Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.6
no.1
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pp.119-129
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2002
Reinforced concrete haunched beams have been used for enhancement of shear resistance of beams to avoid the stress concentration. But American and British codes do not give my formula for the design of haunched beams. The purpose of this research is to experimentally investigate the shear failure of reinforced concrete punched beams for various haunch inclinations and shear span-to-depth ratios. The experimental results showed that even though shear behavior of haunched beam were similar to that of resembled rectangular beams, shear span-to-depth ratios and inclinations of haunch had effects on shear cracking strength.
Albegmprli, Hasan M.;Cevik, Abdulkadir;Gulsan, M. Eren;Kurtoglu, Ahmet Emin
Computers and Concrete
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v.15
no.2
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pp.259-277
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2015
The lack of experimental studies on the mechanical behavior of reinforced concrete (RC) haunched beams leads to difficulties in statistical and reliability analyses. This study performs stochastic and reliability analyses of the ultimate shear capacity of RC haunched beams based on nonlinear finite element analysis. The main aim of this study is to investigate the influence of uncertainty in material properties and geometry parameters on the mechanical performance and shear capacity of RC haunched beams. Firstly, 65 experimentally tested RC haunched beams and prismatic beams are analyzed via deterministic nonlinear finite element method by a special program (ATENA) to verify the efficiency of utilized numerical models, the shear capacity and the crack pattern. The accuracy of nonlinear finite element analyses is verified by comparing the results of nonlinear finite element and experiments and both results are found to be in a good agreement. Afterwards, stochastic analyses are performed for each beam where the RC material properties and geometry parameters are assigned to take probabilistic values using an advanced simulating procedure. As a result of stochastic analysis, statistical parameters are determined. The statistical parameters are obtained for resistance bias factor and the coefficient of variation which were found to be equal to 1.053 and 0.137 respectively. Finally, reliability analyses are accomplished using the limit state functions of ACI-318 and ASCE-7 depending on the calculated statistical parameters. The results show that the RC haunched beams have higher sensitivity and riskiness than the RC prismatic beams.
Albegmprli, Hasan M.;Gulsan, M. Eren;Cevik, Abdulkadir
Advances in concrete construction
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v.7
no.1
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pp.39-50
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2019
This study presents a comprehensive experimental investigation on mostly encountered types of Reinforced Concrete Haunched Beams (RCHBs) where three modes of RCHBs investigated; the diversity of studied beams makes it a pioneer in this topic. The experimental study consists of twenty RCHBs and four prismatic beams. Effects of important parameters including beam type, the inclination angle, flexure and compressive reinforcement, shear reinforcement on mechanical behavior and failure mode of each mode of RCHBs were examined in detail. Furthermore crack propagation at certain load levels were inspected and visualized for each RCHB mode. The results confirm that RCHBs have different behavior in shear as compared to the prismatic beams. At the same time, different mechanical behavior was observed between the modes of RCHBs. Therefore, RCHBs were classified into three modes according to the inclination shape and mode of failure (Modes A, B and C). However, it was observed that there is no significant difference between RCHBs and prismatic beams regarding flexural behavior. Moreover, a new and unified formula was proposed to predict the critical effective depth of all modes of RCHBs that is very useful to predict the critical section for failure.
The mechanical behavior of prestressed concrete haunched beams (PSHBs) was investigated in depth using a finite element modeling technique in this study. The efficiency of finite element modeling was investigated in the first stage by taking into account a previous study from the literature. The first stage's findings suggested that finite element modeling might be preferable for modeling PSHBs. In the second stage of the research, a comprehensive parametric study was carried out to determine the effect of each parameter on PSHB load capacity, including haunch angle, prestress level, compressive strength, tensile reinforcement ratio, and shear span to depth ratio. PSHBs and prestressed concrete rectangular beams (PSRBs) were also compared in terms of capacity. Stochastic analysis was used in the third stage to define the uncertainty in PSHB capacity by taking into account uncertainty in geometric and material parameters. Standard deviation, coefficient of variation, and the most appropriate probability density function (PDF) were proposed as a result of the analysis to define the randomness of capacity of PSHBs. In the study's final section, a new equation was proposed for using symbolic regression to predict the load capacity of PSHBs and PSRBs. The equation's statistical results show that it can be used to calculate the capacity of PSHBs and PSRBs.
