The bridge piers under service suffered a brittle failure due to the deterioration of lap-spliced longitudinal reinforcement without developing its flexural capacity or ductility. The earthquake induced lateral force results in tension which causes bond-slip failure at the lap-spliced region in circular bridge piers. In this case, such a brittle failure can be controlled by the seismic retrofit using FRP laminated circular tube. The retrofitted piers using FRP laminated circular tube showed significant improvement in seismic performance due to FRP's confinement effect. This paper presents the analytical results on the seismic strengthening effect of circular bridge piers with poor lap-splice details and strengthened with FRP laminated circular tube. FRP's confinement effect is predicted by the classical elasticity solution for the laminated circular tube manufactured with several layers. The FRP laminated circular tube induces the flexural failure instead of a bond-slip failure of the circular reinforced concrete piers under seismic induced lateral forces. To investigate the correctness and effectiveness of analytical solution derived in this study, the analytical results were compared with the experimental data and it was confirmed that the results were correlated well each other, The effects on the confinement of FRP laminated circular tube, such as the number of layers, the fiber orientations, and the mechanical properties, were investigated. From the parametric study, it was found that the number of layers, the fiber orientations, and the major Young's modulus (E11) of the FRP laminated circular tube were the dominant parameters affecting the confinement of reinforced concrete circular bridge piers.
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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2005.03a
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pp.361-371
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2005
The confined concrete subjected multi-axial stresses have been known as the fact it increases strength of concrete significantly compared with unconfined concrete. Many researchers have studied in confining effects of concrete, and now are studying in many fields. Although many researches about confined concrete using FRP have been studied recently, it is difficult to apply concrete confined by FRP in real structures because FRP is a brittle material. To investigate the influence of concrete strength and ductility increased by confining stiffness in steel, this study was tested and compared with 51 specimens confined by different shapes and thicknesses of steel tube. This test verified the increasement of strength and ductility in confined concrete. Also, analyzing the experimental data by regression method, this study provides stress-strain model about CSS and R4S considering effect of confinement stiffness on the stress-strain relations of concrete.
Concrete structures may become vulnerable during their lifetime due to several reasons such as degradation of their material properties; design or construction errors; and environmental damage due to earthquake. These structures should be repaired or strengthened to ensure proper performance for the current service load demands. Several methods have been investigated and applied for the strengthening of reinforced concrete (RC) structures using various materials. Fiber reinforced polymer (FRP) reinforcement is one of the most recent type of material for the strengthening purpose of RC structures. The main objective of the present research is to identify the behavior of reinforced concrete slabs strengthened with FRP bars by using near surface mounted (NSM) technique. Validation study is conducted based on the experimental test available in the literature to investigate the accuracy of finite element models using LS-DYNA to present the behavior of the models. A parametric analysis is conducted on the effect of FRP bar diameters, number of grooves, groove intervals as well as width and height of the grooves on the flexural behavior of strengthened reinforced slabs. Performance of strengthening RC slabs with NSM FRP bars was confirmed by comparing the results of strengthening reinforced slabs with control slab. The numerical results of mid-span deflection and stress time histories were reported. According to the numerical analysis results, the model with three grooves, FRP bar diameter of 10 mm and grooves distances of 100 mm is the most ideal and desirable model in this research. The results demonstrated that strengthening of reinforced concrete slabs using FRP by NSM method will have a significant effect on the performance of the slabs.
