O uso de aduelas pré-moldadas de concreto se transformou na técnica preponderante na construção de pontes com vãos médios a longos. No entanto, fatores econômicos têm continuamente exigido refinamentos nessas práticas de construção para o aumento da produtividade e redução do tempo de construção. As principais inovações desenvolvidas são: o uso de múltiplas chaves ou dentes de cisalhamento, que são saliências característica nas juntas entre os segmentos; uso de protensão externa e uso de juntas secas, sem epóxi. Por outro lado, um número insuficiente de investigações e análises sobre o comportamento desse tipo de estrutura tem sido realizado. Este trabalho tem como objetivo apresentar um estudo sobre o comportamento de estruturas segmentadas de concreto com protensão externa. O modelo computacional desenvolvido para a análise tridimensional do comportamento não-linear físico e geométrico dessas estruturas é baseado em uma formulação em elementos finitos. O concreto é representado no modelo através de elementos finitos hexaédricos e os cabos de protensão através de elementos lineares. As juntas, entre os segmentos justapostos, são modeladas através de elementos planos quadrangulares. O modelo de elementos finitos é capaz de representar o comportamento estrutural ao longo do processo de carregamento e consequentemente, obter as respostas da estrutura em termos de esforços, tensões e deslocamentos, por meio de uma análise incremental não linear. Foram testadas vigas monolíticas e segmentadas, em concreto armado e protendido, analisando o comportamento desse tipo de estrutura e comparando com valores experimentais encontrados na bibliografia. As vigas protendidas externamente, tanto monolíticas quanto segmentadas, apresentaram uma rigidez maior após o limite de proporcionalidade de tensões. Portanto, pode-se afirmar que o programa computacional desenvolvido é capaz de analisar peças com protensão externa, segmentadas ou monolíticas. / The use of precast concrete segments has become the predominant technique in bridge construction for medium to long span bridges. However, economic factors have continually claimed refinements in these construction practices to increase of productivity and reduction of construction time. The main innovations that have been developed are: the use of multiple shear keys, which are characteristic ledges in the joints between segments; the use of external prestressing and the use of dry joints, without epoxy glue. Otherwise, few studies exist about the behavior of this type of structure. This paper aims to present a study about the behavior of segmental concrete structures with external prestressing. The computational model developed for three-dimensional non-linear physical and geometric analysis of these structures is based on a finite element formulation. In this model concrete is represented by hexahedral finite elements and prestressing cables through linear elements. The joints, between the juxtaposed segments, are modeled through quadrangular plan elements . The finite element model is capable to represent the structural behavior during loading process and provides structure responses in terms of force, stress and displacement, using non-linear incremental analysis. The beams prestressed externally, both monolithic and segmented, have shown higher stiffness after reaching the proportional limit. This is due to the proposed model which does not consider the slip free of prestressing cables in the deviators. Comparisons with experimental data from the literature have shown good results for displacement values and stresses. Therefore, the computational program developed is able to analyze sections with external prestressing, segmental or monolithic, enabling further study of this type of structure.

