Md. Akter Hosen;Khalid Ahmed Al Kaaf;A.B.M. Saiful Islam;Mohd Zamin Jumaat;Zaheer Abbas Kazmi
Structural Engineering and Mechanics
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v.88
no.1
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pp.67-81
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2023
The reinforced concrete (RC) structures might need strengthening or upgradation due to adverse environmental conditions, design defects, modification requirements, and to prolong the expected lifespan. The RC beams have been efficiently strengthened using the near surface mounted (NSM) approach over the externally bonded reinforcing (EBR) system. In this study, the performance of RC beam elements strengthened with NSM-steel rebars was investigated using an experimental program and nonlinear finite element modeling (FEM). Nine medium-sized, rectangular cross-section RC beams total in number made up for the experimental evaluation. The beams strengthened with varying percentages of NSM reinforcement, and the number of grooves was assessed in four-point bending experiments up to failure. Based on the experimental evaluation, the load-displacement response, crack features, and failure modes of the strengthened beams were recorded and considered. According to the experimental findings, NSM steel greatly improved the flexural strength (up to about 84%) and stiffness of RC beams. The flexural response of the tested beams was simulated using a 3D non-linear finite element (FE) model. The findings of the experiments and the numerical analysis showed good agreement. The effect of the NSM groove and reinforcement on the structural response was then assessed parametrically.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2003.11a
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pp.335-338
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2003
Flexural test and parametric study by FEM analysis on 6.0m long reinforced concrete beams strengthened by GFRP are reported in these tests. The selected variables are strengthened plate length, plate thickness. The effects of these variables are discussed. The results generally indicate that the flexural strength of strengthened beams is increased. The results of FEM analysis show that the more strengthening GFRP is the more stress of GFRP is decrease when failure mode is peeling failure.
Kolsek, Jerneja;Hozjan, Tomaz;Kroflic, Ales;Saje, Miran;Planinc, Igor
Steel and Composite Structures
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v.16
no.6
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pp.559-576
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2014
A new mathematical model and its finite element formulation for the non-linear stress-strain analysis of a planar beam strengthened with plates bolted or adhesively bonded to its lateral sides is presented. The connection between the layers is considered to be flexible in both the longitudinal and the transversal direction. The following assumptions are also adopted in the model: for each layer (i.e., the beam and the side plates) the geometrically linear and materially non-linear Bernoulli's beam theory is assumed, all of the layers are made of different homogeneous non-linear materials, the debonding of the beam from the side-plates due to, for example, a local buckling of the side plate, is prevented. The suitability of the theory is verified by the comparison of the present numerical results with experimental and numerical results from literature. The mechanical response arising from the theoretical model and its numerical formulation has been found realistic and the numerical model has been proven to be reliable and computationally effective. Finally, the present formulation is employed in the analysis of the effects of two different realizations of strengthening of a characteristic simply supported flexural beam (plates on the sides of the beam versus the tension-face plates). The analysis reveals that side plates efficiently enhance the bearing capacity of the flexural beam and can, in some cases, outperform the tensile-face plates in a lower loss of ductility, especially, if the connection between the beam and the side plates is sufficiently stiff.
Majeed, Abeer A.;Allawi, Abbas A.;Chai, Kian H.;Badaruzzam, Hameedon W. Wan
Structural Engineering and Mechanics
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v.61
no.3
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pp.397-406
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2017
The use of fiber reinforced polymer (FRP) for torsional strengthening of reinforced concrete (RC) single cell box beams has been analyzed considerably by researchers worldwide. However, little attention has been paid to torsional strengthening of multicell box girders in terms of both experimental and numerical research. This paper reports the experimental work in an overall investigation for torsional strengthening of multicell box section RC girders with externally-bonded Carbon Fiber Reinforced Polymer CFRP strips. Numerical work was carried out using non-linear finite element modeling (FEM). Good agreement in terms of torque-twist behavior, steel and CFRP reinforcement responses, and crack patterns was achieved. The unique failure modes of all the specimens were modeled correctly as well.
