This paper aims to investigate the seismic performance of RC short columns and long columns with welding stirrups. Through the low-cyclic horizontal loading test of specimens, the seismic performance indexes such as failure modes, hysteretic curve, skeleton curve, ductility, energy dissipation capacity, stiffness degradation and strength degradation were emphatically analyzed. Furthermore, the effects of shear span ratio, stirrups ratio and axial compression ratio on the performance of specimens were studied. The results showed that the seismic performance of the RC short columns with welding stirrups were basically the same as that of the RC short columns with traditional stirrups, but the seismic performance of RC long columns with welding stirrups was better than that of RC long columns with traditional stirrups. The seismic performance of RC short columns and long columns with welding stirrups could be improved by increasing stirrup ratio and shear span ratio and reducing axial pressure ratio. Moreover, the welding stirrup have the advantages of steel saving, industrialization and standardization production, convenient construction, and reducing time, which indicated that the welding stirrups could be applied in practical engineering.
This paper proposed a novel form of reinforced concrete (RC) shear wall confined with boundary columns. The structural effect of applying steel fiber reinforced concrete (SFRC) in the wall-column systems was studied. Three full-scale wall samples were constructed including two RC wall-RC column samples with different stirrup ratios and one RC wall-SFRC column sample. Low frequency cyclic testing was carried out to investigate the failure modes, hysteretic behavior, load-bearing capacity, ductility, stiffness degradation and energy dissipation. ABAQUS models were set up to simulate the structural behavior of tested samples, and good agreement was achieved between numerical simulation and experimental results. A further supplementary parametric study was conducted based on ABAQUS models. Both experimental and numerical results showed that increasing stirrup ratio in boundary columns did not affect much on load bearing capacity or stiffness degradation of the system. However, applying SFRC in boundary columns showed significant enhancement on load bearing capacity. Numerical simulation also shows that the structural performances of RC wall-SFRC column system were comparable to a wall-column system fully with SFRC.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.25
no.6
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pp.251-259
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2021
Current seismic fragility functions for buildings were developed by defining damage state threshold based on story drift concerning foreign references and using the capacity spectrum method based on spectral displacement. In this study, insufficient details and dependence on the core location of piloti-type buildings were not reflected in the fragility function because it was developed before the Pohang earthquake. In order to develop an improved one for piloti-type buildings, several types of core were selected, damage state threshold was determined based on the capacity of structural members, and three-dimensional analyses were utilized. As a result, seismic fragility functions based on spectral acceleration were developed for various core locations and different shear strengths of the column stirrup. The fragility of piloti-type buildings significantly varied according to core location, an additional single wall, and whether the contribution of column stirrup was included or not. To estimate fragility more reasonably, it is necessary to prepare the parameters to reflect actual state well.
Extensive research has been conducted on the basic mechanical property and structural applications of engineered cementitious composites (ECC). Despite the high tensile ductility and high toughness of ECC, transverse steel reinforcement is still necessary to confine ECC for high performance. However, limited research has examined performance of ECC confined with practical amount of transverse reinforcement. This paper presents the results of axial compression tests on 14 square ECC columns and 4 conventional concrete columns (used as control specimens) with transverse reinforcement. The test variables were spacing, configuration (square ties or square and diamond shape ties), and yield strength of stirrups. The test showed that ECC columns confined with steel stirrup had good compressive ductility, and the stirrup spacing had the greatest effect on the compressive performance. The self-confinement effect of ECC results in a more uniform but slower expansion of the whole column compared with CC ones. The test results are then compared against the predictions from a number of existing models for conventional confined concrete. It is indicated that these models fail to predict the axial strains at peak axial stress and the trend of the stress-strain curve of steel stirrups-confined ECC with sufficient accuracy. Several new equations are then proposed for the compressive properties of steel-confined ECC based on test results and potential approaches for future studies are proposed.
