• 제목/요약/키워드: Headed bars

검색결과 70건 처리시간 0.024초

고강도 콘크리트를 사용한 철근콘크리트 외부 보-기둥 접합부의 거동 평가 (Evaluation of Structural Behavior of Reinforced Concrete Exterior Beam-Column Joints with High-Strength Concrete)

  • 이범식;김경덕;김상우;김길희;이정윤
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
    • /
    • 제18권6호
    • /
    • pp.72-81
    • /
    • 2014
  • 이 논문은 고강도 콘크리트를 사용한 철근콘크리트 외부 보-기둥 접합부의 실험결과를 보고한 것이다. 실험체의 주요 실험변수는 접합부 파괴모드, 콘크리트 압축강도, 철근의 정착 방법이다. 모든 실험체는 ACI 352R-02 기준에 바탕을 두어 J파괴와 BJ파괴가 되도록 계획하였다. 주철근은 90도 표준갈고리로 하거나 확대머리철근으로 하였다. 실험결과는 콘크리트 압축강도에 제한되는 현행 ACI 설계 기준식이 고강도 콘크리트를 사용한 보-기둥 접합부의 강도를 다소 과소평가하고 있음을 보여준다. 또한 확대머리철근을 가진 J파괴형 보-기둥 접합부의 강도는 표준갈고리를 가진 접합부보다 약 10% 이상 높게 평가되었다.

Experimental studies of headed stud shear connectors in UHPC Steel composite slabs

  • Gao, Xiao-Long;Wang, Jun-Yan;Yan, Jia-Bao
    • Structural Engineering and Mechanics
    • /
    • 제74권5호
    • /
    • pp.657-670
    • /
    • 2020
  • Due to the high compressive and tensile strength of ultra-high performance concrete (UHPC), UHPC used in steel concrete composite structures provided thinner concrete layer compared to ordinary concrete. This leaded to the headed stud shear connectors embedded in UHPC had a low aspect ratio. In order to systematic investigate the effect of headed stud with low aspect ratio on the structural behaviors of steel UHPC composite structure s this paper firstly carried out a test program consisted of twelve push out specimens. The effects of stud height, aspect ratio and reinforcement bars in UHPC on the structural behaviors of headed studs were investigated. The push out test results shows that the increasing of stud height did not obviously influence the structural behaviors of headed studs and the aspect ratio of 2.16 was proved enough to take full advantage of the headed stud strength. Based on the test results, the equation considering the contribution of weld collar was modified to predict the shear strength of headed stud embedded in UHPC. The modified equation could accurately predict the shear strength of headed stud by comparing with the experimental results. On the basis of push out test results, bending tests consisted of three steel UHPC composite slabs were conducted to investigate the effect of shear connection degree on the structural behaviors of composite slabs. The bending test results revealed that the shear connection degree had a significantly influence on the failure modes and ultimate resistance of composite slabs and composite slab with connection degree of 96% in s hear span exhibited a ductile failure accompanied by the tensile yield of steel plate and crushing of UHPC. Finally, analytical model based on the failure mode of composite slabs was proposed to predict the ultimate resistance of steel UHPC composite slabs with different shear connection degrees at the interface.

Reinforcing effect of CFRP bar on concrete splitting behavior of headed stud shear connectors

  • Huawen Ye;Wenchao Wang;Ao Huang;Zhengyuan Wang
    • Steel and Composite Structures
    • /
    • 제48권2호
    • /
    • pp.131-143
    • /
    • 2023
  • The CFRP bar was used to achieve more ductile and durable headed-stud shear connectors in composite components. Three series of push-out tests were firstly conducted, including specimens reinforced with pure steel fibers, steel and CFRP bars. The distributed stress was measured by the commercial PPP-BOTDA (Pre-Pump-Pulse Brillouin optical time domain analysis) optical fiber sensor with high spatial resolution. A series of numerical analyses using non-linear FE models were also made to study the shear force transfer mechanism and crack response based on the test results. Test results show that the CFRP bar increases the shear strength and stiffness of the large diameter headed-stud shear connection, and it has equivalent reinforcing effects on the stud shear capacity as the commonly used steel bar. The embedded CFRP bar can also largely improve the shear force transfer mechanism and decrease the tensile stress in the transverse direction. The parametric study shows that low content steel fibers could delay the crack initiation of slab around the large diameter stud, and the CFRP bar with normal elastic modulus and the standard reinforcement ratio has good resistance to splitting crack growth in headed stud shear connectors.

