Experimental and numerical modeling of basalt textile reinforced mortar behavior under uniaxial tensile stress
Materials & Design 55 : 66-74 (2014)
Abstract
During the last years several projects and studies have improved the knowledge about textile reinforced mortar (TRM) technology. TRM has already been used in strengthening masonry and reinforced concrete structural elements such as walls, arches, columns and beams. This material is presented as a real alternative to the use of fiber-reinforced polymers (FRP) in situations where these composites have presented some drawbacks or their use is banned. Textile reinforced mortar show a complex mechanical behavior derived from the heterogeneity of the constituent materials. This paper aims to deepen the knowledge of this composite material in terms of tensile behavior.Following this scope, this paper presents an experimental campaign focused on thirty-one TRM specimens reinforced with four different reinforcing ratios. The results are analyzed and contrasted with two distinct models. (i) The Aveston-Cooper-Kelly theory (ACK) which is based on a tri-linear analytical approach; and (ii) a non-linear numerical simulation with a 3D finite element code.The finite element analysis (FEA) of the TRM tensile tests also showed no significant dependence on the basalt-to-mortar interface, i.e., the choice of a bond-slip curve in order to reproduce the bond stresses and slippages along the interface is irrelevant and it can be simply considered as rigid interface. Durante los últimos años diversos proyectos y estudios han mejorado el conocimiento sobre la tecnología de morteros reforzados con tejidos (TRM por sus siglas en inglés). El TRM ya se ha utilizado para reforzar elementos estructurales de mampostería y hormigón armado, como muros, arcos, columnas y vigas. Este material se presenta como una alternativa real al uso de polímeros reforzados con fibras (FRP) en situaciones en las que estos composites han presentado algunos inconvenientes o su uso está prohibido. Los morteros reforzados con tejidos presentan un comportamiento mecánico complejo derivado de la heterogeneidad de los materiales que los componen. Este artículo tiene como objetivo profundizar en el conocimiento de este material compuesto en términos de comportamiento a tracción. Siguiendo este objetivo, este artículo presenta una campaña experimental centrada en treinta y una probetas de TRM reforzadas con cuatro relaciones de refuerzo diferentes. Los resultados se analizan y contrastan con dos modelos distintos. (i) La teoría de Aveston-Cooper-Kelly (ACK), que se basa en un enfoque analítico trilineal; y (ii) una simulación numérica no lineal con un código de elementos finitos 3D. El análisis de elementos finitos (FEA) de los ensayos de tracción TRM tampoco mostró una dependencia significativa de la interfaz basalto-mortero, es decir, la elección de un enlace. -La curva de deslizamiento para reproducir las tensiones de unión y los deslizamientos a lo largo de la interfaz es irrelevante y puede considerarse simplemente como una interfaz rígida.