Aramid fiber reinforced polymer (AFRP) composite materials show promise for prestressed concrete bridge applications. However, there are still some knowledge gaps due to lack of sufficient data to assess the long-term performance and therefore sustainability of beams prestressed with AFRP composite materials. The objective of this research is to effectively characterize the material properties based on the short-term and long-term characteristics of AFRP bars. Tensile, creep-rupture, and relaxation tests are experimentally conducted using AFRP bars to validate testing procedures and expand an existing limited database. Previous results from tensile tests show that the stress-strain behavior of Arapree® AFRP bars is linear until failure with tensile strength of approximately 210 ksi (1448 MPa) and strain of 2.1%. For the creep-rupture tests, three specimens are tested and monitored at four different load levels (50, 60, 75 and 85% of maximum tensile strength) throughout a period of 14 days (short-term evaluation) and 42 days (long-term evaluation). From these tests, it is expected that for a 100-year life span, 55% of the ultimate load, Fu, must be applied as an initial stress to obtain a long-term residual strength of 0.80 Fu. For the relaxation tests, six specimens at four different strain levels (50, 60, 75 and 85% of maximum tensile strain) are tested and monitored throughout a period of 14 days and 42 days. Relaxation loss profiles of the AFRP bars are developed based on the experimental data collected from prestressed AFRP bars, which have been less well understood given lack of sufficient experimental data. Overall, the results of this study provide more insight as to the reliability and potential long-term performance of AFRP bars embedded within prestressed bridge structures.

A new version of EN 1992-1-1, Eurocode 2 for Design of Concrete Structures, is under development and one of the most discussed topics is shear capacity for prestressed concrete beams without shear reinforcement, partly because shear failure occurs suddenly and can have catastrophic consequences. For the new version of Eurocode, there are a total of three proposed equations to replace the two equations that currently exist in EN 1992-1-1 for shear capacity of prestressed concrete beams without shear reinforcement. One of the proposed equations is intended to replace the equation intended for beam regions where bending cracks do not occur. The other two equations are proposed for beam regions where bending cracks occur. One of the proposed equations for beam regions with bending cracks, is based on critical shear crack theory and takes the normal force in consideration, while the other equation for beam regions with bending cracks is like the one found today in Eurocode, an empirical equation, where the contribution of normal force is empirical. In this thesis, all equations have been set against each other and compared with the help of nonlinear finite element analyzes and experiments which Dr. De Wilder has done in his doctoral thesis. The impact of the prestressing force on the shear force capacity of beams has also been investigated. The results show that the equations for beam regions that do not have bending cracks give identical shear force capacities. While the equation which is based on critical shear crack theory takes the shear span into consideration and captures the effect of the shear span correctly, which the other proposed equation and the one found in Eurocode today do not and are on the unsafe side for increasing shear spans. Furthermore, it turned out that the equation which is based on critical shear crack theory was rather conservative, while the equation that exists today in Eurocode gives approximately the same shear capacity as the other proposed equation. Furthermore, it was found that if the amount of longitudinal reinforcement is reduced, at the same time as the prestressing force is unchanged, an insignificant reduction in the shear capacity on prestressed concrete beams is obtained. / En ny version av EN 1992-1-1, Eurokod 2 Dimensionering av betongkonstruktioner, är under utveckling och ett av de mest diskuterade ämnena är tvärkraftskapacitet för förspända betongbalkar utan skjuvarmering, bland annat eftersom huvudspänningsskjuvbrott uppstår plötsligt och kan få katastrofala konsekvenser. Till den nya versionen av Eurokoden finns det totalt tre föreslagna ekvationer för att ersätta de två ekvationer som för närvarande finns i EN 