O uso de aduelas pré-moldadas de concreto se transformou na técnica preponderante na construção de pontes com vãos médios a longos. No entanto, fatores econômicos têm continuamente exigido refinamentos nessas práticas de construção para o aumento da produtividade e redução do tempo de construção. As principais inovações desenvolvidas são: o uso de múltiplas chaves ou dentes de cisalhamento, que são saliências característica nas juntas entre os segmentos; uso de protensão externa e uso de juntas secas, sem epóxi. Por outro lado, um número insuficiente de investigações e análises sobre o comportamento desse tipo de estrutura tem sido realizado. Este trabalho tem como objetivo apresentar um estudo sobre o comportamento de estruturas segmentadas de concreto com protensão externa. O modelo computacional desenvolvido para a análise tridimensional do comportamento não-linear físico e geométrico dessas estruturas é baseado em uma formulação em elementos finitos. O concreto é representado no modelo através de elementos finitos hexaédricos e os cabos de protensão através de elementos lineares. As juntas, entre os segmentos justapostos, são modeladas através de elementos planos quadrangulares. O modelo de elementos finitos é capaz de representar o comportamento estrutural ao longo do processo de carregamento e consequentemente, obter as respostas da estrutura em termos de esforços, tensões e deslocamentos, por meio de uma análise incremental não linear. Foram testadas vigas monolíticas e segmentadas, em concreto armado e protendido, analisando o comportamento desse tipo de estrutura e comparando com valores experimentais encontrados na bibliografia. As vigas protendidas externamente, tanto monolíticas quanto segmentadas, apresentaram uma rigidez maior após o limite de proporcionalidade de tensões. Portanto, pode-se afirmar que o programa computacional desenvolvido é capaz de analisar peças com protensão externa, segmentadas ou monolíticas. / The use of precast concrete segments has become the predominant technique in bridge construction for medium to long span bridges. However, economic factors have continually claimed refinements in these construction practices to increase of productivity and reduction of construction time. The main innovations that have been developed are: the use of multiple shear keys, which are characteristic ledges in the joints between segments; the use of external prestressing and the use of dry joints, without epoxy glue. Otherwise, few studies exist about the behavior of this type of structure. This paper aims to present a study about the behavior of segmental concrete structures with external prestressing. The computational model developed for three-dimensional non-linear physical and geometric analysis of these structures is based on a finite element formulation. In this model concrete is represented by hexahedral finite elements and prestressing cables through linear elements. The joints, between the juxtaposed segments, are modeled through quadrangular plan elements . The finite element model is capable to represent the structural behavior during loading process and provides structure responses in terms of force, stress and displacement, using non-linear incremental analysis. The beams prestressed externally, both monolithic and segmented, have shown higher stiffness after reaching the proportional limit. This is due to the proposed model which does not consider the slip free of prestressing cables in the deviators. Comparisons with experimental data from the literature have shown good results for displacement values and stresses. Therefore, the computational program developed is able to analyze sections with external prestressing, segmental or monolithic, enabling further study of this type of structure.

O uso de aduelas pré-moldadas de concreto se transformou na técnica preponderante na construção de pontes com vãos médios a longos. No entanto, fatores econômicos têm continuamente exigido refinamentos nessas práticas de construção para o aumento da produtividade e redução do tempo de construção. As principais inovações desenvolvidas são: o uso de múltiplas chaves ou dentes de cisalhamento, que são saliências característica nas juntas entre os segmentos; uso de protensão externa e uso de juntas secas, sem epóxi. Por outro lado, um número insuficiente de investigações e análises sobre o comportamento desse tipo de estrutura tem sido realizado. Este trabalho tem como objetivo apresentar um estudo sobre o comportamento de estruturas segmentadas de concreto com protensão externa. O modelo computacional desenvolvido para a análise tridimensional do comportamento não-linear físico e geométrico dessas estruturas é baseado em uma formulação em elementos finitos. O concreto é representado no modelo através de elementos finitos hexaédricos e os cabos de protensão através de elementos lineares. As juntas, entre os segmentos justapostos, são