The objective of this paper is to look into the possibility of the detailed and practical optimum design of rt:inforced concrete beam using methods oi discrete mathematical programming.
In this discrete optimum formulation, the design variables are the overall depth, width and effective depth of members, and area of longitudinal reinforcement. In addition, the details such as the amount of web reinforcement and cutoff points of longitudinal reinforcement are also considered as variables. Total cost has been used as the objective function. The constraints include the code requirments such as flexural strength, shear strength, ductility, serviceability, concrete cover. spacing, web reinforcement, and development length and cutoff points of longitudinal renforcement.
An optimization algorithm is presented for effective optimum design of R.C. beam with discrete de sign variables. First, the continuous variable optimization can be achieved by Feasible Direction Method. Using the results obtained from the continuous variable optimization, a branch and bound method is used to obtained the discrete design values.
The proposed algorithm is applied to test problem for reliability, and the results are compared with those of graphical method and rounded-up method. And a simply supported R.C. beam and a two-span continuous R.C. beam are presented as numerical examples for effectiveness and applicability.
It is considered that the presented algorithm can be effectively applied to the discrete optimum design of R.C. beams.
Kim, Sun-Woo;Jang, Seok-Joon;Yun, Hyun-Do;Seo, Soo-Yeon;Chun, Young-Soo
Journal of the Korea Concrete Institute
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v.29
no.1
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pp.43-51
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2017
As per current seismic design codes, diagonally reinforced coupling beams are restricted to coupling beams having aspect ratio below 4. However, a grouped diagonally reinforcement detail makes distribution of steel bars in the beam much harder, furthermore it may result in poor construction quality. This paper describes the experimental results of concrete coupling beam reinforced with high-strength steel bars (SD500 & SD600 grades). In order to improve workability for fabricating coupling beams, a headed large diameter steel bar was used in this study. Two full-scale coupling beams were fabricated and tested with variables of reinforcement details and aspect ratio. To reflect real behavior characteristic of the beam coupling shear walls, a rigid steel frame system with linked joints was set on the reaction floor. As a test result, it was noted that cracking and yielding of reinforcement were initially progressed at the coupling beam-to-shear wall joint, and were progressed to the mid-span of the coupling beam, based on the steel strain and failure modes. It was found that the coupling beams have sufficient deformation capacity for drift ratio of shear wall corresponding to the design displacement in FEMA 450-1. In this study, the headed horizontal steel bar was also efficient for coupling beams to exhibit shear performance required by seismic design codes. For detailed design for coupling beam reinforced with high-strength steel, however, research about the effect of variable aspect ratios on the structural behavior of coupling beam is suggested.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.25
no.5
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pp.40-47
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2021
In this study, the structural behavior by the details of the lap region with the headed bar was estimated through finite element analysis. To solve the finite element analysis of the anchorage region with complex contact conditions and nonlinear behavior, a quasi-static analysis technique by explicit dynamic analysis was performed. The accuracy of the finite element model was verified by comparing the experimental results with the finite element analysis results. It was confirmed that the quasi-static analysis technique well reflected the behavior of enlarged headed bar connection. As a result of performing numerical analysis using 21 finite element models with various development lengths and transverse reinforcement indexes, it was confirmed that the increase of development length and transverse reinforcement index improved the maximum strength and ductility. However, to satisfy the structural performance, it should be confirmed that both design variables(development length and transverse reinforcement index) must be enough at the design criteria. In the recently revised design standard(KDS 14 20 52 :2021), a design formula of headed bar that considers both the development length and the transverse reinforcing bar index is presented. Also the results of this study confirmed that not only the development length but also transverse reinforcing bars have a very important effect.
Present investigation shows the analysis results for ceramic reinforced metal matrix composite under uniaxial transverse tensile loading. The resulting deformation, the projected damage type, and stress-strain behavior were computed depending on microstructure details such as the type of periodic reinforcement array, and the type of interface bonding. A two-dimensional finite element analysis was conducted based on the unit-cell of square, hexagonal, or diagonal periodic away For composite with strong interface bonding, the transverse stress vs. strain curve was generally increased with the increase of the ceramic volume fraction. For the composite with weakly bonded interface, however, the transverse stress vs. strain curve was reduced against the ceramic volume fraction. The decrease was caused by the interface debonding-induced stiffness reduction of the composite. For the composite of weakly bonded interface, the relative reduction rate in the final limit stress for hexagonal array was larger than that for square array. Outcome of the present study was compared favorably with the published literature data.
Kim, Beop-Su;Park, Jun-Mo;Choi, Jeong-Hyun;Seo, Deok-Seok;Kim, Ok-Kyue
Korean Journal of Construction Engineering and Management
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v.12
no.6
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pp.142-150
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2011
Defect dispute has been increasing to claim by condominium, in increasing to demand and concern in value, quality, and management of apartment building since 2000s. In this study, for checking property of cost in crack issue with precedure of lawsuit on defect, it is analyzing details about repairing cost of concrete crack defect that formed 77 percent of repairing cost. Futhermore, it is studying of composition of repairing cost and difference of repairing cost by repairing method. This is checking details that cost growth has a difference whether court accept a acceptable range of crack width, and repairing method and reinforcement work has to choose between a surface treatment method, a filling method and a injecting method. Meanwhile, it is considerable that disparity of repairing cost whether is a method of painting work.