1992-1-1 för tvärkraftskapacitet för förspända betongbalkar utan skjuvarmering. En av de föreslagna ekvationerna är tänkt att ersätta ekvationen avsedd för balkregioner där böjsprickor ej uppstår. De andra två ekvationerna är föreslagna för balkregioner där böjsprickor uppstår. En av de föreslagna ekvationerna för balkregioner med böjsprickor är baserad på kritisk skjuvsprickteorin och tar hänsyn till normalkraftens bidrag till tvärkraftskapaciteten, medan den andra föreslagna ekvationen för balkregioner med böjsprickor är likt den som idag finns i Eurokoden, en empirisk ekvation, där normala kraftens bidrag är baserad på ett empiriskt tillägg. I detta examensarbete har alla ekvationer ställts mot varandra och jämförts med hjälp utav icke-linjär finit-elementanalyser samt experiment som Dr. De Wilder gjort i sin doktorsavhandling. Vidare har också förspänningskraftens påverkan på balkars tvärkraftskapacitet undersökts. Resultaten visar att ekvationerna för balkregioner som ej har böjsprickor ger identiska tvärkraftskapaciteter. Medan ekvationen som är baserad på kritisk skjuvsprickteorin tar hänsyn till skjuvspännvidd och fångar effekten av skjuvspännvidden korrekt, vilket den andra föreslagna ekvationen och den som finns i Eurokoden idag inte gör och är på den osäkra sidan för ökad skjuvspännvidd. Dessutom visade det sig att ekvationen som är baserad på kritisk skjuvsprickteori är tämligen konservativ, medan ekvationen som finns idag i Eurokoden ger ungefär samma tvärkraftskapacitet som den andra föreslagna ekvationen. Vidare visade det sig att ifall man minskar mängden längsgående armering, samtidigt som förspänningskraften är oförändrad, så fås en obetydlig minskning utav tvärkraftskapaciteten på förspända betongbalkar.

På grund av bostadsbristen de senaste åren har byggbranschen varit tvungen att möta den höga efterfrågan på bostäder. Ett sätt att underlätta det tryck som skapats på grund av den höga efterfrågan är att rekonstruera byggnader avsedda för annan användning än bostäder till bostadshus. Ett problem som har uppstått vid ombyggnation av till exempel ett kontorshus som består av spännarmerade pelardäck, är känsligheten för nya hål som krävs för nya installationer som går igenom de efterspända bjälklagen (bestående av betongplattor). Problematiken består av att håltagningar som vanligtvis är lokaliserade nära pelarna måste göras på ett större avstånd från pelaren på grund av de spännkablar som går över och nära plattans pelaranslutning. Efterspända kablar är normalt sett belägna över plattans pelaranslutning enligt dagens dimensioneringsnormer för att bidra till plattornas genomstansningskapacitet.I detta examensarbete undersöktes det om det finns vetenskapligt stöd för att flytta kablarna till en längre distans från pelaren (än vad normerna rekommenderar) med hänsyn till genomstansningskapaciteten, och därmed förenkla vid en potentiell ombyggnation.Huvudsyftet med arbetet var att med hjälp av en litteraturstudie samt beräkningar jämföra ett experiment som utförts av Ghassem Hassanzadeh och Håkan Sundquist vid KTH 1997- 1998 (som visade att kablar på ett längre avstånd från pelaren ger ett visst bidrag till betongplattans genomstansningskapacitet) med dagens normer samt nyare studier. Dagens dimensioneringsnormer inkluderar inte bidraget till kapaciteten när spännkablarna placeras utanför det så kallade grundkontrollsnittet (området som undersöks vid dimensionering enligt normerna).Ett annat syfte med detta examensarbete var att studera och uppdatera de beräknade resultaten (enligt dåtidens normer) från studien. Denna rapport uppdaterar studien genom att undersöka rådande normernas beräknade resultat samt jämföra med liknande tester från andra forskare. Dimensioneringsnormerna som undersöktes var Eurokod 2, ACI 318 och MC2010Som del av litteraturstudien redovisas även en liknande försökserie från Portugal av A. Pinho Ramos, Valter J.G. Lúcio & Duarte M.V Faria samt en sammanställning av olika försök som genomfördes i Schweiz av Clément T, Ramos A.P, Fernández Ruiz M, Muttoni A. Sammanställning i Schweiz beräknade genomstansningskapaciteten för 74 olika plattor där plattorna från försöket vid KTH finns med. Den här studien tyder på att dagens dimensioneringsnormer har en säkerhetsmarginal vid approximationer (vid både normalfall och vid flytt av kablar), men att det fortfarande saknas tillräckliga belägg för att rättfärdiga en flytt av spännkablar.Rapporten är skriven för CBI Betonginstitutet där G. Hassanzadeh har varit handledare.