Lee, Se-Jung;Lee, Deuck Hang;Kim, Kang Su;Oh, Jae-Yuel;Park, Min-Kook;Yang, Il-Seung
Computers and Concrete
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v.12
no.2
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pp.131-149
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2013
Various types of reinforcement splicing methods have been developed and implemented in reinforced concrete construction projects for achieving the continuity of reinforcements. Due to the complicated reinforcement arrangements and the difficulties in securing bar spacing, the traditional lap splicing method, which has been widely used in reinforced concrete constructions, often shows low constructability and difficulties in quality control. Also, lap spliced regions are likely to be over-reinforced, which may not be desirable in seismic design. On the other hand, mechanical splicing methods can offer simple and clear arrangements of reinforcement. In order to utilize the couplers for the ribbed-deformed bars, however, additional screw processing at the ends of reinforcing bars is typically required, which often lead to performance degradations of reinforced concrete members due to the lack of workmanship in screw processing or in adjusting the length of reinforcing bars. On the contrary, the use of screw-ribbed reinforcements can easily solve these issues on the mechanical splicing methods, because it does not require the screw process on the bar. In this study, the mechanical coupler suitable for the screw-ribbed reinforcements has been developed, in which any gap between the reinforcements and sleeve device can be removed by grouting high-flow inorganic mortar. This study presents the uniaxial tension tests on the screw-ribbed reinforcement with the mechanical sleeve devices and the cyclic loading tests on RC columns with the developed coupler. The test results show that the mechanical sleeve connection developed in this study has an excellent splicing performance, and that it is applicable to reinforced concrete columns with a proper confinement by hoop reinforcement.
The stress transfer mechanism between soil and grid reinforcements involves two basic mechanism : frictional soil resistance and passive soil resistance. However the mechanism of the passive soil resistance is very complex to understand. To study the failure mechanism of ribbed reinforcement, the direct shear tests which are dominated by passive soil resistance are analyzed by using the finite element method. The finite element method is used to examine the effects of ribs on this passive soil resistance development and the met hanism of failure. The calculated behavior of the ribbed reinforcement is compared with the measured behavi or. Comparisons between the measured and the simulated strain pat terns, failure modes and load displacement relationship are presented. The behavior of the ribbed reinforcements in a cohesive soil is predicted on the basis of a good agreement between the measured and the Predicted behavior of the Ottawa sand.
Shaheen, Yousry B.I.;Mahmoud, Ashraf M.;Refat, Hala M.
Structural Engineering and Mechanics
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v.60
no.4
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pp.567-594
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2016
The main objective of the current research is estimating the flexural behavior of ferrocement Ribbed Plates reinforced with composite material. Experimental investigation was carried out on fifteen plates; their dimensions were kept constant at 1200 mm in length, 600 mm width and 100 mm thick but with different volume fraction of steel reinforcement and number of ribs. Test specimens were tested until failure under three line loadings with simply supported conditions over a span of 1100 mm. Cracking patterns, tensile and compressive strains, deformation characteristics, ductility ratio, and energy absorption properties were observed and measured at all stages of loadings. Experimental results were compared to analytical models using ANSYS 10 program. Parametric study is presented to look at the variables that can mainly affect the mechanical behaviors of the model such as the change of plate length. The results showed that the ultimate strength, ductility ratio and energy absorption properties of the proposed ribbed plates are affected by the volume fraction and the type of reinforcement, and also proved the effectiveness of expanded metal mesh and woven steel mesh in reinforcing the ribbed ferrocement plates. In addition, the developed ribbed ferrocement plates have high strength, ductility ratio and energy absorption properties and are lighter in weight compared to the conventional RC ribbed plates, which could be useful for developed and developing countries alike. The Finite Element (FE) simulations gave good results comparing with the experimental results.
This paper presents an optimization of the reinforced concrete ribbed slab in terms of minimum CO2 emissions and an economic justification of the final optimal design. The design variables are six geometry variables including the slab thickness, the ribs spacing, the rib width at the lower and toper end, the depth of the rib and the bar diameter of the reinforcement, and the seventh variable defines the concrete strength. The objective function is considered to be the minimum amount of carbon dioxide gas (CO2) emission and at the same time, the optimal design is economical. Seven significant design constraints of American Concrete Institute's Standard were considered. A robust metaheuristic optimization method called improved dolphin echolocation and ant colony optimization (IDEACO) has been used to obtain the best possible answer. At optimal design, the three most important sources of CO2 emissions include concrete, steel reinforcement, and formwork that the contribution of them are 63.72, 32.17, and 4.11 percent respectively. Formwork, concrete, steel reinforcement, and CO2 are the four most important sources of cost with contributions of 67.56, 19.49, 12.44, and 0.51 percent respectively. Results obtained by IDEACO show that cost and CO2 emissions are closely related, so the presented method is a practical solution that was able to reduce the cost and CO2 emissions simultaneously.
