Inaccurate predictions of effective stiffness for reinforced concrete (RC) columns having plain (undeformed) longitudinal rebars may lead to unsafe performance assessment and strengthening of existing deficient frames. Currently utilized effective stiffness models cover RC columns reinforced with deformed longitudinal rebars. A database of 47 RC columns (33 columns had continuous rebars and the remaining had spliced reinforcement) that were longitudinally reinforced with plain rebars was compiled from literature. The existing effective stiffness equations were found to overestimate the effective stiffness of columns with plain rebars for all levels of axial loads. A new approach that considers the contributions of flexure, shear and bond slip to column deflections prior to yielding was proposed. The new effective stiffness formulations were simplified without loss of generality for columns with and without lap-spliced plain rebars. In addition, the existing stiffness models for the columns with deformed rebars were improved while taking poor bond characteristics of plain rebars into account.
In recent years, BIM has been applied to many building projects. However, IFC, which is the core technology of data exchange in BIM, has not been used widely. In particular, IFC has almost never been used to represent rebars in RC structures. This is because the lack of understanding and utilization strategy for data model of IFC on rebars. The purpose of this study is to store and manage the data on rebars using IFC at the schematic design stage. For this, we investigated the data to represent rebars for RC members, such as beam, column, wall, and slab at the schematic design stage. And, we analyzed the data model of IFC on rebars at the schematic design stage. Based on these investigation and analysis on data, we proposed the strategy for utilization of the data model of IFC on rebars. Finally, for verification, we generated a sample IFC file to represent the rebars of a simple RC structure according to the proposed strategy and imported the sample IFC file into the software, which we developed for this study. Based on the results of the import, we concluded that the data on rebars can be stored and managed using the proposed strategy for utilization of the data model of IFC on rebars.
Reinforced concrete structures have been used for a long time. However, corrosion problem in reinforcing steel is inevitable, which results in the degradation of performance and the shortening of the life of structures. To overcome such problems, FRP(Fiber Reinforced Polymer) rebars have been developed. Due to their corrosion resistance and their superior mechanical properties, FRP rebars are increasingly applied to concrete structures in other countries. To obtain the composite action between FRP rebars and concrete, sufficient bond between two materials must be secured. But, the behavior of FRP rebars is different from that of steel rebars. Therefore, it is necessary to understand and develop the proper bond mechanism of FRP rebars to use them in concrete structures. This paper presents analytical results to investigate the bond-slip relationship between FRP rebars and concrete based on pull out tests.
Uniaxial tension test of Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) bar reinforced concrete prisms was performed. The objective was to investigate the adequate cover thickness of the GFRP rebars. The tension stiffening effect of GFRP bar reinforced concrete was also studied. The test variables included rebar types (conventional steel rebar and two different GFRP rebars) and cover thicknesses (five different cover thicknesses ranging between 1-3db). Normal strength concrete was used. Cracking patterns on concrete surface and cracking loads were careful1y observed during the direct tensile test. The test results indicated that the adequate cover thickness of the GFRP rebars may even be larger than that of the steel rebars and that the cover thickness of 2db commonly specified for the GFRP rebars may not be large enough. The tension stiffening effect of the GFRP rebars was also quantified and documented from the test results.
In order to overcome the brittle failure of strengthening with FRP-rebars inherent to their brittle properties, two approaches have been attempted. One is to improve the properties like ductile Hybrid FRP Rods, and the other is to develop a ductile strengthening with partially unbonded FRP rebars. Experiments on real size specimen were performed to evaluate the performance of NSM (Near Surface Mounted Strengthening) and SIM (Section Increment Methods) with FRP rebars. This paper discusses the results of the tests on 8 slab specimen in terms of flexural resistance, ductility, and fatigue. They show that NSM or S1M with FRP rebars are very effective measures to strengthen existing RC structures. Above all, strengthening with partially unbonded ductile Hybrid FRP Rods shows sufficient ductility similar to that of properly designed RC structures.
Park, U-Yeol;Jung, Hyeon-Ok;Kang, Tai-Kyung;Cho, Hun-Hee
한국건축시공학회지
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제10권4호
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pp.123-132
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2010
Rebar work accounts for approximately 30% of the total construction costs for rebars and concrete. Recently, the high rising prices of rebars have become one of the principle factors of rising construction costs. Therefore, construction companies are putting much effort into loss reduction of rebars. Consequently, in this study, we wished to present loss reduction methods of rebars before the preparation of the placing drawings. To devise such methods, we collected previous case studies and analyzed methods that were applied for loss reduction. As a result of the analysis, we were able to find the following methods for loss reduction of rebars: method of reducing the number of splices at the mat foundation, method of reducing splice length at the internal columns or walls of the underground parking lot, method of reducing cap-ties of internal beams of basement floors excluding perimeter beams, and method of reducing anchorage length at the internal column or wall of the underground parking lot. Based on those analysis results, we presented our own loss reduction methods of rebars. Applying our methods resulted in considerable loss reduction.
