2003)”Design  against  cracking  at  opening  in  reinforced  concrete  beams  strengthened  with  composite  sheets.” Journal of Composite Structures (Elsevier Ltd.), 60(2), pp 197­204.  2. ASTM D7565, Guide lines for Tensile test FRP.  3.  Chaallal,  A.,  Nollet,  M.  J.  and  Perranton.  (1998)  “Shear  strengthening  for  beams  by  externally bonded side CFRP strips.” Journal of Composite Construction, 2(2), pp 111­ 113.  4. Chajes, M. J., Janusz, T. F., Mertz, D. R., Thomson, T. A. Jr. and Finch, W.W. Jr.(1995)  “Shear  strengthening  of  reinforced  concrete  beams  using  externally  applied  composite  fabrics.” Structural Journal (ACI), 92(3), pp 295­303.  5.Collins,  F.  and  Ropper,  H.(1990)  Laboratory  investigation  of  shear  repair  of  reinforced  concrete beams loaded in flexure, Materials Journal (ACI), 97(2), pp 149­159.  6.  IS:  102621982  Recommended  Guidelines  for  Concrete  Mix  Design—Bureau  ofIndian  Standards, New Delhi.  7. IS: 4562000, Plain and Reinforced Concrete—Code of Practice—Bureau of Indian  Standards, New Delhi..  8. J.G. Teng, J.F. Cher, S.T. Smith, FRP – strengthened RC structure by Lam Publishers John  Wiley and Sons, Ltd.  9.  Kennedy,  J.B.  and  Abdalla,  H.A.,  (1992)  “Static  response  of  prestressed  girders  with  openings, Journal of Structural Engg.” ASCE, 118(2),  pp 488–504.  10. Michel, J. Chajes, Ted. F. Januszka, Dennis,  R. Maertz, Theodore, A., Thomson Jr. and  Willam,  W.  Finch  Jr.,(1995)  “Shear  strengthening  of  reinforced  concrete  beams  using  externally applied composite fabrics” Structural Journal (ACI), 2(3), pp  295­303.  11.  Talgstan  B.,  (1996)”Plate  bonding,  strengthening  of  existing  concrete  structures  with  epoxy  bonded  plates  of  steel  or  fibre  reinforced  plastics,  International  Journal  of  Fracture”  82, pp 253­266.  12. Teng, J. G, Lam, L. and Chen, J. F.,(2004) ”Shear strengthening of RC beams with FRP  composites”, New Materials in Construction (Wiley Interscience),6(3), pp 173–184.  13.  Triantafillou,  T.C.,  (1998)  “Shear  strengthening  of  reinforced  concrete  beams  using  epoxy­bonded FRP composites”, ACI Structural Journal,  95(2), pp 107–15. International Journal of Civil and Structural Engineering  Volume 2 Issue 1 2011  136 
  • 11. Strengthening and rehabilitation of reinforced concrete beams with opening  ,  Subhajit Mondal, J.N. Bandyapadhya  Chandra Pal Gautam  14.  Uji,  K.(1992)  “Improving  shear  capacity  of  existing  reinforced  concrete  member  by  applying carbon fiber sheets”, Transaction of Japan Concrete Institute, 14,  pp 253­266. International Journal of Civil and Structural Engineering  Volume 2 Issue 1 2011  137