The flexural behaviour of symmetrically reinforced concrete (RC) columns cast of normal- and high-strength concrete under both monotonic and cyclic loading is studied based on an analytical procedure, which employs the actual stress-strain curves and takes into account the stress-path dependence of concrete and steel reinforcement. The analysis is particularly extended into the post-peak stage with large inelastic deformation at various applied axial load level. The effect of axial load on their complete flexural behaviour is then identified based on the results obtained. The axial load is found to have fairly large effect on the flexural behaviour of RC columns under both monotonic and cyclic loading. Such effects are discussed through examination of various aspects including the moment-curvature relationship, moment capacity, flexural ductility, variation of neutral axis depth and steel stress.
본 연구의 목적은 탄소섬유쉬트(CFS)로 보강된 RC보의 보강시 상재하중의 유무에 따른 보강효과와 휨거동을 실험적으로 고찰하는 것이다. 실험변수는 인장철근비(0.85, 1.32, 1.91%)와 상재하중(무보강보의 항복내력의 80%)으로 한다. 보강보의 구조적 거동을 항복하중과 극한하중, 하중-중앙부 처짐 관계, 연성, 보강 효과의 항으로 비교하였다. 실험결과로부터, CFS로 보강된 RC보의 극한 내력과 휨파괴거동이 원부재와 부착된 CFS 간의 초기응력에 의해 변화하는 것으로 나타났다.
International Journal of Concrete Structures and Materials
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제11권2호
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pp.261-273
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2017
The control of the deformative behaviour of pre-stressed concrete roof elements for a satisfactory service performance is a main issue of their structural design. Slender light-weight wing-shaped roof elements, typical of the European heritage, are particularly sensitive to this problem. The paper presents the results of deformation measurements during storage and of both torsional-flexural and purely flexural load tests carried out on a full-scale 40.5 m long innovative wing-shaped roof element. An element-based simplified integral procedure that de-couples the evolution of the deflection profile with the progressive shortening of the beam is adopted to catch the experimental visco-elastic behaviour of the element and the predictions are compared with normative close-form solutions. A linear 3D fem model is developed to investigate the torsional-flexural behaviour of the member. A mechanical non-linear beam model is used to predict the purely flexural behaviour of the roof member in the pre- and post-cracking phases and to validate the loss prediction of the adopted procedure. Both experimental and numerical results highlight that the adopted analysis method is viable and sound for an accurate simulation of the service behaviour of precast roof elements.
This article presents the flexural behaviour of reinforced fly ash (FA)-based geopolymer concrete (GPC) beams with partial replacement of FA for about 10% by weight with paper sludge ash (PSA). The beams were made of M35 grade concrete and cured under three curing conditions for comparison viz., ambient curing, external exposure curing, and oven curing at $60^{\circ}C$. The beams were experimentally tested at the 28th day of casting after curing by conducting two-point loading flexural test. Performance aspects such as load carrying capacity, first crack load, load-deflection and moment-curvature behaviours of both types of beams were experimentally studied and their results were compared under different curing conditions. To verify the response of reinforced GPC beams numerically, an ANSYS 13.0 finite element program was also used. The result shows that there is a good agreement between computer model failure behaviour with the experimental failure behaviour.
This paper studies the influence of silica fume and Processed Quarry Fines (PQF) on the flexural behaviour of the reinforced concrete beams by experimental as well as numerical studies. The study has been shown that the incorporation of PQF can significantly increase the stiffness and the flexural strength of reinforced HPC beams. Also, the ultimate strength of specimens prepared with the 10% silica fume and 100% PQF are higher compared to conventional reinforced concrete specimen. Numerical analysis is performed to find the ultimate strength of HPC beams to compare with experimental results. Nonlinear behaviour of steel reinforcing bars and plain concrete is simulated using appropriate constitutive models and experimental results. The results indicate that the ultimate strength, deformed shape and crack patterns of reinforced HPC beams obtained through the Finite Element Analysis (FEA) are confirming with the experimental results.
The present work is concerned with a numerical investigation of the behaviour of reinforced-concrete beams with non-bonded flexural tension reinforcement. The numerically-established behaviour of such beams with and without transverse reinforcement is compared with its counterpart of similar beams with bonded reinforcement. From the comparison, it is found that the development of bond anywhere within the shear span inevitably leads to inclined cracking which is the cause of 'shear' failure. On the other hand, the lack of bond within the shear span of the beams is found, not only to prevent cracking within the shear span, but, also, to lead to a flexural type of failure preceded by the formation of horizontal splitting of concrete in the compressive zone. It is also found that delaying the extension of horizontal splitting through the provision of transverse reinforcement in the beam mid span can lead to flexural failure after yielding of the tension reinforcement. Yielding of the tension reinforcement before the horizontal splitting of the compressive zone may also be achieved by reducing the amount of the latter reinforcement.