modeladas através de elementos planos quadrangulares. O modelo de elementos finitos é capaz de representar o comportamento estrutural ao longo do processo de carregamento e consequentemente, obter as respostas da estrutura em termos de esforços, tensões e deslocamentos, por meio de uma análise incremental não linear. Foram testadas vigas monolíticas e segmentadas, em concreto armado e protendido, analisando o comportamento desse tipo de estrutura e comparando com valores experimentais encontrados na bibliografia. As vigas protendidas externamente, tanto monolíticas quanto segmentadas, apresentaram uma rigidez maior após o limite de proporcionalidade de tensões. Portanto, pode-se afirmar que o programa computacional desenvolvido é capaz de analisar peças com protensão externa, segmentadas ou monolíticas. / The use of precast concrete segments has become the predominant technique in bridge construction for medium to long span bridges. However, economic factors have continually claimed refinements in these construction practices to increase of productivity and reduction of construction time. The main innovations that have been developed are: the use of multiple shear keys, which are characteristic ledges in the joints between segments; the use of external prestressing and the use of dry joints, without epoxy glue. Otherwise, few studies exist about the behavior of this type of structure. This paper aims to present a study about the behavior of segmental concrete structures with external prestressing. The computational model developed for three-dimensional non-linear physical and geometric analysis of these structures is based on a finite element formulation. In this model concrete is represented by hexahedral finite elements and prestressing cables through linear elements. The joints, between the juxtaposed segments, are modeled through quadrangular plan elements . The finite element model is capable to represent the structural behavior during loading process and provides structure responses in terms of force, stress and displacement, using non-linear incremental analysis. The beams prestressed externally, both monolithic and segmented, have shown higher stiffness after reaching the proportional limit. This is due to the proposed model which does not consider the slip free of prestressing cables in the deviators. Comparisons with experimental data from the literature have shown good results for displacement values and stresses. Therefore, the computational program developed is able to analyze sections with external prestressing, segmental or monolithic, enabling further study of this type of structure.

As patologias apresentadas por algumas estruturas e a necessidade de aumento da capacidade de carga de outras fizeram com que diversas técnicas fossem desenvolvidas para o reforço de vigas de concreto armado. Uma delas é a incorporação e protensão de cabos externos. O grande diferencial desta técnica quando comparada às demais é o seu caráter ativo. Ou seja, por meio da protensão é possível aplicar forças de forma a diminuir o nível de tensões atuantes sobre a estrutura. Neste trabalho, é apresentado um amplo estado-da-arte sobre este tipo de reforço. São descritas algumas obras realizadas com esta técnica e relatados e analisados alguns ensaios em vigas protendidas com cabos externos. Diversos métodos de cálculo de vigas protendidas com cabos não aderentes são apresentados. É mostrado, também, um procedimento para previsão da forma de ruína de vigas protendidas com cabos externos. Foi feito um estudo experimental, ensaiando-se 3 vigas de concreto armado reforçadas por meio da protensão de cordoalhas engraxadas. Os resultados dos ensaios são analisados e comparados com previsões teóricas feitas a partir dos métodos de cálculo estudados e com resultados de ensaios em vigas reforçadas com outras técnicas. Do estudo realizado, foi possível comprovar os benefícios da protensão não só no que se refere à resistência ao momento fletor, mas também ao esforço cortante. / Many techniques for concrete beams strengthening have been developed along the years. Among them, prestressing of external tendons, which presents a major difference when compared to the others: controlled forces can be applied to reduce undesirable stresses in the structure. This work presents a state-of-the-art review on this technique. Some methods proposed to estimate the flexural capacity of beams prestressed with unbonded tendons are reviewed. It is also shown a procedure to predict the failure mode of the beams. Three reinforced concrete beams were strengthened by prestressing of external strands and tested. Results are analyzed and compared with both theoretical predictions and other test results of beams strengthened by alternative techniques. From the research, the benefits of prestressing on improving the flexural capacity and the shear strength of reinforced concrete beams could be confirmed.