Stud reinforcement in beam-column joints under seismic loads

  • Abdollahzadeh, Gholamreza;Ghalani, Saeed Eilbeigi
    • Computers and Concrete
    • /
    • 제18권3호
    • /
    • pp.297-317
    • /
    • 2016
  • Current codes recommend large amounts of shear reinforcement for reinforced concrete beam-column joints that causes significant bar congestion. Increase in congestion of shear reinforcement in joint core (connection zone), leads to increase accomplishment problems. The congestion may also lead to diameter limitations on the beam bars relative to the joint dimensions. Using double headed studs instead of conventional closed hoops in reinforced concrete beam-column joints reduces congestion and ensures easier assembly of the reinforcing cage. The purpose of this research is evaluating the efficiency of the proposed reinforcement. In this way, 10 groups of exterior beam-column joints are modeled. Each group includes 7 specimens by different reinforcing details in their joint core. All specimens are modeled by using of ABAQUS and analyzed subjected to cyclic loading. After verification of analytical modeling with an experimental specimen, 3D nonlinear specimens are modeled and analyzed. Then, the effect of amount and arrangement of headed studs on ductility, performance, ultimate strength and energy absorption has been studied. Based on the results, all joints reinforced with double headed studs represent better performance compared with the joints without shear transverse reinforcement in joints core. The behavior of the former is close to joints reinforced with closed hoops and cross ties according to the seismic design codes. By adjusting the arrangement of double-headed studs, the decrease in ductility, performance, ultimate moment resistant and energy absorption reduce to 2.61%, 0.90%, 0.90% and 1.66% respectively compared with the joints reinforced by closed hoops on the average. Since the use of headed studs reduces accomplishment problems, these amounts are negligible. Therefore, use of double-headed studs has proved to be a viable option for reinforcing exterior beam-column joints.

유한요소해석 기반 확대머리 이형철근 상세 따른 RC보의 구조성능 효과 분석 (Structural Behavior of RC Beams with Headed Bars using Finite Element Analysis)

  • 김건수;박기태;박창진
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
    • /
    • 제25권5호
    • /
    • pp.40-47
    • /
    • 2021
  • 본 연구에서는 확대머리 정착이음을 갖는 연결부의 상세에 따른 구조거동을 유한요소해석을 통해 분석하였다. 복잡한 접촉조건과 비선형 거동을 나타내는 연결부의 유한요소해석을 위하여 외연적 동해석을 활용한 준정적 해석 기법을 적용하였다. 기존 실험결과와 해석결과를 비교하여 유한요소모델의 정확성을 검토하였으며, 준정적 해석 기법은 확대머리 연결부의 비선형성을 잘 반영하는 것을 확인하였다. 다양한 정착길이, 횡방향 철근지수를 갖는 21가지 유한요소모델을 활용하여 구조해석을 수행한 결과 정착길이와 횡방향 철근지수의 증가는 강도와 연성도를 증가 시키는 것을 확인하였으나, 충분한 구조성능을 확보하기 위해서는 두 가지 설계변수 모두 일정수준을 확보해야 함을 확인하였다. 최근 개정된 확대머리 정착이음 설계기준에서는 정착길이와 횡방향 철근지수를 모두 고려하는 설계식을 제시하고 있으며, 본 연구의 결과에서도 정착길이 뿐만 아니라 횡방향 보강철근이 매우 중요한 영향을 미치는 것을 확인하였다.

하이브리드 보강기법을 활용한 고강도 콘크리트 내민받침의 성능 향상 (Enhancing the Performance of High-Strength Concrete Corbels Using Hybrid Reinforcing Technique)

  • 양준모;이주하;민경환;윤영수
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
    • /
    • 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
    • /
    • pp.13-16
    • /
    • 2008
  • 전단경간-깊이의 비가 1을 넘지 않는 캔틸레버로서 응력교란구역을 형성하는 내민받침은 보에 의해 전달되는 수직하중과 지지하고 있는 부재의 수축, 온도 변형, 크리프 변형에 의해 전달되는 수평 하중에 저항하는 부재이다. 최근, 고강도 콘크리트의 사용이 증가하고 있고, 철근 콘크리트 구조물의 부식에 대한 관심이 높아지면서 고성능의 보강재를 콘크리트 부재에 전략적으로 적용하는 하이브리드 보강기법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 본 연구에서는 강섬유 및 헤디드 바를 활용한 하이브리드 보강 기법을 내민받침에 적용하고자 섬유보강 고강도 콘크리트 내민받침을 제작하고 구조실험을 실시하였다. 강섬유의 혼입, 강섬유 혼입률의 증가에 따라 고강도 콘크리트 내민받침의 내하력, 강성, 연성은 증가하는 것으로 나타났고, 최대 균열폭은 감소하였다. 또한, 횡방향 철근에 용접하여 주인장 타이 철근을 정착한 내민받침 보다 헤디드 바를 주인장 타이 철근으로 사용한 내민받침이 더 높은 내하력, 강성, 연성을 보였다.