This paper reports an experimental investigation of the behaviour of concrete-encased composite columns subjected to short-term axial load and biaxial bending. In the study, six square and four L-shaped cross section of both short and slender composite column specimens were constructed and tested to examine the load-deflection behaviour and to obtain load carrying capacities. The main variables in the tests were considered as eccentricity of applied axial load, concrete compressive strength, cross section, and slenderness effect. A theoretical procedure considering the nonlinear behaviour of the materials is proposed for determination of the behaviour of eccentrically loaded short and slender composite columns. Two approaches are taken into account to describe the flexural rigidity (EI) used in the analysis of slender composite columns. Observed failure mode and experimental and theoretical load-deflection behaviour of the specimens are presented in the paper. The composite column specimens and also some composite columns available in the literature have been analysed and found to be in good agreement with the test results.
Cyclic behaviour of composite (steel-concrete) plate shear walls (CPSW) with variable column flexural stiffness is experimentally and numerically investigated. The investigation included design, fabrication and testing of three pairs of one-bay one-storey CPSW specimens. The reference specimen pair was designed in way that its column flexural stiffness corresponds to the value required by the design codes, while within the other two specimen pairs column flexural stiffness was reduced by 18% and 36%, respectively. Specimens were subjected to quasi-static cyclic tests. Obtained results indicate that column flexural stiffness reduction in CPSW does not have negative impact on the overall behaviour allowing for satisfactory performance for up to 4% storey drift ratio while also enabling inelastic buckling of the infill steel plate. Additionally, in comparison to similar steel plate shear wall (SPSW) specimens, column "pull-in" deformations are less pronounced within CPSW specimens. Therefore, the results indicate that prescribed minimal column flexural stiffness value used for CPSW might be conservative, and can additionally be reduced when compared to the prescribed value for SPSWs. Furthermore, finite element (FE) pushover simulations were conducted using shell and solid elements. Such FE models can adequately simulate cyclic behaviour of CPSW and as such could be further used for numerical parametric analyses. It is necessary to mention that the implemented pushover FE models were not able to adequately reproduce column "pull-in" deformation and that further development of FE simulations is required where cyclic loading of the shear walls needs to be simulated.
The effect of basalt and polypropylene fibers on the flexural behavior of reinforced concrete (RC) beams is investigated in this paper. The compressive and tensile behaviors of the basalt concrete and polypropylene concrete cylinders are also investigated. Eight beams and 28 cylinders were made with different percentages of basalt and polypropylene fibers. The dosages of fiber were selected as 0.6%, 1.3%, and 2.5% of the total cement weight. Each type of fiber was mixed solely with the concrete mix. Basalt and polypropylene fibers are modern and cheap materials that can be used to improve the structural behavior of RC members. This research is designed to find the optimum percentage of basalt and polypropylene fibers for enhancing the flexural behavior of RC beams. Test results showed that the addition of basalt and polypropylene fibers in any dosage (0.6%, 1.3%, and 2.5%) can increase the flexural strength and displacement ductility index of the beams where the maximum enhancement was measured with 1.3% fibers. The maximum increments in the flexural strength and the displacement ductility index were 30.39% and 260% for the basalt fiber case, while the maximum improvement for the polypropylene fibers case was 55.5% and 230% compared to the control specimen. Finite element (FE) models were then developed in ABAQUS to predict the numerical behaviour of the tested beams. The FE models were able to predict the experimental behaviour with reasonable accuracy. This research confirms the efficiency of basalt and polypropylene fibers in enhancing the flexural behavior of RC beams, and it also suggests the optimum dosage of fibers.
The present study concerns a removal of chloride ions and structural behaviour of concrete beam at electrochemical chloride extraction (ECE). The electrochemical properties included 1000 mA/m2 current density for 2, 4 and 8 weeks. It was found that an increase in the duration of ECE resulted in an increase in the extraction rate of chlorides, in the range of 35-85%, irrespective of chloride contamination. In structural behaviour, the strength and maximum bending moment of specimen was always lowered by ECE. Moreover, the flexural rigidity and bending stiffness were reduced by the loss of effective cross-section area in the linear elastic range. Simultaneously, the inertia moment was substantially subjected to 70% loss of the cross-section by the tensile strain at the condition of the failure. However, a lower rate of the inertia moment reduction was achieved by ECE, implying the higher resistance to the cracking, but the higher risk of deformation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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