In the design of earthquake resistant reinforced concrete (RC) structures, both flexural strength and deformability need to be considered. However, in almost all existing RC design codes, the design of flexural strength and deformability of RC beams are separated and independent on each other. Therefore, the pros and cons of using high-performance materials on the flexural performance of RC beams are not revealed. From the theoretical results obtained in a previous study on flexural deformability of RC beams, it is seen that the critical design factors such as degree of reinforcement, concrete/steel yield strength and confining pressure would simultaneously affect the flexural strength and deformability. To study the effects of these factors, the previous theoretical results are presented in various charts plotting flexural strength against deformability. Using these charts, a "concurrent flexural strength and deformability design" that would allow structural engineers to consider simultaneously both strength and deformability requirements is developed. For application in real construction practice where concrete strength is usually prescribed, a simpler method of determining the maximum and minimum limits of degree of reinforcement for a particular pair of strength and deformability demand is proposed. Numerical examples are presented to illustrate the application of both design methods.
Karanth, Savithri S.;Kumar, U. Lohith;Danigond, Naveen
Advances in concrete construction
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v.8
no.4
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pp.305-309
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2019
Pervious concrete pavements are the need of the day to avoid urban flooding and to facilitate ground water recharge. However, the strength of pervious or porous concrete is considerably less compared to conventional concrete. In this experimental investigation, an effort is made to improve the strength of pervious concrete by adopting fibres and a small amount of fine aggregate. A porous concrete with cement to aggregate ratio of 1:5 and a water-powder ratio of 0.4 is adopted. 30% of the cement is replaced by cementitious material ground granulated blast furnace slag (GGBS) for better strength and workability. Recron fibres at a dosage of 0.5, 1.0 and 1.5% by weight of cement were included to improve the impact strength. Since concrete pavements are subjected to impact loads, the impact strength was also calculated by "Drop ball method" in addition to compressive strength. The effect of fine aggregate and recron fibres on workability, porosity, compressive and impact strength was studied. The investigations have shown that 20% inclusion of fine aggregate and 1.5% recron fibres by weight of cement give better strength with an acceptable range of porosity.
This research was attempted as one of a study for investigating optimum contents of fly ash and briquette ash when they were used as admixtures. In mix designs of mortar, fly ash and briquette ash to cement, each of them, was mixed with 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30 percent by weight of cement. They were tested for compressive strength, tension strength and bending strength, and these results were summarized as follows; 1. The compressive strength of mortar to add fly ash showed the maximum value at 25 percent. tension strength, 20 percent, bending strength, 15 percent. 2. In case of using briquette ash, compressive strength showed maximum strength at 15 percent. tension strength, 20 percent, bending strength, 20 percent. 3. To add fly ash showed in general more additive effect than to add briquette ash. 4. It was not only to excess standard strength but may be to develop as admixture when briquette ash was used around 20 percent.
Compressive strength is one of the most important engineering properties of concrete, and testing of the compressive strength of concrete specimens is often costly and time consuming. In order to provide the time for concrete form removal, re-shoring to slab, project scheduling and quality control, it is necessary to predict the concrete strength based upon the early strength data. However, concrete compressive strength is affected by many factors, such as quality of raw materials, water cement ratio, ratio of fine aggregate to coarse aggregate, age of concrete, compaction of concrete, temperature, relative humidity and curing of concrete. The concrete compressive strength is a quite nonlinear function that changes depend on the materials used in the concrete and the time. This paper presents an adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) for the prediction of concrete compressive strength. The training of fuzzy system was performed by a hybrid method of gradient descent method and least squares algorithm, and the subtractive clustering algorithm (SCA) was utilized for optimizing the number of fuzzy rules. Experimental data on concrete compressive strength in the literature were used to validate and evaluate the performance of the proposed ANFIS model. Further, predictions from three models (the back propagation neural network model, the statistics model, and the ANFIS model) were compared with the experimental data. The results show that the proposed ANFIS model is a feasible, efficient, and accurate tool for predicting the concrete compressive strength.
The production of ultra-early-strength concrete (UESC) traditionally involves complexity or necessitates high-temperature curing conditions. However, this study aimed to achieve ultra-early-strength performance solely through room-temperature curing. Experimental results demonstrate that under room-temperature (28℃) curing conditions, the concrete attained compressive strengths of 20 MPa at 4 hours and 69.6 MPa at 24 hours. Additionally, it exhibited a flexural strength of 7.5 MPa after 24 hours. In contrast, conventional concrete typically reaches around 20.6 MPa (3,000 psi) after approximately 28 days, highlighting the rapid strength development of the UESC. This swift attainment of compressive strength represents a significant advancement for engineering purposes. Small amounts of steel fibers (0.5% and 1% by volume, respectively) were added to address potential concrete cracking due to early hydration heat and enhance mechanical properties. This allowed observation of the effects of different volume contents on ultra-early-strength fiber-reinforced concrete (UESFRC). Furthermore, the compressive strength of 0.5% and 1% UESFRC increased by 16.3% and 31.3%, respectively, while the flexural strength increased by 37.1% and 47.9%. Moreover, toughness increased by 58.2 and 69.7 times, respectively. These findings offer an effective solution for future emergency applications in public works.
Ahmad, Sohaib;Pilakoutas, Kypros;Rafi, Muhammad M.;Zaman, Qaiser U.
