A new Direct Nonlinear Strut-Tie Model design method performing iterative calculations using secant stiffness was developed. Since basically the proposed design method uses elastic analysis, it has the advantages of convenience and stability in numerical analysis. At the same time, the proposed design method can accurately estimate the strength and ductility demands on the members because it analyzes the inelastic behavior of structure using iterative calculation. In the present study, the procedure of the proposed design method was established, and a computer program incorporating the proposed method was developed. The proposed design method, as an integrated method of analysis and design, can address the earthquake design strategy devised by the engineer, such as ductility limit on each member. Through iterative calculations on the structure preliminary designed with member sizes, the strength and ductility demands of each member can be estimated so that they satisfy the given design strategy, and as the result economical and safe design is achieved.
The function of diaphragms at abutments and piers of prestressed concrete (PSC) box girder train bridge is to transfer forces from the superstructure onto bearings or column and to stiffen the superstructure cross-section against in-plane deformation. Due to large stress disturbance at diaphragm, the design for the diaphragm using conventional design method is relatively irrational than designs for other structual members. And, due to contribution to boundary condition of deck slab by the diaphragm, the behavior of deck slab near the diaphragm is different from behavior of the deck slab obtained from two dimensional analysis of the bridge, which is basis far the design of deck slab. In this paper, three dimensional behavior of deck slab near diaphragm of PSC box girder train bridge constructed by the precast span method are analyzed by using three dimensional finite element modeling. Then, strut-and-tie model is applied to design the diaphragm of PSC box girder train bridge. The modeling techniques in this paper can be applied effectively to examine the causes of cracks at deck slab near diaphragm and to design diaphragm rationally.
de Souza, Rafael Alves;Kuchma, Daniel Alexander;Park, Jung-Woong;Bittencourt, Tulio Nogueira
Computers and Concrete
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제4권5호
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pp.363-376
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2007
The paper presents the development of an adaptable strut-and-tie model that can be applied to the design or analysis of four-pile caps that support axial compression and biaxial flexure from a supported rectangular column. Due to an absence of relevant test data, the model is validated using nonlinear finite element analyses (NLFEA). The results indicate that the use of the proposed model would lead to safe and economical designs. The proposed model can be easily extended to any number of piles, providing a rational procedure for the design of wide range of pile caps.
This study presents a strut-and-tie model for the development of headed bars in an exterior beam-column joint with transverse reinforcements. The tensile force of a headed bar is considered to be developed by head bearing together with bond along a bonded length as a partial embedment length. The model requires construction of struts with biaxially compressed nodal zones for head bearing and fan-shaped stress fields against neighboring nodal zones for bond stresses along the bonded length. Due to the existence of transverse reinforcements, the fan-shaped stress fields are divided into direct and indirect fan-shaped stress fields. A required development length and head size of a headed bar can be optimally designed by adjusting a proportion between a bond contribution and bearing contribution.
This study presents a model to better understand the shear behavior of reinforced concrete walls subjected to lateral load. The scope of the study is limited to squat walls with height to length ratios not exceeding two, deformed in a double-curvature shape. This study is based on limited knowledge of the shear behavior of low-rise shear walls subjected to double-curvature bending. In this study, the wall ultimate strength is defined as the smaller of flexural and shear strengths. The flexural strength is calculated using a strength-of-material analysis, and the shear strength is predicted according to the softened strut-and-tie model. The corresponding lateral deflection of the walls is estimated by superposition of its flexibility sources of bending, shear and slip. The calculated results of the proposed procedure correlate reasonably well with previously reported experimental results.
Recently rapid construction of bridge is a main interest in construction. A research on rapid construction of pier coping is urgently needed because pier, which is a bridge understructure, directly affect lane reduction and increase of social cost. Precast assembly method and pre-assembly method are the main subjects of rapid construction. But these researches have focused not on reduction of reinforcement amount, but on modifying production method of coping. Reinforcement amount of design specification is as much as that of coping under constructing. So different approach is needed for reduction of reinforcement amount. In this paper, design of pier coping using strut-tie model was proposed for reduction of reinforcement amount and improvement of constructability. Railway bridge pier coping under constructing was analyzed using a finite element method and designed using strut-tie model.
본 연구는 실용적인 적용을 위한 기본적인 스트럿-타이 모델의 사용방법에 대해 논의한다. 스트럿- 타이 모델의 구성은 평형 조건식에 기초한 하중 경로를 그리는 것으로 시작한다. active sytems, vector active systems, 그리고 section active systems를 포함한 구조 시스템의 이해는 가능한 스트럿 -타이 모델을 위한 적절한 시스템을 선택할 수 있도록 한다. 간단한 원형 fan은 집중하중에서부터 분포하중까지 하중 경로를 표시할 수 있다. 스트럿의 강도는 인장 타이와 유효 압축 강도가 만나는 절점영역의 형태에 따라 결정된다. 스트럿의 유효 압축강도는 주로 transevers 변형률에 의해 영향을 끼치는 것으로 가정한다.
Reinforced concrete deep beams are commonly used in many structural applications, including transfer girders. pile caps, foundation walls. and offshore structures. In this paper. the shear behavior and reinforcement effects of simply supported reinforced concrete deep beam with variable depth subject to concentrated loads have been scrutinized using strut-and-tie model to verify the effects of variable depth. The analysis results show that strut-and-tie Model of ACI 318-02 code is very effective method to design of simply supported reinforced concrete deep beam with variable depth.
In recent years, precast prestressed concrete segmental box girder bridges have been increasingly constructed Expansion disphragm segment of this type bridge transfers forces from the superstructure onto bearing or column, and plays an important roll of anchorage zone for longitudinal prestressed forces. Non-linear stresses occur inside of diaphragms by these extensive concentrated forces. In this study, the strut-and-tie models are proposed to design an expansion segment rationally. A formula to determine the effective transverse prestressed forces is proposed on the basis of these models. The present study is expected to provide an effective tool to design expansion segment of prestressed concrete bridges rationally.
본 논문은 비선형 스트럿-타이 모델에 의한 프리스트레스트 콘크리트 정착부의 거동해석 및 설계에 관한 연구이다. 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 정착부는 긴장재의 인장력 도입으로 인해 비교적 작은 단면에 큰 집중하중으로 발생하는 매우 중요한 구조부위이며, 기존의설계가 비교적 다른 구조부위의설계에 비하여 경험적으로 이루어지고 있을 뿐 만 아니라 해석에도 많은 시간과 계산량이 소요되는 단점이 있다. 비선형 스트럿-타이 모델을 대상 정착부의 비선형 재료거동을 따르도록 비선형 해석을 실시하여 설계를 수행하고 구조물의 극한하중을 추정하는 방법이다. 본 논문에서는 긴장력이 정착부의 중앙에 도입되는 경우, 편심으로 도입되는 경우, 다중 정착구가 존재하는 경우에 대하여 선형과 비선형 스트럿-타이 모델을 구성하여 정착부의 역학적 거동을 고찰하였고 실험결과와 비교하였다. 비교로부터 비선형 모델을 사용한 경우 선형 모델을 사용한 경우보다 안정성을 유지하면서 경제적인 설계가 가능하고 추정극학강도도 실험결과에 더욱 근접함을 알았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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