Al Jawahery, Mohammed S.;Cevik, Abdulkadir;Gulsan, Mehmet Eren
Advances in concrete construction
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v.13
no.1
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pp.45-69
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2022
This paper investigates the shear behavior of reinforced concrete haunched beams (RCHBs) without stirrups. The research objective is to study the effectiveness of the ideal steel fiber (SF) ratio, which is used to resist shear strength, besides the influence of main steel reinforcement, compressive strength, and inclination angles of the haunched beam. The modeling and analysis were carried out by Finite Element Method (FE) based on a software package, called Atena-GiD 3D. The program of this study comprises two-part. One of them consists of nine results of experimental SF RCHBs which are used to identify the accuracy of FE models. The other part comprises 81 FE models, which are divided into three groups. Each group differed from another group by the area of main steel reinforcement (As) which are 226, 339, and 509 mm2. The other parameters which are considered in each group in the same quantities to study the effectiveness of them, were steel fiber volumetric ratios (0.0, 0.5, and 1.0)%, compressive strength (20.0, 40.0, 60.0) MPa, and the inclination angle of haunched beam (0.0°, 10.0°, and 15.0°). Moreover, the parametric analysis was carried out on SF RCHBs to clarify the effectiveness of each parameter on the mechanical behavior of SF RCHBs. The results show that the correlation coefficient (R2) between shear load capacities of FE proposed models and shear load capacities of experimental SF RCHBs is 0.9793, while the effective inclination angle of the haunched beam is 10° which contributes to resisting shear strength, besides the ideal ratio of steel fibers is 1% when the compressive strength of SF RCHBs is more than 20 MPa.
Gulsan, Mehmet Eren;Albegmprli, Hasan M.;Cevik, Abdulkadir
Structural Engineering and Mechanics
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v.66
no.4
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pp.423-438
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2018
This pioneer study focuses on finite element modeling and numerical modeling of three types of Reinforced Concrete Haunched Beams (RCHBs). Firstly, twenty RCHBs, consisting of three types, and four prismatic beams which had been tested experimentally were modeled via a nonlinear finite element method (NFEM) based software named as, ATENA. The modeling results were compared with experimental results including load capacity, deflection, crack pattern and mode of failure. The comparison showed a good agreement between the results and thus the model used can be effectively used for further studies of RCHB with high accuracy. Afterwards, new mechanism modes and design code equations were proposed to improve the shear design equation of ACI-318 and to predict the critical effective depth. These equations are the first comprehensive formulas in the literature involving all types of RCHBs. The statistical analysis showed the superiority of the proposed equation to their predecessors where the correlation coefficient, $R^2$ was found to be 0.89 for the proposed equation. Moreover, the new equation was validated using parametric and reliability analyses. The parametric analysis of both experimental and predicted results shows that the inclination angle and the compressive strength were the most influential parameters on the shear strength. The reliability analysis indicates that the accuracy of the new formulation is significantly higher as compared to available design equations and its reliability index is within acceptable limits.
This paper evaluates the effects of haunches and the characteristic differences of haunch design regulations through design of pier and box structures with/without haunches. The design of the pier and box structures was conducted by using the linear elastic plane stress finite element analysis, the DIN 1045 and ACI 318-99 codes, the suggested experimental design equations, and the strut-tie model approach. To prove the validity of design results obtained by the strut-tie model approach, the ultimate strength of two haunched reinforced concrete beams tested to failure was evaluated by using the approach. According to the comparison and evaluation of the design results, it is concluded that the design results of haunched reinforced concrete structures by using conventional and design codes need to be complemented with those by using the strut-tie model approach that reflected the effects of haunches in design comparatively well through the actions of arch and direct transfer of applied loads.
When the temperature of a structure varies, there is a tendency to produce changes in the shape of the structure. The resulting actions may be of considerable importance in the analysis of the structures having non-prismatic members. The computation of design forces for the non-prismatic beams having symmetrical parabolic haunches (NBSPH) is fairly difficult because of the parabolic change of the cross section. Due to their non-prismatic geometrical configuration, their assessment, particularly the computation of fixed-end horizontal forces and fixed-end moments becomes a complex problem. In this study, the efficiency of the Artificial Neural Networks (ANN) and Adaptive Neuro Fuzzy Inference Systems (ANFIS) in predicting the design forces and the design moments of the NBSPH due to temperature changes was investigated. Previously obtained finite element analyses results in the literature were used to train and test the ANN and ANFIS models. The performances of the different models were evaluated by comparing the corresponding values of mean squared errors (MSE) and decisive coefficients ($R^2$). In addition to this, the comparison of ANN and ANFIS with traditional methods was made by setting up Linear-regression (LR) model.
Park, Hoon;Suk, Chul-Gi;Nam, Sung-Woo;Noh, You-Song
Explosives and Blasting
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v.34
no.1
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pp.19-28
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2016
The number of industrial structures that must be demolished due to functional and structural deterioration has been increased. There is an increasing application of explosive demolition or explosive demolition combined with mechanical demolition to minimize temporal and spatial environmental hazardous factors created during the process of demolition. In this case study, to demolish the turbine foundation structure, which is a large-section reinforced concrete structure, the parital explosive demolition thchnique was conducted. As a result of the partial explosive demolition, the overall crushing of the blasting sections of beam-column joints structure with haunched beams and second-floor columns about the turbine foundation was satifactory, and the explosive demolition was completed without causing any damage to surrounding facilities.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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