The object of this study is to propose the bending moment-curvature relationships based on the bond properties between concrete and steel for noncraking zone, and evaluate the flexural displacement of reinforced concrete members. The bond-slip relationship and the strain hardening effect of steel were taken into account in order to evaluate the spacing of the cracks and the curvature distribution. Calculated curvature distribution along the longitudinal axis was transformed into equivalent curvature distribution. The flexural displacement was calculated by means of double intergral of the equivalent curvature. Calculated values are in good agreement with the experimental data.
Second-order moments of considerable magnitude arise in tall and slender RC chimneys and towers subject to along-wind loading, on account of eccentricities in the distributed self-weight of the tower in the deflected profile. An accurate solution to this problem of geometric nonlinearity is rendered difficult by the uncertainties in estimating the flexural rigidity of the tower, due to variable cracking of concrete and the 'tension stiffening' effect. This paper presents a rigorous procedure for estimating deflections and second-order moments in wind-loaded RC tubular towers. The procedure is essentially based on a generalised formulation of moment-curvature relationships for RC tubular towers, derived from the experimental and theoretical studies reported by Schlaich et al. 1979 and Menon 1994 respectively. The paper also demonstrates the application of the proposed procedure, and highlights those conditions wherein second-order moments become too significant to be overlooked in design.
In this paper, experimental and theoretical investigations on the response and collapse of 310 stainless steel tubes with different diameter-to-thickness ratios subjected to cyclic bending are discussed. The tube-bending device and curvature-ovalization measurement apparatus were used to conduct the experiment. The endochronic theory combined with the principle of virtual work and finite element software, ANSYS, were used to simulate the moment-curvature and ovalization-curvature relationships. It is shown that although the two methods lead to good simulation of the moment-curvature relationship, the endochronic theory combined with the principle of virtual work has the better simulation of the ovalization-curvature response when compared with experimental data and the simulation by ANSYS. In addition, the theoretical formulations proposed by Kyriakides and Shaw (1987) and Lee et al. (2001) were used to simulate the controlled curvature-number of cycles to produce buckling relationship. It is shown that the theoretical formulations effectively simulate the experimental data.
Chalioris, Constantin E.;Panagiotopoulos, Thomas A.
Computers and Concrete
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제22권1호
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pp.11-25
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2018
A numerical approach for the evaluation of the flexural response of Steel Fibrous Concrete (SFC) cross-sections with arbitrary geometry, with or without conventional steel longitudinal reinforcing bars is proposed. Resisting bending moment versus curvature curves are calculated using verified non-linear constitutive stress-strain relationships for the SFC under compression and tension which include post-peak and post-cracking softening parts. A new compressive stress-strain model for SFC is employed that has been derived from test data of 125 stress-strain curves and 257 strength values providing the overall compressive behaviour of various SFC mixtures. The proposed sectional analysis is verified using existing experimental data of 42 SFC beams, and it predicts the flexural capacity and the curvature ductility of SFC members reasonably well. The developed approach also provides rational and more accurate compressive and tensile stress-strain curves along with bending moment versus curvature curves with regards to the predictions of relevant existing models.
This paper presents the analysis of intermediate crack-induced (IC) debonding failure loads for reinforced concrete (RC) beams strengthened with adhesively-bonded fiber-reinforced polymer (FRP) plates or sheets. The analysis consists of the energy release and simple ACI methods. In the energy release method, a fracture criterion is employed to predict the debonding loads. The interfacial fracture energy that indicates the resistance to debonding is related to the bond-slip relationships obtained from the shear test of FRP-to-concrete bonded joints. The section analysis that considers the effect of concrete's tension stiffening is employed to develop the moment-curvature relationships of the FRP-strengthened sections. In the ACI method, the onset of debonding is assumed when the FRP strain reaches the debonding strain limit. The tension stiffening effect is neglected in developing a moment-curvature relationship. For a comparison purpose, both methods are used to numerically investigate the effects of relevant parameters on the IC debonding failure loads. The results show that the debonding failure load generally increases as the concrete compressive strength, FRP reinforcement ratio, FRP elastic modulus and steel reinforcement ratio increase.