Keihani, Reza;Bahadori-Jahromi, Ali;Goodchild, Charles
Structural Engineering and Mechanics
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v.71
no.5
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pp.563-576
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2019
According to The Concrete Centre, in the UK shear walls have become an inseparable part of almost every reinforced concrete frame building. Recently, the construction industry has questioned the need for shear walls in low to mid-rise RC frame buildings. This study tried to address the issue in two stages: The first stage, the feasibility of removing shear walls in an existing design for a residential building where ETABS and CONCEPT software were used to investigate the structural performance and cost-effectiveness respectively. The second stage, the same structure was examined in various locations in the UK to investigate regional effects. This study demonstrated that the building without shear wall could provide adequate serviceability and strength within the safe range defined by Eurocodes. As a result, construction time, overall cost and required concrete volume are reduced which in turn enhance the sustainability of concrete construction.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2002.10a
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pp.155-160
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2002
This study is performed to analyze of reinforced concrete beams under fire and to calculate remaining strength. The analysis is based on the assumption that plane section remains plane after bending due to load and non-linear temperature increases. Finite difference method is used to find temperature field in a section. The residual strength is attained considering the effect of temperature rise on the mechanical properties of concrete, self-equilibrium stress and reduced section. Further research in much needed on the material models of concrete since it governs temperature distribution and theoretical results.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.17
no.6
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pp.293-303
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2013
This paper deals with steel braced frame as increasing the lateral strength and ductility in order to seismic retrofit of existing buildings and discusses the designing criteria and calculation method of retrofitted buildings. The addition of steel braced frame can be effective for increasing the lateral strength and ductility of existing buildings. However, There is a problem in utilizing this method. It is the approach to provide an adequate connection between the existing RC frame and the installed steel braced frame, because global strength by failure mode(three type) depends on detail of connection and strength of existing RC frame. So, the designer must be confirmed if it satisfies the required performance or not. Failure mode of type I is the most appropriate for increasing the lateral strength and ductility. Seismic performance evaluation and strength calculation of seismic retrofit are performed by guideline by KISTEC(Korea Infrastructure Safety & Technology)'s "seismic performance evaluation and rehabilitation of existing buildings" and Japan Building Disaster Prevention Association. Buildings are modeled and non-linear pushover analysis are performed using MIDAS program.
Costa, Ricardo J.T.;Gomes, Fernando C.T.;Providencia, Paulo M.M.P.;Dias, Alfredo M.P.G.
Computers and Concrete
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v.12
no.4
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pp.393-411
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2013
In the analysis and design of reinforced concrete frames beam-column joints are sometimes assumed as rigid. This simplifying assumption can be unsafe because it is likely to affect the distributions of internal forces and moments, reduce drift and increase the overall load-carrying capacity of the frame. This study is concerned with the relevance of shear deformation of beam-column joints, in particular of exterior ones, on the quasi-static behavior of regular reinforced concrete sway frames. The included parametric studies of a simple sub-frame model reveal that the quasi-static monotonic behavior of unbraced regular reinforced concrete frames is prone to be significantly affected by the deformation of beam-column joints.
Study on flexural retrofitting of RC beams using external bars with additional intermediate anchorages at soffit is reported in this paper. Effects of varying number of anchorages in the external bars at soffit were studied by finite element analysis using ANSYS 12.0 software. The results were also compared with available experimental results for beam with only two end anchorages. Two sets of reference and retrofitted beam specimens with two, three, four and five anchorages were analysed and the results are reported. FE modeling and non-linear analysis was carried out by discrete reinforcement modeling using Solid65, Solid45 and Link8 elements. Combin39 spring elements were used for modeling the frictional contact between the soffit and the external bars. The beam specimens were subjected to four-point bending and incremental loading was applied till failure. The entire process of modeling, application of incremental loading and generation of output in text and graphical format were carried out using ANSYS Parametric Design Language.
Lee, Jin Young;Shin, Hyen Oh;Min, Kyeng Hwan;Yoon, Young Soo
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.17
no.3
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pp.1-9
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2013
This paper presents high-velocity impact analysis of two-way RC slabs, including steel fibers and strengthening with fiber reinforced polymer (FRP) sheets for evaluating impact resistance. The analysis uses the LS-DYNA program, which is advanced in impact analysis. The present analysis was performed similarly to the high-velocity impact tests conducted by VTT, the technical research center of Finland, to verify the analysis results. High-velocity impact loads were applied to $2100{\times}2100{\times}250$ mm size two-way RC slab specimens, using a non-deformable steel projectile of 47.5kg mass and 134.9m/s velocity. In this research, extra impact analysis of material specimens was carried out to verify the material models used to the analysis. The elastic-plastic hydrodynamic model, concrete damage model and orthotropic elastic model were used to simulate the non-linear softening behavior of steel fiber reinforced concrete (SFRC), and material properties of normal concrete and FRP sheets, respectively. It is concluded that the suggested analysis technique has good reliability, and can be effectively applied in evaluating the effectiveness of reinforcing/retrofitting materials and techniques. Also, the Steel fiber and FRP sheet strengthening systems provided outstanding performance under high-velocity impact loads.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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