Liang, Jiong-feng;Zhang, Liu-feng;Yang, Ying-hua;Wei, Li
Steel and Composite Structures
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v.38
no.6
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pp.705-716
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2021
An innovative partially precast partially encased composite beam (PPECB) is put forward based on the existing research. In order to study the flexural performance of the new composite beam which has precast part and cast-in-place part, six prefabricated specimens and one cast-in-place specimen are designed with considering the influence of the production method, the steel flange thickness, the concrete strength grade and the stirrup process on the behavior of the composite beam. Through four points loading and test data collection and analysis, the behavior of partially prefabricated specimen is similar to that of cast-in-place specimen, and the casting method, the thickness of the steel flange, the concrete strength grade and the stirrup process have different influence on the crack, yield and peak load bearing capacity of the component. Finally, the calculation theory of plastic bending of partially precast partially encased concrete composite beams is given. The calculation results are in good agreement with the experimental results, which can be used for practical engineering theory guidance. This paper can provide reference value for further research and engineering application.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.25
no.5
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pp.201-211
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2021
The Ministry of the Interior and Safety in Korea developed seismic fragility function for various building types in 2009. Damage states for most building types were determined by structural analyses of sample models and foreign references because actual cases damaged by earthquakes rarely exist in Korea. Low-rise, piloti-type buildings showed severe damage by brittle failure in columns due to insufficient stirrup details in the 2017 Pohang earthquake. Therefore, it is necessary to improve damage state criteria for piloti-type buildings by consulting actual outcomes from the earthquake. An analytical approach was conducted by developing analysis models of sample buildings reflecting insufficient stirrup details of columns to accomplish the purpose. The result showed that current spectral displacements of damage states for piloti-type buildings might be too large to estimate actual fragility. When the brittle behavior observed in the earthquake is reflected in the analysis model, one-fourth through one-sixth of current spectral displacements of damage states may be appropriate for existing low-rise, piloti-type buildings.
Ping Wu;Dongang Li;Feng Yu;Yuan Fang;Guosheng Xiang;Zilong Li
Steel and Composite Structures
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v.47
no.1
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pp.19-36
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2023
An experimental study of eleven PVC-FRP Confined Concrete (PFCC) column-Reinforced Concrete (RC) beam joints reinforced with Core Steel Tube (CST) under axial compression is carried out. All specimens are designed in accordance with the principle of "weak column and strong joint". The influences of FRP strips spacing, length and steel ratio of CST, height and stirrup ratio of joint on mechanical behavior are investigated. As the design anticipated, all specimens are destroyed by column failure. The failure mode of PFCC column-RC beam joint reinforced with CST is the yielding of longitudinal steel bars, CST and stirrups of column as well as the fracture of FRP strips and PVC tube. The ultimate bearing capacity decreases as FRP strips spacing or joint height increases. The effects of other three studied parameters on ultimate bearing capacity are not obvious. The strain development rules of longitudinal steel bars, PVC tube, FRP strips, column stirrups and CST are revealed. The effects of various studied parameters on stiffness are also examined. Additionally, an influence coefficient of joint height is introduced based on the regression analysis of test data, a theoretical formula for predicting bearing capacity is proposed and it agrees well with test data.
The bonding efficacy of steel I-section embedded in metakaolin-fly ash-based geopolymer concrete (MK-FA-GC) was investigated in this study. Push-out tests were conducted on nine column specimens to evaluate the influence of compressive strength of concrete, embedded length of steel I-section, thickness of concrete cover, and stirrup ratio on the bond performance. Failure patterns, load-slip relationships, bond strength, and distribution of bond stress among the specimens were analyzed. The characteristic bond strength of geopolymer concrete (GC) increased with higher compressive strength, longer embedded steel section length, thicker concrete cover, and larger stirrup ratio. Empirical formulas for bond strength at the loading end were derived based on experimental data and a bond-slip constructive model for steel-reinforced MK-FA-GC was proposed. The calculated bond-slip curves showed good agreement with experimental results. Furthermore, numerical simulations using ABAQUS software were performed on column specimens by incorporating the suggested bond-slip relationship into connector elements to simulate the interface behavior between MK-FA-GC and the steel section. The simulation results showed a good correlation with the experimental findings.
Experimental investigation on the structural behavior of steel fiber-reinforced ultra high performance concrete (UHPC) beams subjected to torsion are presented. Six tests carried out on square beams under torsional moment are presented. The experimental parameters were the volume fraction of the fibers and closed-stirrup ratio. The volume fraction of the fibers was 1.0% and 2.0%. The closed-stirrup ratio was 0, 0.35%, and 0.70%. The test results indicated that ultimate torsional strength increased with increasing fiber volume, and that ultimate torsional strength also increased with increasing the closed-stirrup ratio. In addition, predictive equations for evaluating the ultimate torsional strength of UHPC beams were proposed. The comparison between computed values and the experimentally observed values was shown to validate the proposed analytical equations. It was found that predictions by using proposed equation provides good agreement with test results of UHPC beams.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1999.10a
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pp.381-384
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1999
The present paper describe the result obtai ed from 11 beam specimens to explore the influence of stirrups on shear failure process. Each beam specimen was reinforced with one or two stirrup. Then the experimental results were analyzed and compared with the results obtained from truss model analyzsis.
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