Estruturas Mistas de Aço-Concreto têm sido usadas extensivamente na construção de pontes e viadutos urbanos, especialmente a partir da segunda metade do século XX. A popularidade desse tipo de solução, com seções caixão, cresceu devido a sua alta capacidade à flexão, rigidez à torção e uma seção transversal fechada que reduz a superfície exposta a corrosão. Este trabalho discorre sobre o comportamento estrutural, procedimentos de análise e verificação em Estado Limite Último (ELU) de pontes mistas de seção caixão com aplicação de protensão externa. Em vista da escassez de literatura sobre o assunto e inexistência de norma brasileira, o trabalho objetiva produzir um roteiro de análise para a determinação da capacidade à flexão em ELU de estruturas mistas de seção caixão protendidas. Embasado na norma americana AASHTO-LRFD:2012 e na revisão bibliográfica, propôs-se um estudo de caso para verificação/dimensionamento analíticos da estrutura, tratando de Momentos Fletores Resistentes (positivos e negativos), Esforço Cortante Resistente e conectores de cisalhamento. Após esta etapa inicial, aplicou-se protensão à estrutura e, por meio de métodos analíticos, e auxílio do método dos trabalhos virtuais, obtiveram-se as perdas de protensão e a relação entre a deformação adicional do cabo de protensão em função do momento externo aplicado à estrutura. Deste modo pôde-se fazer o equilíbrio de forças horizontais, através do método da Bissecção, e obter-se o valor de incremento de Momentos Fletores Positivos e Negativos Resistentes da estrutura. Observou-se, com a protensão, um aumento de resistência importante na região de Momentos Fletores Negativos em ELU (~40%); para a região de flexão positiva esse incremento foi pouco superior a 7%, em relação à estrutura nãoprotendida. Por fim, modelou-se a estrutura em elementos finitos de casca com o software SAP2000, a fim de confrontar a análise inicial, feita em modelo de barras de pórtico espacial, preconizada pela norma AASHTO-LRFD:2012. Os resultados mostram que o modelo em barras de pórtico espacial, em termos de deslocamentos e tensões, é adequado à análise deste tipo de estrutura. / Steel-Concrete Composite Strutures have been used extensively in the construction of bridges and urban viaducts, especially from the second half of the twentieth century. The popularity of this type of solution, with box sections, has increased due to its high flexural capacity and torsion stiffness combined with a closed cross section that reduces the exposed surface to corrosion. This paper discusses the structural behavior, analysis and verification procedures in the Ultimate Limite State (ULS) of Composite Box Girder Bridges with application of external prestressing. In view of the paucity of literature on the subject and the absence of Brazilian standard, this work aims to produce a analysis script to determine the flexural capacity of prestressed composite box girder structures in ULS. Grounded in the American Standard AASHTO-LRFD:2012 and the literature review, we propose a case study for analytical verification/dimensioning of the structure, concerning positive and negative bending moments, shear and shear connectors. After this initial stage, prestressing was applied to the structure, and with de aid of analytical methods, and the virtual work method, the prestress losses and the relation between the additional strain of the tendons and the external applied moment were obtained. Thus, it was possible to make the horizontal forces balance through the Bisection Method and obtain the increment of positive and negative flexion strength. It was observed, with prestressing, an important increase of capacity in the negative bending region for ULS (~40%); for the positive bending region, the increase was somewhat higher than 7%, compared with the non-prestressed structure. Finally, a finite element model with shell elements was held with aid of the software SAP2000 to confront the initial analysis, made in space frame bars model, recommended by AASHTO-LRFD:2012 standard. The results show that the space frame bars model, in terms of displacements and stresses, is appropriate to analyze this type of structure.

