Sharif, Alfarabi M.;Assi, Nizar A.;Al-Osta, Mohammed A.
Steel and Composite Structures
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제34권3호
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pp.321-332
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2020
The loss of composite action at the hogging moment zone for a continuous composite girder reduces the girder stiffness and strength. This paper presents an experimental investigation of the use of an ultra-high performance concrete (UHPC) slab at the hogging moment zone and a normal concrete (NC) slab at the sagging moment zone. The testing was conducted to verify the level of loading at which composite action is maintained at the hogging moment zone. Four two-span continuous composite girders were tested. The thickness of the UHPC varied between a half and a full depth of slab. The degree of shear connection at the hogging moment zone varied between full and partial. The experimental results confirmed the effectiveness of the UHPC slab to enhance the girder stiffness and maintain the composite action at the hogging moment zone at a load level much higher than the upper service load limit. To a lesser degree enhanced performance was also noted for the smaller thickness of the UHPC slab and partial shear connection at the hogging moment zone. Plastic analysis was conducted to evaluate the ultimate capacity of the girder which yielded a conservative estimation. Finite element (FE) modeling evaluated the girder performance numerically and yielded satisfactory results. The results indicated that composite action at the hogging moment zone is maintained for the degree of shear connection taken as 50% of the full composite action and use of UHPC as half depth of slab thickness.
UHPC(Ultra High Performance Concrete) is used widely with its remarkable performance, such as strength, ductility and durability. Since the fibers in the UHPC can control the tensile crack, the punching shear capacity of UHPC is higher than that of the conventional concrete. In this paper, seven slabs with different thickness and fiber volume ratio were tested. The ultimate punching shear strength was increased with the fiber volume ratio up to 1%. The shear capacity of specimens with the fiber content 1% and 1.5% do not have big differences. The thicker slab has higher punching shear strength and lower deformation capacity. The critical sections of punching shear failure were similar regardless of the fiber volume ratio, but it were larger in thicker slab.
초고성능콘크리트(Ultra High Performance Concrete, UHPC)는 높은 강도와 내구성을 가지는 우수한 구조재료이다. 이러한 새로운 재료의 활용 기술은 경량의 슬림한 구조로서 우수한 성능을 가지는 구조물의 건설을 실현할 수 있는 효과적인 방안으로 주목받고 있다. 이 연구는 하이브리드 사장교 적용을 위한 UHPC프리캐스트 바닥판 시스템 개발의 일부로서 정모멘트 구간에서 철근겹침이음 방식에 의하여 연결되는 이음부의 거동 특성을 실험적으로 규명하는데 주된 목적이 있다. 주요 실험변수는 철근겹침이음길이이며 실험변수의 영향을 검증하기 위하여 총 12개의 휨실험체를 제작하였고, 이에 대한 4점 휨재하실험을 수행하였다. 현행 도로교설계기준에서 철근겹침이음에 대한 최소길이 규정은 UHPC를 적용한 프리캐스트 바닥판 시스템에서는 매우 보수적인 규정임을 실험결과로부터 확인할 수 있었다.
An active study on UHPC, which has been recently used in high-rise building and bridges, is in progress. However, research on bonding shear strength of UHPC is required to be studied due to the lack of information. In this study, experimental research progress for bonding shear strength (shear strength of adhesive surface) evaluation of UHPC (Ultra High Performance Concrete) is proceeded. First, specimens that surface treatment methods of concrete bonded section and retardation time of placement are considered are produced. Second, Direct Shear test is applied on concrete bonded section of UHPC. As a result of this study, the highest bonding shear strength specimen in which compared to the non-retardation time specimen is compaction turbulence treatment. From later study, it is judged that strength of UHPC in accordance with direction of steel fiber when steel fiber of UHPC is mixed.
Recently, efforts are made to apply 200MPa levels of ultra-high strength concrete to structures exceeding 40MPa.. Ultra-high strength concrete has been steadily researched in Korea as well as abroad, and now it is equipped with 200MPa ultra-high strength concrete mixing technology. Because ultra-high strength concrete has a higher range of compressive strength than ordinary concrete, it is difficult to accurately measure the compressive strength of UHPC concrete with existing compressive strength measuring equipment and can be less reliable. In this study, the compressive strength of the SC80 was measured according to the test method to compare the compressive strength of the SC80 by applying various methods of measurement of compressive strength. The compressive strength test method measured the compressive strength according to the size of the specimen, the grinding method, and the capacity of the UTM equipment.