In this paper, the response and failure of sharp-notched 6061-T6 aluminum alloy circular tubes with five different notch depths of 0.4, 0.8, 1.2, 1.6 and 2.0 mm subjected to cyclic bending were experimentally and theoretically investigated. The experimental moment-curvature relationship exhibits an almost steady loop from the beginning of the first cycle. And, the notch depth has almost no influence on its relationship. However, the ovalization-curvature relationship exhibits a symmetrical, increasing, and ratcheting behavior as the number of cycles increases. In addition, a higher notch depth of a tube leads to a more severe unsymmetrical trend of the ovalization-curvature relationship. Focusing on the aforementioned relationships, the finite element software ANSYS was used to continue the related theoretical simulation. Furthermore, the five groups of tubes tested have different notch depths, from which five unparallel straight lines can be observed from the relationship between the controlled curvature and the number of cycles required to produce failure in the log-log scale. Finally, a failure model was proposed to simulate the aforementioned relationship. Through comparison with the experimental data, the proposed model can properly simulate the experimental data.
Krishna, B. Murali;Tezeswi, T.P.;Kumar, P. Rathish;Gopikrishna, K.;Sivakumar, M.V.N.;Shashi, M.
Structural Monitoring and Maintenance
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제6권1호
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pp.67-84
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2019
Digital Image Correlation technique (DIC) is a non-contact optical method for rapid structural health monitoring of critical infrastructure. An innovative approach to DIC is presented using QR (Quick Response) code based random speckle pattern. Reinforced Cement Concrete (RCC) beams of size $1800mm{\times}150mm{\times}200mm$ are tested in flexure. DIC is used to extract Moment (M) - Curvature (${\kappa}$) relationships using random speckle patterns and QR code based random speckle patterns. The QR code based random speckle pattern is evaluated for 2D DIC measurements and the QR code speckle pattern performs satisfactorily in comparison with random speckle pattern when considered in the context of serving a dual purpose. Characteristics of QR code based random speckle pattern are quantified and its applicability to DIC is explored. The ultimate moment-curvature values computed from the QR code based random speckled pattern are found to be in good agreement with conventional measurements. QR code encrypts the structural information which enables integration with building information modelling (BIM).
The objective of this paper is to investigate the flexural behavior of concrete-filled round-ended steel tubes (CFRTs) under bending. Beam specimens were tested to investigate the mechanical behavior of the CFRTs, including four CFTs with different concrete strengths and steel ratios, and three CFRTs with varied aspect ratios. The load vs. deflection relationships and the failure modes for CFRTs were analyzed in detail. The composite action between the core concrete and steel tube was also discussed and examined based on the experimental results. In addition, ABAQUS program was used to develop the full-scale finite element model and analyze the effect of different parameters on the moment vs. curvature curves of the CFRTs bending about the major and minor axis, respectively. Furthermore, design formulas were proposed to estimate the ultimate moment and the flexural stiffness of the CFRTs, and the simplified theoretical model of the moment vs. curvature curves was also developed. The predicted results showed satisfactory agreement with the experimental and FE results. Finally, the differences of the experimental, FE and predicted results using the existing codes were illustrated.
본 연구는 Belite를 사용한 고강도 철근콘크리트 보의 휨 거동에 관한 연구이다. 이를 위하여 Belite 시험체의 (1) 하중-처짐 관계와 시험체 중앙단면의 변형률 분호, (2) 하중-중립축관계와 모멘트-곡률 관계, (3) 연성평가, (4) 기존규준식과 실험값에 의한 휨강도 비교 등을 통하여 1종 보통 포트랜드 시멘트를 사용한 기준시험체(OPC)의 실험결과와 비교분석 하였다. 주요 실험변수는 콘크리트의 강도(350, 600kgf/$cm^2$)와 철근비(2D-13, 2D-16, 2D-19, 2D-22 and 2D-25)로 하였으며, 3점 재하를 실시하였다. 실험결과, 고강도${\cdot}$고유동 Belite 콘크리트를 사용한 본 실험의 경우, 전반적으로 1종 콘크리트의 휨거동 특성과 비슷한 경향을 보였다.
Among all the natural disasters, earthquakes are the most destructive calamities since they cause a plenty of injuries and economic losses leaving behind a series of signs of panic. The present study highlights the moment-curvature relationships for the structural elements such as beam and column elements and Non-Linear Static Pushover Analysis of RC frame structures since it is a very simplified procedure of non-linear static analysis. The highly popular model namely Mander's model and Kent and Park model are considered and then, seismic risk evaluation of RC building has been conducted using SAP 2000 version 17 treating uncertainty in strength as a parameter. From the obtained capacity and demand curves, the performance level of the structure has been defined. The seismic fragility curves were developed for the variations in the material strength and damage state threshold are calculated. Also the comparison of experimental and analytical results has been conducted.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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