Estruturas Mistas de Aço-Concreto têm sido usadas extensivamente na construção de pontes e viadutos urbanos, especialmente a partir da segunda metade do século XX. A popularidade desse tipo de solução, com seções caixão, cresceu devido a sua alta capacidade à flexão, rigidez à torção e uma seção transversal fechada que reduz a superfície exposta a corrosão. Este trabalho discorre sobre o comportamento estrutural, procedimentos de análise e verificação em Estado Limite Último (ELU) de pontes mistas de seção caixão com aplicação de protensão externa. Em vista da escassez de literatura sobre o assunto e inexistência de norma brasileira, o trabalho objetiva produzir um roteiro de análise para a determinação da capacidade à flexão em ELU de estruturas mistas de seção caixão protendidas. Embasado na norma americana AASHTO-LRFD:2012 e na revisão bibliográfica, propôs-se um estudo de caso para verificação/dimensionamento analíticos da estrutura, tratando de Momentos Fletores Resistentes (positivos e negativos), Esforço Cortante Resistente e conectores de cisalhamento. Após esta etapa inicial, aplicou-se protensão à estrutura e, por meio de métodos analíticos, e auxílio do método dos trabalhos virtuais, obtiveram-se as perdas de protensão e a relação entre a deformação adicional do cabo de protensão em função do momento externo aplicado à estrutura. Deste modo pôde-se fazer o equilíbrio de forças horizontais, através do método da Bissecção, e obter-se o valor de incremento de Momentos Fletores Positivos e Negativos Resistentes da estrutura. Observou-se, com a protensão, um aumento de resistência importante na região de Momentos Fletores Negativos em ELU (~40%); para a região de flexão positiva esse incremento foi pouco superior a 7%, em relação à estrutura nãoprotendida. Por fim, modelou-se a estrutura em elementos finitos de casca com o software SAP2000, a fim de confrontar a análise inicial, feita em modelo de barras de pórtico espacial, preconizada pela norma AASHTO-LRFD:2012. Os resultados mostram que o modelo em barras de pórtico espacial, em termos de deslocamentos e tensões, é adequado à análise deste tipo de estrutura. / Steel-Concrete Composite Strutures have been used extensively in the construction of bridges and urban viaducts, especially from the second half of the twentieth century. The popularity of this type of solution, with box sections, has increased due to its high flexural capacity and torsion stiffness combined with a closed cross section that reduces the exposed surface to corrosion. This paper discusses the structural behavior, analysis and verification procedures in the Ultimate Limite State (ULS) of Composite Box Girder Bridges with application of external prestressing. In view of the paucity of literature on the subject and the absence of Brazilian standard, this work aims to produce a analysis script to determine the flexural capacity of prestressed composite box girder structures in ULS. Grounded in the American Standard AASHTO-LRFD:2012 and the literature review, we propose a case study for analytical verification/dimensioning of the structure, concerning positive and negative bending moments, shear and shear connectors. After this initial stage, prestressing was applied to the structure, and with de aid of analytical methods, and the virtual work method, the prestress losses and the relation between the additional strain of the tendons and the external applied moment were obtained. Thus, it was possible to make the horizontal forces balance through the Bisection Method and obtain the increment of positive and negative flexion strength. It was observed, with prestressing, an important increase of capacity in the negative bending region for ULS (~40%); for the positive bending region, the increase was somewhat higher than 7%, compared with the non-prestressed structure. Finally, a finite element model with shell elements was held with aid of the software SAP2000 to confront the initial analysis, made in space frame bars model, recommended by AASHTO-LRFD:2012 standard. The results show that the space frame bars model, in terms of displacements and stresses, is appropriate to analyze this type of structure.

As patologias apresentadas por algumas estruturas e a necessidade de aumento da capacidade de carga de outras fizeram com que diversas técnicas fossem desenvolvidas para o reforço de vigas de concreto armado. Uma delas é a incorporação e protensão de cabos externos. O grande diferencial desta técnica quando comparada às demais é o seu caráter ativo. Ou seja, por meio da protensão é possível aplicar forças de forma a diminuir o nível de tensões atuantes sobre a estrutura. Neste trabalho, é apresentado um amplo estado-da-arte sobre este tipo de reforço. São descritas algumas obras realizadas com esta técnica e relatados e analisados alguns ensaios em vigas protendidas com cabos externos. Diversos métodos de cálculo de vigas protendidas com cabos não aderentes são apresentados. É mostrado, também, um procedimento para previsão da forma de ruína de vigas protendidas com cabos externos. Foi feito um estudo experimental, ensaiando-se 3 vigas de concreto armado reforçadas por meio da protensão de cordoalhas engraxadas. Os resultados dos ensaios são analisados e comparados com previsões teóricas feitas a partir dos métodos de cálculo estudados e com resultados de ensaios em vigas reforçadas com outras técnicas. Do estudo realizado, foi possível comprovar os benefícios da protensão não só no que se refere à resistência ao momento fletor, mas também ao esforço cortante. / Many techniques for concrete beams strengthening have been developed along the years. Among them, prestressing of external tendons, which presents a major difference when compared to the others: controlled forces can be applied to reduce undesirable stresses in the structure. This work presents a state-of-the-art review on this technique. Some methods proposed to estimate the flexural capacity of beams prestressed with unbonded tendons are reviewed. It is also shown a procedure to predict the failure mode of the beams. Three reinforced concrete beams were strengthened by prestressing of external strands and tested. Results are analyzed and compared with both theoretical predictions and other test results of beams strengthened by alternative techniques. From the research, the benefits of prestressing on improving the flexural capacity and the shear strength of reinforced concrete beams could be confirmed.