You, Young-Jun;Park, Young-Hwan;Kim, Hyung-Yeol;Choi, Jin-Won;Kim, Jang-Ho Jay
Journal of the Korea Concrete Institute
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v.25
no.2
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pp.187-194
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2013
Fiber reinforced polymer (FRP) has been gathering interest from designers and engineers for its possible usage as a replacement reinforcement of a steel reinforcing bar due to its advantageous characteristics such as high tensile strength, non-corrosive material, etc. Since it is manufactured with various contents ratios, fiber types, and shapes without any general specification, test results for concrete members reinforced with these FRP reinforcing bars could not be systematically used. Moreover, since investigations for FRP reinforced members have mainly focused on short-term behavior, the purpose of this study is to evaluate long-term behaviors of glass FRP (GFRP) reinforcing bar and concrete beams reinforced with GFRP. In this paper, test results of tensile and bond performance of GFRP reinforcing bar and creep behavior are presented. In the creep tests, results showed that 100 years of service time can be secured when sustained load level is below 55% of tensile strength of GFRP reinforcing bar. A modification factor of 0.73 used to calculate long-term deflection of GFRP reinforced beams was acquired from the creep tests for GFRP reinforced concrete beams. It is expected that these test results would give more useful information for design of FRP reinforced members.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2003.05a
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pp.549-554
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2003
In order to overcome the brittle failure of strengthening with FRP-rebars inherent to their brittle properties, two approaches have been attempted. One is to improve the properties like ductile Hybrid FRP Rods, and the other is to develop a ductile strengthening with partially unbonded FRP rebars. Experiments on real size specimen were performed to evaluate the performance of NSM (Near Surface Mounted Strengthening) and SIM (Section Increment Methods) with FRP rebars. This paper discusses the results of the tests on 8 slab specimen in terms of flexural resistance, ductility, and fatigue. They show that NSM or S1M with FRP rebars are very effective measures to strengthen existing RC structures. Above all, strengthening with partially unbonded ductile Hybrid FRP Rods shows sufficient ductility similar to that of properly designed RC structures.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2000.10b
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pp.983-988
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2000
Anchoring systems with structural stability and endurance have been one of the most important elements for PSC structures, especially for the structures using non-corrosive FRP tendons. FRP tendons are in increasing use for underground and coastal structures constantly contacted with fresh water or sea water because of their superiority to metallic ones in corrosion-resistance. In this study new non-metallic anchoring system for FRP tendons has been tested and investigated. The newly developed anchoring system utilizes FRP pipes and HEM (Highly Expansive Mortar). The major factors considered in this experiment were expansive pressure of HEM during its hydration and the strength of GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic) Pipe. Anchoring forces of the new anchoring system were investigated from the pull-out testes. The authors analyzed pull-out procedures of the FRP tendons in the various pipe filled with HEM and suggested an improved idea to develop novel non-metallic anchoring system for FRP tendons
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2006.11a
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pp.129-132
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2006
It is generally reported that most of RC beams strengthened with simply bonded FRP composite is failed by FRP debonding. Also, the flexural performance of RC member strengthened with FRP composite can be calculated using the effective strain of FRP. The effective strain as a result of the debonding failure depends on many variables, such as FRP stiffness including the thickness($t_f$) and modulus of elasticity($E_f$), the amount of FRP but the FRP stiffness is reportedly the most influential. The purpose of this paper, therefore, is to examine effects of FRP stiffness on the flexural strengthening of RC beams. 4 different stiffness of CFRP composite including CFRP sheet and laminae were selected. From the tests, it was found that the flexural performance of RC beams strengthened with CFRP composite can be calculated based on the effective strain of the CFRP composite and the effective strain is inversely proportional to the CFRP stiffness.
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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2003.03a
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pp.377-384
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2003
Recently, there are much concerns about new and innovative transverse materials which could be used instead of conventional transverse steel in reinforced concrete bridge piers. FRP materials could be substituted for conventional transverse steel because of their sufficient strength, light weight, easy fabrication, and useful applicability to any shapes of pier sections, such as rectangular or circular sections. The objective of this research is to evaluate the seismic performance of reinforced concrete bridge pier specimens with FRP transverse reinforcement by means of the Quasi-Static test. In the first task, test columns were made using FRP rope, but these specimens appeared to fail at low displacement ductility levels due to insufficient confinement of strand extension itself. Therefore, the second task was to evaluate the seismic performance of test specimens transversely confined with FRP band. Although FRP banded specimens showed lower seismic performance than the specimen with spiral reinforcing steel, it satisfied with the response modification factor, 3, required for the single column of Korea bridge roadway design code. It was concluded that FRP band could be efficiently substituted for conventional reinforcing steel.
This study presents the experimental results of twenty three reinforced concrete beams with rectangular web openings externally strengthened with Fiber Reinforced Polymers (FRP) composites bonded around openings. All tested beams had the same geometry and reinforcement details. At openings locations, the stirrups intercepted the openings were cut during fabrication of reinforcement cage to simulate the condition of inclusion of an opening in an existing beam. Several design parameters are considered including the opening dimensions and location in the shear zone, the wrapping configurations, and the amount and the type of the FRP composites in the vicinity of the openings. The wrapping configurations of FRP included: sheets, strips, U-shape strips, and U-shape strips with bundles of FRP strands placed at the top and sides of the beam forming a fan under the strips to achieve closed wrapping. The effect of these parameters on the failure modes, the ultimate load, and the beam stiffness were investigated. The shear contribution of FRP on the shear capacity of tested beams with web openings was estimated according to ACI Committee 440-08, Canadian Standards S6-06, and Khalifa et al. model and examined against the test results. A modification factor to account for the dimensions of opening chords was applied to the predicted gain in the shear capacity according to ACI 440-08 and CSA S6-06 for bonded Glass Fiber Reinforced Polymers (GFRP) around openings. The analytical results after incorporating the modification factor into the codes guidelines showed good agreement with the test results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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