Computers and Concrete
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v.22
no.2
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pp.249-259
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2018
This paper presents Artificial Neural Network (ANN) models for evaluating bond strength of deformed, plain and cold formed bars in low strength concrete. The ANN models were implemented using the experimental database developed by conducting experiments in three different universities on total of 138 pullout and 108 splitting specimens under monotonic loading. The key parameters examined in the experiments are low strength concrete, bar development length, concrete cover, rebar type (deformed, cold-formed, plain) and diameter. These deficient parameters are typically found in non-engineered reinforced concrete structures of developing countries. To develop ANN bond model for each bar type, four inputs (the low strength concrete, development length, concrete cover and bar diameter) are used for training the neurons in the network. Multi-Layer-Perceptron was trained according to a back-propagation algorithm. The ANN bond model for deformed bar consists of a single hidden layer and the 9 neurons. For Tor bar and plain bars the ANN models consist of 5 and 6 neurons and a single hidden layer, respectively. The developed ANN models are capable of predicting bond strength for both pull and splitting bond failure modes. The developed ANN models have higher coefficient of determination in training, validation and testing with good prediction and generalization capacity. The comparison of experimental bond strength values with the outcomes of ANN models showed good agreement. Moreover, the ANN model predictions by varying different parameters are also presented for all bar types.
Mousavi, S.M.;Alavi, A.H.;Gandomi, A.H.;Esmaeili, M. Arab;Gandomi, M.
Structural Engineering and Mechanics
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v.36
no.6
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pp.759-783
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2010
In this paper, compressive strength of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) confined concrete cylinders is formulated using a hybrid method coupling genetic programming (GP) and simulated annealing (SA), called GP/SA, and a robust variant of GP, namely multi expression programming (MEP). Straightforward GP/SA and MEP-based prediction equations are derived for the compressive strength of CFRP-wrapped concrete cylinders. The models are constructed using two sets of predictor variables. The first set comprises diameter of concrete cylinder, unconfined concrete strength, tensile strength of CFRP laminate, and total thickness of CFRP layer. The most widely used parameters of unconfined concrete strength and ultimate confinement pressure are included in the second set. The models are developed based on the experimental results obtained from the literature. To verify the applicability of the proposed models, they are employed to estimate the compressive strength of parts of test results that were not included in the modeling process. A sensitivity analysis is carried out to determine the contributions of the parameters affecting the compressive strength. For more verification, a parametric study is carried out and the trends of the results are confirmed via some previous studies. The GP/SA and MEP models are able to predict the ultimate compressive strength with an acceptable level of accuracy. The proposed models perform superior than several CFRP confinement models found in the literature. The derived models are particularly valuable for pre-design purposes.
The experimental investigations into hooked-end round steel fibers (HSF) effect on the age-dependent strengths of high volume fly ash (HVFA) concrete is studied. The concrete was prepared with class F fly ash used as partial cement replacement varied from 0% to 70% on an equal weight basis. Two percentages of HSF (i.e., 0.5% and 1.5% by volume fraction) of 50 mm length were added in plain, and 50% fly ash concrete mixes. The compressive and flexural tensile strength was determined at 7, 28, 56, and 90 days. The strength results of fly ash concrete mixes with and without steel fibers were compared with the plain concrete strength. The test results indicated that the strength of fly ash concrete is comparable with the plain concrete strength and further increases with an increase in the percentage of steel fibers. The maximum flexure strength of HVFA concrete is found with 0.5% steel fibers. It is concluded that the HVFA concrete with steel fibers of 50 mm length can effectively be used in concrete construction. The analytical models are proposed to predict the age-dependent compressive and flexural tensile strength of HVFA concrete with and without HSF. The compressive and tensile strength of HVFA concrete with HSF can be predicted using these models when the 28-day compressive strength of plain concrete is known. The present study will be helpful in the design and construction of reinforced and pre-stressed concrete structures made with HVFA and HSF.
High strength concrete is being used increasingly in mass structure projects. The purpose of this study is to investigate the influence of temperature during mixing, placing and curing on the strength development, hydration products and pore structures of high strength concrete in mass structures. The experiments were conducted with two different model walls, viz.: 1.5 m and 0.3 m under typical summer and winter weather conditions. The final part of this study deal with the clarification of the relationship between the long-term strength loss and the microstructure of the high strength concrete at high temperatures. Test results indicated that high elevated temperatures in mass concrete structures significantly accelerate the strength development of concrete at the early ages, while the long-term strength development is decreased. The long-term strength loss is caused by the decomposition of ettringite and increased the total porosity and amount of small pores.
In order to study the effect of moisture on the compressive strength of low-strength hollow concrete blocks, an experimental study was carried out on 96 samples of locally manufactured hollow concrete blocks collected from three different locations. Uniaxial compression tests were conducted on dry specimens and three types of saturated specimens with moisture contents of 30%, 50% and 80% respectively. The range of moisture content adopted covered the range within which the concrete block samples are saturated in the dry and monsoon seasons. The compressive strength of low-strength hollow concrete blocks decreases with increase in moisture content and the relationship between compressive strength of hollow concrete blocks and their moisture content can be considered to be linear. However, the strength degradation of 30% moist concrete blocks with respect to dry blocks is relatively low and can be considered to be comparable to dry concrete blocks. A formula indicating the relationship between the moisture content and compressive strength of low-strength hollow concrete blocks is also proposed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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