Estruturas Mistas de Aço-Concreto têm sido usadas extensivamente na construção de pontes e viadutos urbanos, especialmente a partir da segunda metade do século XX. A popularidade desse tipo de solução, com seções caixão, cresceu devido a sua alta capacidade à flexão, rigidez à torção e uma seção transversal fechada que reduz a superfície exposta a corrosão. Este trabalho discorre sobre o comportamento estrutural, procedimentos de análise e verificação em Estado Limite Último (ELU) de pontes mistas de seção caixão com aplicação de protensão externa. Em vista da escassez de literatura sobre o assunto e inexistência de norma brasileira, o trabalho objetiva produzir um roteiro de análise para a determinação da capacidade à flexão em ELU de estruturas mistas de seção caixão protendidas. Embasado na norma americana AASHTO-LRFD:2012 e na revisão bibliográfica, propôs-se um estudo de caso para verificação/dimensionamento analíticos da estrutura, tratando de Momentos Fletores Resistentes (positivos e negativos), Esforço Cortante Resistente e conectores de cisalhamento. Após esta etapa inicial, aplicou-se protensão à estrutura e, por meio de métodos analíticos, e auxílio do método dos trabalhos virtuais, obtiveram-se as perdas de protensão e a relação entre a deformação adicional do cabo de protensão em função do momento externo aplicado à estrutura. Deste modo pôde-se fazer o equilíbrio de forças horizontais, através do método da Bissecção, e obter-se o valor de incremento de Momentos Fletores Positivos e Negativos Resistentes da estrutura. Observou-se, com a protensão, um aumento de resistência importante na região de Momentos Fletores Negativos em ELU (~40%); para a região de flexão positiva esse incremento foi pouco superior a 7%, em relação à estrutura nãoprotendida. Por fim, modelou-se a estrutura em elementos finitos de casca com o software SAP2000, a fim de confrontar a análise inicial, feita em modelo de barras de pórtico espacial, preconizada pela norma AASHTO-LRFD:2012. Os resultados mostram que o modelo em barras de pórtico espacial, em termos de deslocamentos e tensões, é adequado à análise deste tipo de estrutura. / Steel-Concrete Composite Strutures have been used extensively in the construction of bridges and urban viaducts, especially from the second half of the twentieth century. The popularity of this type of solution, with box sections, has increased due to its high flexural capacity and torsion stiffness combined with a closed cross section that reduces the exposed surface to corrosion. This paper discusses the structural behavior, analysis and verification procedures in the Ultimate Limite State (ULS) of Composite Box Girder Bridges with application of external prestressing. In view of the paucity of literature on the subject and the absence of Brazilian standard, this work aims to produce a analysis script to determine the flexural capacity of prestressed composite box girder structures in ULS. Grounded in the American Standard AASHTO-LRFD:2012 and the literature review, we propose a case study for analytical verification/dimensioning of the structure, concerning positive and negative bending moments, shear and shear connectors. After this initial stage, prestressing was applied to the structure, and with de aid of analytical methods, and the virtual work method, the prestress losses and the relation between the additional strain of the tendons and the external applied moment were obtained. Thus, it was possible to make the horizontal forces balance through the Bisection Method and obtain the increment of positive and negative flexion strength. It was observed, with prestressing, an important increase of capacity in the negative bending region for ULS (~40%); for the positive bending region, the increase was somewhat higher than 7%, compared with the non-prestressed structure. Finally, a finite element model with shell elements was held with aid of the software SAP2000 to confront the initial analysis, made in space frame bars model, recommended by AASHTO-LRFD:2012 standard. The results show that the space frame bars model, in terms of displacements and stresses, is appropriate to analyze this type of structure.