  • PDF

원전구조물의 확대머리 고강도철근 적용기술 개발 (The Technology Development for applying the High Strength Headed Deformed Bar to the Nuclear Power Plant Structures)

  • 이병수;방창준;이한우;임상준
    • 한국건축시공학회:학술대회논문집
    • /
    • 한국건축시공학회 2013년도 춘계 학술논문 발표대회
    • /
    • pp.273-275
    • /
    • 2013
  • If the mechanical development is applied to the Nuclear Power Plant Structures instead of the standard hook development, the problem of overcrowding re-bars in the anchorage zone can be solved and the construction quality of the concrete work will be improved. But there are some problems in applying it to the NPP structures because of the restriction on the yield strength and diameter of the re-bar. After the performance evaluation test for the mechanical development, we can develop the new design equation of the mechanical development length in order to solve the limitation and apply it to NPP structures.

  • PDF

Strain penetration of high-strength steel bars anchored in reinforced concrete beam-column connections

  • Li, Ling;Zheng, Wenzhong;Wang, Ying
    • Structural Engineering and Mechanics
    • /
    • 제72권3호
    • /
    • pp.367-382
    • /
    • 2019
  • This paper presents experimental and analytical investigations on additional fixed-end rotations resulting from the strain penetration of high-strength reinforcement in reinforced concrete (RC) beam-column connections under monotonic loading. The experimental part included the test of 18 interior beam-column connections with straight long steel bars and 24 exterior beam-column connections with hooked and headed steel bars. Rebar strains along the anchorage length were recorded at the yielding and ultimate states. Furthermore, a numerical program was developed to study the effect of strain penetration in beam-column connections. The numerical results showed good agreement with the test results. Finally, 87 simulated specimens were designed with various parameters based on the test specimens. The effect of concrete compressive strength ($f_c$), yield strength ($f_y$), diameter ($d_b$), and anchorage length ($l_{ah}$) of the reinforcement in the beam-column connection was examined through a parametric study. The results indicated that additional fixed-end rotations increased with a decrease in $f_c$ and an increase in $f_y$, $d_b$ and $l_{ah}$. Moreover, the growth rate of additional fixed-end rotations at the yielding state was faster than that at the ultimate state when high-strength steel bars were used.

슬러리월의 내진설계를 위한 강재각관과 확대머리 철근으로 구성된 기계적 이음의 시공성 평가 (Constructability Evaluation of Seismic Mechanical Splice for Slurry Wall Joint Consisting of Steel Tube and Headed Bars)

  • 박순전;김대영;임인식
    • 한국건축시공학회지
    • /
    • 제23권3호
    • /
    • pp.295-303
    • /
    • 2023
  • 최근 지진 발생의 빈도가 점진적으로 높아지고 있고 기초가 놓이는 지반의 특성 및 지층별 특성에 따른 지진 토압 연구결과가 활발해짐에 따라 지하구조물의 안전성 확보를 위한 내진설계가 의무화 되었다. 특히 초고층 건축물에서는 지상 구조물에 작용하는 횡력이 상대적으로 크므로 지하외벽의 역할이 기존의 토압에 대한 면외저항 외에도 지진하중, 지진토압, 정적토압에 의한 면내 방향의 전단벽 역할이 필수적이다. 슬러리월 공법은 벽체의 강성이 높아 다른 공법에 비해 안전하고 차수성이 우수하며 소음과 진동이 작기 때문에 도심지 대규모 초고층 현장 흙막이 공사에 자주 사용되고 있다. 하지만 슬러리월은 각기 패널로 분리되어 있어 면내 방향에 대해서는 벽체의 일체성이 확보되지 않는 구조형식이다. 그러한 기존의 슬러리월 공법을 이용하여 개개 패널로 전단력에 저항하면 슬러리월 단면이 지나치게 커지게 된다. 따라서 슬러리월 패널 간 일체성을 확보할 수 있는 전단보강 방법이 필요하며 이에 1차 패널과 2차 패널로 형성되는 슬러리월 시공절차를 고려하여 일부가 개방된 강재각관과 확대머리 철근으로 구성된 기계적 이음 방법을 개발하였다. 본 연구에서는 개발된 이음방법의 각 부위가 설계한 내력을 효과적으로 발휘할 수 있는지 그 타당성 및 시공성을 검증하기 위하여 현장 목업 실험을 실시하고 기존 유사공법들이 가지고 있는 단점을 얼마나 보완하며, 어떤 강점을 가지고 있는지도 또한 기술하고자 한다. 또 현장 목업 실험을 통해 도출된 여러 문제점을 지적하고 향후 문제점을 수정하여 더 나은 이음방법으로 발전하고자 연구를 진행하였다.