FRP reinforcing bars(rebars) are produced through a variety of manufacturing process includes pultrusion, and filament winding and braiding etc. Each manufacturing method produces a different surface condition of FRP rebar. The surface properties of FRP rebar is an important property for mechanical bond with concrete. Current methods of providing surface deformation to FRP rebars include helical wrapping, surfaces and coating and rib molding. The problem with the helical wrapping method is that it can not provide enough surface deformation for good bond and it can be easily sheard off from the FRP rebars. Sand coating and rib molding provide surface deformation only to the outer FRP skins. Therefore, FRP rebar has about 60% of bond strength of steel rebar. The main objective was to evaluate the bond properties of FRP rebar after environmental exposure. Five types of FRP rebar includes CFRP ISO, GFRP Aslan, AFRP Technora CFRP(Korea), and GFRP(Korea) rebars performed direct bond tests. Also, FRP rebar bond specimens were subjected to exposure conditions including alkaline solution, acid solution, salt solution and deionized water etc. According to bond test results, CFRP(Korea) and CFRP(Korea) rebars were found to have better bond strength with concrete than previous FRP rebars. Also, FRP(Korea) rebar had more than about 70% in bond strength of steel rebar.
본 논문에서는 다양한 환경인자에 노출된 상용 유리섬유강화(GFRP) 보강근의 내구특성에 대하여 기술하였다. 촉진실험방법을 이용하여 2종류의 GFRP보강근에 대하여 내구성 실험을 실시하였다. 총 264개 시편을 염화물 알칼리, 동결융해 상태에 최고 132일간 노출시켰다. CFRP 보강근의 내구특성은 촉진 실험된 보강근의 인장강도, 수평전단강도, 탄성계수를 원래 상태의 보강근의 결과와 비교하여 파악하였다. 실험결과에 따르면 촉진 실험된 GFRP 보강근의 재료적 특성은 심각하게 감소되었다. 단기 내구성 실험결과를 이용하여 GFRP 보강근의 장기 열화특성을 추정하였다.
철근콘크리트 구조물에서 철근의 이음은 철근을 겹쳐서 결속선으로 결속한 겹침이음과 커플러에 의한 기계적 이음이 일반적이다. 국내 설계기준(콘크리트구조기준)에서는 일반철근(비용접 철근)에 대해 용접 겹침이음을 제한하고 있으나, 해외기준(AWS D1.4)에서는 예열을 통한 일반철근의 용접 겹침이음을 허용하고 있다. 본 연구에서는 국내외 규격 및 설계기준을 조사하고, 건설현장에서 가장 많이 사용되는 SD400 강종의 일반철근을 대상으로 용접 겹침이음 인장실험을 수행하여 인장강도를 평가하였다. 용접 겹침이음 시험체의 용접길이는 KS규격(KS B ISO 17660-1)에 제시된 최소용접길이인 8d를 적용하고, 예열온도는 AWS D1.4에 따라 D19이하는 $150^{\circ}C$, D22이상은 $260^{\circ}C$로 설정하였다. 인장실험 결과, 용접 겹침이음된 일반철근은 콘크리트구조기준에서 요구하는 인장강도(항복강도의 125%)를 발현하였으며, 모두 철근 모재에서 파단이 발생되었다. 예열 유무에 따른 영향을 검토하기 위해, 일반철근을 예열한 후 용접한 것과 예열 등의 열처리하지 않은 것을 비교한 결과, 인장강도는 큰 차이를 보이지 않았다. 실험시 사용한 일반철근을 대상으로 화학성분을 분석하여 탄소당량(Ceq)을 확인한 결과, 0.45% 이하로 낮았다. AWS D1.4에 따르면, 탄소당량이 0.45% 이하면 예열이 필요하지 않은 조건이다. 결과적으로 예열의 영향이 미비한 것은 일반철근의 탄소당량이 낮았기 때문인 것으로 확인되었다.
Iman Saffarian;Gholam Reza Atefatdoost;Seyed Abbas Hosseini;Leila Shahryari
Computers and Concrete
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제31권6호
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pp.513-525
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2023
This research presents the experimental and theoretical evaluations on circular steel-fiber-reinforced-concrete (SFRC) columns reinforced by glass-fiber-reinforced-polymer (GFRP) rebar under the axial compressive loading. Test programs were designed to investigate and compare the effect of different parameters on the structural behavior of columns by performing tests. Theses variables included conventional concrete (CC), fiber concrete (FC), steel/GFRP longitudinal rebars, and transversal rebars configurations. A total of 16 specimens were constructed and categorized into four groups in terms of different rebar-concrete configurations, including GFRP-rebar-reinforced-CC columns (GRCC), GFRP-rebar-reinforced-FC columns (GRFC), steel-rebar-reinforced-CC columns (SRCC) and steel-rebar- reinforced-FC columns (SRFC). Experimental observations displayed that failure modes and cracking patterns of four groups of columns were similar, especially in pre-peak branches of load-deflection curves. Although the average ultimate axial load of columns with longitudinal GFRP rebars was obtained by 17.9% less than the average ultimate axial load of columns with longitudinal steel rebars, the average axial ductility index (DI) of them was gained by 10.2% higher than their counterpart columns. Adding steel fibers (SFs) into concrete led to the increases of 7.7% and 6.7% of the axial peak load and the DI of columns than their counterpart columns with CC. The volumetric ratio had greater efficiency on peak loads and DIs of columns than the type of transversal reinforcement. A simple analytical equation was proposed to predict the axial compressive capacity of columns by considering the axial involvement of longitudinal GFRP rebars, volumetric ratio, and steel spiral/hoop rebar. There was a good correlation between test results and predictions of the proposed equation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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