This paper presents the application of multi-gene genetic programming (MGP) technique for modeling the bond strength of ribbed steel bars in concrete. In this regard, the experimental data of 264 splice beam tests from different technical papers were used for training, validating and testing the model. Seven basic parameters affecting on the bond strength of steel bars were selected as input parameters. These parameters are diameter, relative rib area and yield strength of steel bar, minimum concrete cover to bar diameter ratio, splice length to bar diameter ratio, concrete compressive strength and transverse reinforcement index. The results show that the proposed MGP model can be alternative approach for predicting the bond strength of ribbed steel bars in concrete. Moreover, the performance of the developed model was compared with the building codes' empirical equations for a complete comparison. The study concludes that the proposed MGP model predicts the bond strength of ribbed steel bars better than the existing building codes' equations. Using the proposed MGP model and building codes' equations, a parametric study was also conducted to investigate the trend of the input variables on the bond strength of ribbed steel bars in concrete.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2003.11a
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pp.239-243
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2003
A reducing bearing angle theory for bond of ribbed reinforcing bars to concrete is proposed to simulate experimental observation. Analytical expressions to determine bond strength for splitting and pullout failure are derived, where the bearing angle is a key variable. As bearing angle is reduced, splitting strength decreases and shearing strength increases. The proposed reducing bearing angle theory is effective to simulate damage of the deformed bar-concrete interface and understand bond mechanism of ribbed reinforcing steel in concrete structures.
This paper describes large scale pullout test results, in order to evaluate extensibility effect of strip-type reinforcement. The same test for ribbed steel strip reinforcement also is conducted to compare the friction resistance reinforcements' evaluation results. The pullout resistance of the ribbed steel strip reinforcement, which has a small cross sectional areas, was better than the friction resistance reinforcements' due to the bearing (passive) resistance. In case of friction resistance reinforcements, the pullout resistance of extensible reinforcement was better than inextensible reinforcement' even though they have a similar cross sectional areas.
Ghatefar, Amir;ElSalakawy, Ehab;Bassuoni, Mohamed T.
Computers and Concrete
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v.20
no.2
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pp.215-227
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2017
A finite element model (FEM) for predicting early-age behavior of reinforced concrete (RC) bridge deck slabs with fiber-reinforced polymer (FRP) bars is presented. In this model, the shrinkage profile of concrete accounted for the effect of surrounding conditions including air flow. The results of the model were verified against the experimental test results, published by the authors. The model was verified for cracking pattern, crack width and spacing, and reinforcement strains in the vicinity of the crack using different types and ratios of longitudinal reinforcement. The FEM was able to predict the experimental results within 6 to 10% error. The verified model was utilized to conduct a parametric study investigating the effect of four key parameters including reinforcement spacing, concrete cover, FRP bar type, and concrete compressive strength on the behavior of FRP-RC bridge deck slabs subjected to restrained shrinkage at early-age. It is concluded that a reinforcement ratio of 0.45% carbon FRP (CFRP) can control the early-age crack width and reinforcement strain in CFRP-RC members subjected to restrained shrinkage. Also, the results indicate that changing the bond-slippage characteristics (sand-coated and ribbed bars) or concrete cover had an insignificant effect on the early-age crack behavior of FRP-RC bridge deck slabs subjected to shrinkage. However, reducing bar spacing and concrete strength resulted in a decrease in crack width and reinforcement strain.
In this paper, a novel fibrous material known as axially reinforced braided composite rods (BCRs) have been developed for reinforcement of soils. These innovative materials consist of an axial reinforcement system, comprised of longitudinally oriented core fibres, which is responsible for mechanical performance and, a braided cover, which gives a ribbed surface texture for better interfacial interactions with soils. BCRs were produced using both thermosetting (unsaturated polyester) and thermoplastic (polypropylene) matrices and synthetic (carbon, glass, HT polyethylene), as well as natural (sisal) core fibres. BCRs were characterized for tensile properties and the influence of core fibres was studied. Moreover, BCRs containing carbon fibre in the core composition were characterized for piezoresistivity and strain sensing properties under flexural deformation. According to the experimental results, the developed braided composites showed tailorable and wide range of mechanical properties, depending on the core fibres and exhibited very good strain sensing behavior.
Pull-out tests for three different types of strip reinforcements are performed to investigate variation of the apparent coefficient of friction which occurs between the reinforcements and the weathered granite soils with different contents of fine materials. The contents of fine materials for the soil sample are varied from 7% to 36% and the reinforcements used for the pullout tests are smooth, ribbed steel strips and a textured shape Paraweb 1 Friction tie. Test results show that the apparent coefficient of friction tends to decrease with the increase of the content of fine meterials. It is known, however, that the minimum apparent coefficient of friction required to the design of reinforced earth structures can be achieved even at 35% fine contents by using appropriate reinforcements. The ribbed strip reinforcement is found to be the most effective in mobilizing the apparent friction when interacting to finer weathered granite soils. The textured reinforcement is also useful for 35% fine con tents if the textured depth is increased.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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