[pt] Nos últimos anos a protensão externa tem sido empregada tanto na recuperação e reforço de estruturas existentes quanto na concepção de novas estruturas. A protensão externa pode ser feita com cabos de aço ou com cabos sintéticos. Dentre esses, podem-se destacar os cabos Parafil, cujo núcleo é constituído de fibras kevlar. Essas fibras têm alta resistência (3700MPa), alto módulo de elasticidade (126000MPa) e excelente resistência à corrosão. Neste trabalho é feito um estudo do comportamento de vigas protendidas com cabos externos tipo Parafil, onde se identificam os principais fatores que influenciam a resistência à flexão através de um estudo paramétrico, utilizando um modelo computacional desenvolvido por Krüger (1989) e Campos (1993). Foram ensaiadas experimentalmente cinco vigas protendidas com dois cabos externos, considerando a taxa de armadura passiva e o tipo de carregamento como principais variáveis. Os resultados mostram que a taxa de armadura passiva, o tipo de carregamento, o módulo de elasticidade do reforço, a resistência do concreto e o nível de protensão inicial (protensão efetiva) têm um efeito significante sobre a resistência à flexão das vigas. Os resultados teóricos obtidos através de equações desenvolvidas para o caso de cabos de aço, mostram, de um modo geral, bons resultados para o caso de cabos Parafil. / [en] External prestressing has been used either in new structures or in the repair and rehabilitation of existing ones. The use of steel tendons has been the most usual solution, but synthetic cables have also been used over the last years. One example of these cables is a parallel-lay rope known as Parafil, which is made from the high strength (3700 MPa), high modulus (126000 MPa) and corrosion resistant fiber commercially known as Kevlar. An investigation on the behavior of beams prestressed with external Parafil tendons is conducted with the purpose of studying the flexural strength of these beams. The main variables which affect the behavior of the beams are firstly identified through a parametric analysis using an existing computational model based on the finite element method. Secondly, an experimental investigation of five simple supported beams, in which the non-prestressed reinforcement and type of loading are the main variables, is presented. The results show that the non-prestressed reinforcement, type of loading, elastic modulus of the tendons, effective prestressing force level and concrete strength have a significant affect on the flexural strength of the beams. The comparison between the experimental results and those obtained from equations developed for steel tendons, shows that these equations could also be used for beams prestressed with synthetic cables. / [es] En los últimos años la protensión externa há sido empleada tanto en la recuperación y refuerzo de extructuras existentes como en la concepción de nuevas extructuras. La protensión externa puede ser realizada con cables de acero o con cables sintéticos. Dentro de estos, se pueden destacar los cables Parafil, cuyo núcleo está constituido de fibras kevlar. Esas fibras tienen alta resistencia (3700MPa), alto módulo de elasticidad (126000MPa) y excelente resistencia a la corrosión. En este trabajo se realiza un estudio del comportamientode vigas protendidas con cables externos tipo Parafil, donde se identifican los principales factores que tienen influencia sobre la resistencia a la flexión, a través de un estudio paramétrico, utilizando un modelo computacional desarrollado por Krüger (1989) y Campos (1993). Fueron ensayadas cinco vigas protendidas con dos cables externos, considerando como principales variables la tasa de armadura pasiva y el tipo de carga. Los resultados muestran que la tasa de armadura pasiva, el tipo de carga, el módulo de elasticidad del refuerzo, la resistencia del concreto y el nível de protensión inicial (protensión efectiva) tienen un efecto significativo sobre la resistencia a la flexión de las vigas. Los resultados teóricos obtenidos a través de las ecuaciones desarrolladas para el caso de cables de acero, muestran, de un modo general, buenos resultados para el caso de cables Parafil.

