International Journal of Concrete Structures and Materials
/
v.10
no.1
/
pp.1-13
/
2016
The progressive collapse analysis of reinforced concrete (RC) moment-frame buildings under extreme loads is discussed from the perspective of modeling issues. A threat-independent approach or the alternate path method forms the basis of the simulations wherein the extreme event is modeled via column removal scenarios. Using a prototype RC frame building, issues and considerations in constitutive modeling of materials, options in modeling the structural elements and specification of gravity loads are discussed with the goal of achieving consistent models that can be used in collapse scenarios involving successive loss of load-bearing columns at the lowest level of the building. The role of the floor slabs in mobilizing catenary action and influencing the progressive collapse response is also highlighted. Finally, an energy-based approach for identifying the proximity to collapse of regular multi-story buildings is proposed.
Md. Akter Hosen;Khalid Ahmed Al Kaaf;A.B.M. Saiful Islam;Mohd Zamin Jumaat;Zaheer Abbas Kazmi
Structural Engineering and Mechanics
/
v.88
no.1
/
pp.67-81
/
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.
The Finite Element (FE) modeling of Reinforced Concrete (RC) under seismic loading has a sensitive impact in terms of getting good contribution compared to experimental results. Several idealized model types for simulating the nonlinear response have been developed based on the plasticity distribution alone the model. The Continuum Models are the most used category of modeling, to understand the seismic behavior of structural elements in terms of their components, cracking patterns, hysteretic response, and failure mechanisms. However, the material modeling, contact and nonlinear analysis strategy are highly complex due to the joint operation of concrete and steel. This paper presents a numerical simulation of a chosen RC column under monotonic and cyclic loading using the FE Abaqus, to assessthe hysteretic response and failure mechanisms in the RC columns, where the perfect bonding option is used for the contact between concrete and steel. While results of the numerical study under cyclic loading compared to experimental tests might be unsuccessful due to the lack of bond-slip modeling. The monotonic loading shows a good estimation of the envelope response and deformation components. In addition, this work further demonstrates the advantage and efficiency of the damage distributions since the obtained damage distributions fit the expected results.
Raheem, Shehata E Abdel;Omar, Mohamed;Zaher, Ahmed K Abdel;Taha, Ahmed M
Coupled systems mechanics
/
v.7
no.6
/
pp.731-753
/
2018
The recent seismic events have led to concerns on safety and vulnerability of Reinforced Concrete Moment Resisting Frame "RC-MRF" buildings. The seismic design demands are greatly dependent on the computational tools, the inherent assumptions and approximations introduced in the modeling process. Thus, it is essential to assess the relative importance of implementing different modeling approaches and investigate the computed response sensitivity to the corresponding modeling assumptions. Many parameters and assumptions are to be justified for generation effective and accurate structural models of RC-MRF buildings to simulate the lateral response and evaluate seismic design demands. So, the present study aims to develop reliable finite element model through many refinements in modeling the various structural components. The effect of finite element modeling assumptions, analysis methods and code provisions on seismic response demands for the structural design of RC-MRF buildings are investigated. where, a series of three-dimensional finite element models were created to study various approaches to quantitatively improve the accuracy of FE models of symmetric buildings located in active seismic zones. It is shown from results of the comparative analyses that the use of a calibrated frame model which was made up of line elements featuring rigid offsets manages to provide estimates that match best with estimates obtained from a much more rigorous modeling approach involving the use of shell elements.
Al-Osta, Mohammed A.;Al-Sakkaf, Hamdi A.;Sharif, Alfarabi M.;Ahmad, Shamsad;Baluch, Mohammad H.
Computers and Concrete
/
v.22
no.2
/
pp.167-182
/
2018
The modeling of loss of bond between reinforcing bars (rebars) and concrete due to corrosion is useful in studying the behavior and prediction of residual load bearing capacity of corroded reinforced concrete (RC) members. In the present work, first the possibility of using different methods to simulate the rebars-concrete bonding, which is used in three-dimensional (3D) finite element (FE) modeling of corroded RC beams, was explored. The cohesive surface interaction method was found to be most suitable for simulating the bond between rebars and concrete. Secondly, using the cohesive surface interaction approach, the 3D FE modeling of the behavior of non-corroded and corroded RC beams was carried out in an ABAQUS environment. Experimental data, reported in literature, were used to validate the models. Then using the developed models, a parametric study was conducted to examine the effects of some parameters, such as degree and location of the corrosion, on the behavior and residual capacity of the corroded beams. The results obtained from the parametric analysis using the developed model showed that corrosion in top compression rebars has very small effect on the flexural behaviors of beams with small flexural reinforcement ratio that is less than the maximum ratio specified in ACI-318-14 (singly RC beam). In addition, the reduction of steel yield strength in tension reinforcement due to corrosion is the main source of reducing the load bearing capacity of corroded RC beams. The most critical corrosion-induced damage is the complete loss of bond between rebars and the concrete as it causes sudden failure and the beam acts as un-reinforced beam.
