The experimental study for oblong section was carried out by the column test in weak axis. The column specimens had 3 types of transverse steel configurations, such as interlocking spirals, interlocking circular hoop ties and rectangular ties. The oblong columns with interlocking spirals and with interlocking circular hoop ties showed better seismic performance than the rectangular columns with rectangular hoops and cross-ties. The objectives of this study were to provide experimental data on the behavior of interlocking spiral columns under cyclic loading, to compare the performance of columns with interlocking spirals to columns with various transverse steel configurations, to study the flexural detailing of interlocking spirals, interlocking circular hoops, and other transverse steel configurations as the transverse reinforcement, and to make recommendations for the design of bridge columns incorporating interlocking spirals, circular hoops as the transverse reinforcement.
Most existing concrete structures in Taiwan are considered nonductile due to insufficient transverse reinforcement and poor detailing of frame elements. Such features are fairly typical for buildings constructed prior to 1997, at which time the local building code was revised based on ACI 318-95. Among these structures, many contain perimeter or partition walls made of concrete or clay brick for architectural purposes. These walls, though treated as non-structural components in common design practice, could affect the structural behavior of the buildings during an earthquake. To study the behavior of such structures under seismic load, experiments were conducted on concrete frames of various configurations to show the force-deformation relationships, damage patterns, and other characteristics of the frames. For further interest, similar units with columns jacketed by carbon-fiber-reinforced-polymer (CFRP) were also tested to illustrate the effectiveness of this technique in the retrofit of concrete frames.
This paper presents an investigation into the seismic response characteristics of a proposed ligh-weight pedestrian cable-stayed bridge made entirely from Glass Fiber Reinforced Plastics(GFRP). The study employs three dimensional finite element models to study and compare the dynamic characteristics and the seismic response of the GFRP bridge to a conventional Steel-Concrete (SC) cable-stayed bridge alternative. The two bridges were subjected to three synthetic earthquakes that differ in the frequency content characteristics. The performance of the GFRP bridge was compared to that of the SC bridge by normalizing the live load and the seismic internal forces with respect to the dead load internal forces. The normalized seismically induced internal forces were compared to the normalized live load internal forces for each design alternative. The study shows that the design alternatives have different dynamic characteristics. The light GFRP alternative has more flexible deck motion in the lateral direction than the heavier SC alternative. While the SC alternative has more vertical deck modes than the GFRP alternative, it has less lateral deck modes than the GFRP alternative in the studied frequency range. The GFRP towers are more flexible in the lateral direction than the SC towers. The GFRP bridge tower attracted less normalized base shear force than the SC bridge towers. However, earthquakes, with peak acceleration of only 0.1 g, and with a variety of frequency content could induce high enough seismic internal forces at the tower bases of the GFRP cable-stayed bridge to govern the structural design of such bridge. Careful seismic analysis, design, and detailing of the tower connections are required to achieve satisfactory seismic performance of GFRP long span bridges.
This paper investigates the behavior of reinforced concrete (RC) circular columns under combined loading including torsion. The main variables considered in this study are the ratio of torsional moment to bending moment (T/M) and the level of detailing for moderate and high seismicity (low and high transverse reinforcement/spiral ratio). This paper presents the results of tests on seven columns subjected to cyclic bending and shear, cyclic torsion, and various levels of combined cyclic bending, shear, and torsion. Columns under combined loading were tested at T/M ratios of 0.2 and 0.4. These columns were reinforced with two spiral reinforcement ratios of 0.73% and 1.32%. Similarly, the columns subjected to pure torsion were tested with two spiral reinforcement ratios of 0.73% and 1.32%. This study examined the significance of proper detailing, and spiral reinforcement ratio and its effect on the torsional resistance under combined loading. The test results demonstrate that both the flexural and torsional capacities are decreased due to the effect of combined loading. Furthermore, they show a significant change in the failure mode and deformation characteristics depending on the spiral reinforcement ratio. The increase in spiral reinforcement ratio also led to significant improvement in strength and ductility.
Development of flexural yielding and large rotation ductilities in the plastic hinge zones of frame members is synonymous with the spread of bar reinforcement yielding into the supporting anchorage. Yield penetration where it occurs, destroys interfacial bond between bar and concrete and reduces the strain development capacity of the reinforcement. This affects the plastic rotation capacity of the member by increasing the contribution of bar pullout. A side effect is increased strains in the compression zone within the plastic hinge region, which may be critical in displacement-based detailing procedures that are linked to concrete strains (e.g. in structural walls). To quantify the effects of yield penetration from first principles, closed form solutions of the field equations of bond over the anchorage are derived, considering bond plastification, cover debonding after bar yielding and spread of inelasticity in the anchorage. Strain development capacity is shown to be a totally different entity from stress development capacity and, in the framework of performance based design, bar slip and the length of debonding are calculated as functions of the bar strain at the loaded-end, to be used in calculations of pullout rotation at monolithic member connections. Analytical results are explored parametrically to lead to design charts for practical use of the paper's findings but also to identify the implications of the phenomena studied on the detailing requirements in the plastic hinge regions of flexural members including post-earthquake retrofits.