In this study, the behavior of external beam-column joints reinforced by plain and deformed bars with non-seismic reinforcement details is investigated and compared. The beam-column joints represented in this study include a benchmark specimen by seismic details in accordance with ACI 318M-11 requirements and four other deficient specimens. The main defects of the non-seismic beam-column joints included use of plain bar, absence of transverse steel hoops, and the anchorage condition of longitudinal reinforcements. The experimental results indicate that using of plain bars in non-seismic beam-column joints has significantly affected the failure modes. The main failure mode of the non-seismic beam-column joints reinforced by deformed bars was the accumulation of shear cracks in the joint region, while the failure mode of the non-seismic beam-column joints reinforced by plain bars was deep cracks at the joint face and intersection of beam and column and there was only miner diagonal shear cracking at the joint region. In the other way, use of plain bars for reinforcing concrete can cause the behavior of the substructure to be controlled by slip of the beam longitudinal bars. The experimental results show that the ductility of non-seismic beam-column joints reinforced by plain bars has not decreased compared to the beam-column joints reinforced by deformed bars due to lack of mechanical interlock between plain bars and concrete. Also it can be seen a little increase in ductility of substructure due to existence of hooks at the end of the development length of the bars.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.19
no.6
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pp.1-9
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2015
Transverse steel bars are used in the plastic hinge zone of columns to insure adequate confinement, prevention of longitudinal bar buckling and ductile behavior. Fabrication and placement of rectangular hoops and cross-ties in columns are difficult to construct. Details of reinforcement for rectangular section require a lot of rectangular hoops and cross-ties. In this paper, to solve these problems, the new lateral confinement method using oblong hoop is proposed for the transverse confinement of the flared column. It can be the alternative for oblong cross-section and flared column with improved workability and cost-efficiency. The final objectives of this study are to suggest appropriate oblong hoop details and to provide quantitative reference data and tendency for seismic performance or damage assessment based on the drift levels such as residual deformation, elastic strain energy. This paper describes factors of seismic performance such as ultimate displacement/drift ratio, displacement ductility, response modification factor, equivalent viscous damping ratio and effective stiffness.
Park, Chan Sik;Cho, Jeong-Rae;Kim, Young Jin;Chin, Won Jong;Yoon, Hyejin;Choi, Myung Kyu
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.23
no.3
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pp.183-190
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2019
Recent changes in the construction method of piles to minimize noise, along with the development of high-strength reinforcement, have provided an economical high performance RC pile development to compensate for the disadvantages of existing PHC piles. In this study, a methodology for the development of cross - section details of high performance RC piles of various performances is presented by freely applying high strength steel and concrete. This study suggested a technique for calculating bending moments for a given axial force corresponding to the allowable crack widths and this can be used for serviceablity check. In calculating the design shear force, the existing design equation applicable to the rectangular or the I section was modified to be applicable to the hollow circular section. In particular, in the limit state design method, the shear force is calculated in proportion to the axial force, and the procedure for calculating PV diagram is established. Last, the section details are determined through PM diagrams that they have the similar flexural and axial-flexural performances of the PHC pile A, B and C types with a diameter of 500 mm. To facilitate the application of the selected standard sections to the practical tasks, the design PM diagram and design shear forces are proposed in accordance with the strength design method and limit state design method.
Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.18
no.2
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pp.99-107
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2018
The objective of the present study is to propose a reliable shape of supplementary V-ties in the section jacketing approach for seismic strengthening of reinforced concrete columns. A total of 24 pull-out specimens were prepared. The test parameters selected with regard to bond strength of V-ties were the shape of V-ties, embedment length of V-tie legs, and compressive strength of concrete. The measured bond strength of V-ties with different shapes were compared with that of the conventional V-ties and predictions using CEB-FIP equation. Ultimately, V-ties with pressed end-details at their legs could be recommended for the supplementary lateral reinforcement of strengthening columns with jacketing thickness less than the embedment length [= max (75mm, $6d_b$)] of conventional V-ties, where $d_b$ is the diameter of the reinforcing bar used for V-ties.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.14
no.3
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pp.39-48
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2010
Improved seismic performances of RC bridges can be attained by sufficient ductilities of piers, which can be obtained by providing sufficient lateral confinements to the plastic hinge regions of piers. The cross sectional shape and the amount of lateral reinforcements are key parameters in the determination of effective confinements. Even though identical amounts of lateral reinforcement are provided, the effective confinement differs due to different spacing, arrangements, hook details and so on. Unlike circular sections in which confinement is exerted by mere hoop reinforcements, cross-ties are arranged in square or rectangular sections to enhance the effective confinements. The stress-strain relationship of confined concrete is varied by how to consider these cross-ties. In this study, the stress-strain relationships of confined concrete with cross-ties are investigated experimentally and their mechanical characteristics are estimated by comparison with other empirical equations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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