The purpose of this study is to present adequate modeling solutions for squat and slender RC walls. ASCE41-13 (American Society of Civil Engineers) specifies that the aspect ratios of height to width for the RC walls affect the hysteresis response. Thus, this study performed non-linear analysis subjected to cyclic loading using two different macroscopic models: one of macroscopic models represents flexural failure of RC walls (Shear Wall Element model) and the other (General Wall Element model) reflects diagonal shear failure occurring in the web of RC walls. These analytical results were compared to previous experimental studies for a slender wall (> aspect ratio of 3.0) and a squat wall (= aspect ratio of 1.0). For the slender wall, the difference between the two macroscopic models was negligible, but the squat wall was significantly affected by parameters for shear behavior in the modeling method. For accurate performance evaluation of RC buildings with squat walls, it would be reasonable to use macroscopic models that give consideration to diagonal shear.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
/
2005.05a
/
pp.159-162
/
2005
To overcome the drawbacks of conventional load-control method and displacement-control method, the so-called volume-control method was developed by utilizing a pressure node added into a layered shell element. The pressure node has an increment of pressure as an additional degree of freedom of the shell element. In this study, the hollow RC columns are discretized with multi-layered shell elements and a modeling technique utilizing the volume-control analysis for various hollow RC column structures is introduced. The results of the nonlinear analysis using the modeling for hollow RC columns subjected to lateral reversed cyclic loading as well as lateral loading under compression are shown. Validity of the modeling technique is also verified by comparing the analysis results with experimental results and other analysis data.
The aim of this study is to investigate the effect of vertical ground motion (VGM) on seismic behavior of reinforced concrete (RC) regular frame with construction joints, and determine more proper modeling method for cast-in-situ RC frame. The four-story RC frames in the regions of 7, 8 and 9 earthquake intensity were analyzed with nonlinear dynamic time-history method. Two different methods of ground motion input, horizontal ground motion (HGM) input only, VGM and HGM input simultaneously were performed. Seismic responses in terms of the maximum vertex displacement, the maximum inter-story drift distribution and the plastic hinge distribution were analyzed. The results show that VGM might increase or decrease the horizontal maximum vertex displacement depending on the value of axial load ratio of column. And it will increase the maximum inter-story drift and change its distribution. Finally, proper modeling method is proposed according to the distribution of plastic hinges, which is in well agreement with the actual earthquake damage.
The aim of this paper is to evaluate the accuracy and reliability of the available bond-slip laws which are being used for the numerical modeling of Fiber Reinforced Polymer (FRP)/concrete interfaces. For this purpose, a set of Reinforced Concrete (RC) beams retrofitted with external FRP were modeled using the 3D nonlinear Finite Element (FE) approach. All considered RC beams have been previously tested and the corresponding experimental data are available in the literature. The failure modes of these beams are concrete crushing, steel yielding and FRP debonding. Through comparison of the numerical and experimental results, the effectiveness of each FRP/concrete bond-slip model for the prediction of the structural behavior of externally retrofitted RC beams is assessed. The sensitivity of the numerical results against different modeling considerations of the concrete constitutive behavior and bond-slip laws has also been evaluated. The results show that the maximum allowable stress of FRP/concrete interface has an important role in the accurate prediction of the FRP debonding failure.
Laskar, Arghadeep;Zhong, Jianxia;Mo, Y.L.;Hsu, Thomas T.C.
Interaction and multiscale mechanics
/
v.2
no.1
/
pp.69-89
/
2009
Reinforced and prestressed concrete (RC and PC) thin walls are crucial to the safety and serviceability of structures subjected to shear. The shear strengths of elements in walls depend strongly on the softening of concrete struts in the principal compression direction due to the principal tension in the perpendicular direction. The past three decades have seen a rapid development of knowledge in shear of reinforced concrete structures. Various rational models have been proposed that are based on the smeared-crack concept and can satisfy Navier's three principles of mechanics of materials (i.e., stress equilibrium, strain compatibility and constitutive laws). The Cyclic Softened Membrane Model (CSMM) is one such rational model developed at the University of Houston, which is being efficiently used to predict the behavior of RC/PC structures critical in shear. CSMM for RC has already been implemented into finite element framework of OpenSees (Fenves 2005) to come up with a finite element program called Simulation of Reinforced Concrete Structures (SRCS) (Zhong 2005, Mo et al. 2008). CSMM for PC is being currently implemented into SRCS to make the program applicable to reinforced as well as prestressed concrete. The generalized program is called Simulation of Concrete Structures (SCS). In this paper, the CSMM for RC/PC in material scale is first introduced. Basically, the constitutive relationships of the materials, including uniaxial constitutive relationship of concrete, uniaxial constitutive relationships of reinforcements embedded in concrete and constitutive relationship of concrete in shear, are determined by testing RC/PC full-scale panels in a Universal Panel Tester available at the University of Houston. The formulation in element scale is then derived, including equilibrium and compatibility equations, relationship between biaxial strains and uniaxial strains, material stiffness matrix and RC plane stress element. Finally the formulated results with RC/PC plane stress elements are implemented in structure scale into a finite element program based on the framework of OpenSees to predict the structural behavior of RC/PC thin-walled structures subjected to earthquake-type loading. The accuracy of the multiscale modeling technique is validated by comparing the simulated responses of RC shear walls subjected to reversed cyclic loading and shake table excitations with test data. The response of a post tensioned precast column under reversed cyclic loads has also been simulated to check the accuracy of SCS which is currently under development. This multiscale modeling technique greatly improves the simulation capability of RC thin-walled structures available to researchers and engineers.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.