It is known from the literature that there are relatively few studies on the engineering properties of ultra-high performance concrete (UHPC) in early age. In fact, in order to ensure the safety of UHPC during construction and sufficient durability and long-term performance, it is necessary to explore the early behavior of UHPC. The test parameters (test control factors) investigated included the percentage of cement replaced by silica fume (SF), the percentage of cement replaced by ultra-fine silica powder (SFP), the amount of steel fiber (volume percent), and the amount of polypropylene fiber (volume percentage). The engineering properties of UHPC in the fresh mixing stage and at the age of 7 days were investigated. These properties include freshly mixed properties (slump, slump flow, and unit weight) and hardened mechanical properties (compressive strength, elastic modulus, flexural strength, and splitting tensile strength). Moreover, the effects of the experimental factors on the performance of the tested UHPC were evaluated by range analysis and variance analysis. The experiment results showed that the compressive strength of the C8 mix at the age of 7 days was highest of 111.5 MPa, and the compressive strength of the C1 mix at the age of 28 days was the highest of 128.1 MPa. In addition, the 28-day compressive strength in each experimental group increased by 13%-34% compared to the 7-day compressive strength. In terms of hardened mechanical properties, the performance of each experimental group was superior to that of the control group (without fiber and without additional binder materials), with considerable improvement, and the experimental group did not produce explosive or brittle damage after the test. Further, the flexural test process found that all test specimens exhibited deflection-hardening behavior, resulting in continued to increase carrying capacity after the first crack.
본 연구에서는 최근 활용이 증가하고 있는 초고성능 콘크리트에서의 강연선 활용에 관한 기초자료를 마련하기 위해, 실험을 통해 프리텐션 부재로 제작되는 UHPC 부재의 응력전달길이를 고찰하였다. 실험 변수는 UHPC의 피복두께와 도입되는 긴장력의 크기로 설정하였으며, 실험 결과 프리텐션 UHPC의 응력전달길이는 피복두께가 작아질수록 도입 긴장력이 클수록 증가하는 것으로 나타났다.
본 연구는 최근 활용이 증가하고 있는 초고성능 콘크리트에서의 강연선 활용에 관한 기초자료를 마련하기 위해, 실험을 통해 강연선과 초고성능 콘크리트와의 부착특성을 고찰하였다. 실험은 UHPC 타설방향, 긴장재의 위치, 긴장재의 크기를 변수로 수행하였으며, 실험 결과 각 변수들은 모두 강연선의 초기 부착강도에 영향을 주는 것으로 나타났다.
Dadmand, Behrooz;Pourbaba, Masoud;Sadaghian, Hamed;Mirmiran, Amir
Computers and Concrete
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제26권5호
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pp.451-465
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2020
This paper presents experimental and numerical investigations on mechanical properties of ultra-high-performance fiber-reinforced concrete (UHPFRC) with four types of steel fibers; micro steel (MS), crimped (C), round crimped (RC) and hooked-end (H), in two fiber contents of 1% and 2% (by volume) and two lengths of 13 and 30 mm. Compression, direct tension, and four-point bending tests were carried out on four types of specimens (prism, cube, dog-bone and cylinder), to study tensile and flexural strength, fracture energy and modulus of elasticity. Results were compared with UHPC specimens without fibers, as well as with available equations for the modulus of elasticity. Specimens with MS fibers had the best performance for all mechanical properties. Among macro fibers, RC had better overall performance than H and C fibers. Increased fibers improved all mechanical properties of UHPFRC, except for modulus of elasticity, which saw a negligible effect (mostly less than 10%). Moreover, nonlinear finite element simulations successfully captured flexural response of UHPFRC prisms. Finally, nonlinear regression models provided reasonably well predictions of flexural load-deflection behavior of tested specimens (coefficient of correlation, R2 over 0.90).
To prevent or limit the damage caused by earthquakes on existing buildings, several retrofitting techniques are possible. In this work, an ultra high performance concrete based on sand dune has been formulated for use in the reinforcement of a multifunctional tower in the city of Skikda in Algeria. Tests on the formulated ultra high performance concrete are performed to determine its characteristics. A nonlinear dynamic analysis, based on the "Pushover" method was conducted. The analysis allowed an optimization of the width of reinforced concrete walls used in seismic strengthening. Two types of concrete are studied, the ordinary concrete and the ultra high performance concrete. Both alternatives are compared with the reinforcement with carbon fibers and by base isolation retrofit design.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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