Existing reinforced concrete building structures have seismic vulnerabilities under successive earthquakes (or mainshock-aftershock sequences) due to their inadequate column detailing, which leads to shear failure in the columns. To improve the shear capacity and ductility of the shear-critical columns, a fiber-reinforced polymer jacketing system has been widely used for seismic retrofit and repair. This study proposed a numerical modeling technique for damaged reinforced concrete columns repaired using the fiber-reinforced polymer jacketing system and validated the numerical responses with past experimental results. The column model well captured the experimental results in terms of lateral forces, stiffness, energy dissipation and failure modes. The proposed column modeling method enables to predict post-repair effects on structures initially damaged by mainshock.
This study aims at evaluating the performance of repairing technique with CFRPs in recovering cyclic performance of damaged columns in flexure in terms of structural response parameters such as strength, dissipated energy, stiffness degradation. A 2/3 scaled substandard reinforced concrete frame was constructed to represent the substandard RC buildings especially in developing countries. These substandard buildings have several structural deficiencies such as strong beam-weak column phenomenon, improper reinforcement detailing and poor material properties. Flexural plastic hinges occurred at the columns ends after testing the substandard specimen under both constant axial load and reversed cyclic lateral loading. Afterwards, the damaged columns were externally wrapped with CFRP sheets both in transverse and longitudinal directions and then retested under the same loading protocol. In addition, ambient vibration measurements were taken from the undamaged, damaged and the repaired specimens at each structural repair steps to identify the effectiveness of each repairing step by monitoring the change in the natural frequencies of the tested specimen. The ambient vibration test results showed that the applied repairing technique with external CFRP wrapping was proved to recover stiffness of the pre-damaged specimen. Moreover, the lateral load capacity of the pre-damaged substandard RC frame was restored with externally bonded CFRP sheets.
Reinforced concrete buildings in a seismically active area can be designed as DCM (medium ductility) or DCH (high ductility) class according to the regulations of Eurocode 8. In this paper, two RC buildings, one with a wall structural system and the other with a frame system, previously designed for DCM and DCH ductility, were analysed by using incremental dynamic analysis in order to study differences in the behaviour of structures between these ductility classes, especially the failure mechanism and ultimate collapse acceleration. Despite the fact that a higher behaviour factor of DCH structures influences lower seismic resistance, in comparison to DCM structures, a strict application of the design and detailing rules of Eurocode 8 in analysed examples caused that the seismic resistance of both frames does not significantly differ. The conclusions were derived for two buildings and do not necessarily apply to other RC structures. Further analysis could make a valuable contribution to the analysis of the behaviour of such buildings and decide between two ductility classes in everyday building design.
연결보는 지진하중에 효과적으로 저항하기 위하여 적절한 강도, 강성, 변형능력을 지녀야 한다. 특히 스팬-춤 비가 2.0 이하인 대각선다발철근을 갖는 특수전단벽 연결보는 일반 연결보보다 더 높은 강도, 강성, 연성능력을 갖게 되나 대각선다발철근 상세는 시공에 큰 어려움이 발생한다. 본 연구에서는 이러한 문제에 대한 해결방안의 하나로서 대각선다발철근 상세를 대체하기 위한 대안상세들이 실험적으로 연구되었다. 실험결과, 앵글형태로 보강된 SA실험체가 대각방향 보강근을 완전히 제거한 SB시리즈의 실험체와 비교하여 더 안정된 거동을 보였으며, 기존의 대각선다발철근상세를 갖는 CA실험체와 비교하여 유사한 강도, 강성, 에너지소산능력과 변형능력(drift)을 나타내었다.
Buckling-restrained braced frames (BRBFs) are commonly used as lateral force-resisting systems in the structures located in seismic-active regions. The nearly symmetric load-displacement behavior of buckling-restrained braces (BRBs) helps in dissipating the input seismic energy through metallic hysteresis. In this study, an experimental investigation has been conducted on the reduced-core length BRB (RCLBRB) specimens to evaluate their hysteretic and overall performance under gradually increased cyclic loading. Detachable casings are used for the concrete providing confinement to the steel core segments of all test specimens to facilitate the post-earthquake inspection of steel core elements. The influence of variable core clearance and the local detailing of casings on the cyclic performance of RCLBRB specimens has been studied. The RCLBRB specimen with the detachable casing system and a smaller core clearance at the end zone as compared to the central region exhibited excellent hysteretic behavior without any slip. Such RCLBRB showed balanced higher yielding deformed configuration up to a core strain of 4.2% without any premature instability. The strength-adjustment factors for the RCLBRB specimens are found to be nearly same as that of the conventional BRBs as noticed in the past studies. Simple expressions have been proposed based on the regression analysis to estimate the strength-adjustment factors and equivalent damping potential of the RCLBRB specimens.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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