External post-tensioning is an attractive technique for strengthening reinforced concrete structures because of its ability to actively control stresses and deflections, speed of installation, minimum interruption for the existing structure, and ease of inspection under service conditions. However, external prestressing implies exposing the tendons to the environment outside the concrete section, which may lead to corrosion in steel tendons. Therefore, the interest in using fiber reinforced polymer (FRP) tendons, which are corrosion resistant, has increased. The present work investigated, experimentally and analytically, the flexural performance of reinforced concrete beams strengthened with externally post-tensioned Carbon FRP (CFRP) tendons, under monotonic and fatigue loadings. Initially, tensile fatigue tests were carried out on CFRP tendon-anchor assemblies to assess their response under repeated cyclic loads, before implementing them in the beam tests. New wedge-type anchors (Waterloo anchors) were used in gripping the CFRP specimens. The assemblies exhibited excellent fatigue performance with no premature failure occurring at the anchorage zone. The fatigue tests suggested a fatigue limit of a stress range of 10% of the tendon ultimate capacity (approximately 216 MPa). Monotonic and fatigue experiments on twenty-eight beams (152x254x3500 mm) were then undertaken. Test parameters included the tendon profile (straight and double draped), the initial loading condition of the beam prior to post-tensioning (in-service and overloading), the partial prestressing ratio (0.36 and 0.46), and the load ranges applied to the beam during the fatigue life (39% to 76% of the yield load). The CFRP tendons were post-tensioned at 40% of their ultimate capacity. The monotonic tests of the post-tensioned beams suggested that overloading the beam prior to post-tensioning increased the beam deflections and the strains developed in the steel reinforcing bars at any stage of loading. However, overloading had no significant effect on the yield load of the strengthened beam and the mode of failure at ultimate. It also had no discernable effect on the increase in the tendon stress at yielding. The maximum increase in the CFRP stress at yield load was approximately 20% of the initial post-tensioning stress, for the in-service and overloaded beams. A very good performance of the strengthened beams was observed under fatigue loading. The fatigue life of the beams was mainly governed by the fatigue fracture of the internal steel reinforcing bars at a flexural crack location. Fracture of the bars occurred at the root of a rib where high stress concentration was likely to occur. No evidence of wear or stress concentration were observed at the deviated points of the CFRP tendons due to fatigue. The enhancement in the fatigue life of the strengthened beams was noticeable at all load ranges applied. Post-tensioning considerably decreased the stresses in the steel reinforcing bars and, consequently, increased the fatigue life of the beams. The increase in the fatigue life was slightly affected by the loading history of the beams. At the same load range applied to the beam, increasing the amount of the steel reinforcing bars for the same post-tensioning level decreased the stress range in the bars and significantly increased the fatigue life of the strengthened beams. In the analytical study, a monotonic model that predicts the non-linear flexural response of the CFRP post-tensioned beams was developed and implemented into a computer program. The model takes into account the loading history of the strengthened beams prior to post-tensioning (in-service and overloading). Good agreement was obtained between the measured and the predicted monotonic results. A strain-life based fatigue model was proposed to predict the fatigue life of the CFRP post-tensioned beams. The model takes into consideration the stress-strain history at the stress raisers in the steel bars. It accounts for the inelastic deformation occurring at the ribs during cycling and the resulting changes in the local mean stresses induced. Good agreement between the experimental and predicted fatigue results was observed. A step-by-step fatigue design approach is proposed for the CFRP externally post-tensioned beams. General conclusions of the study and recommendations of future work are given.