Fiber Reinforced Polymer (FRP) bars have now been widely adopted as an alternative to traditional steel reinforcements in infrastructure and civil industries worldwide due variety of merits. This paper presents a numerical methodology to investigate FRP bar-reinforced beam-column joint behavior under quasi-static loading. The proposed numerical model is validated with test results considering load-deflection behavior, damage pattern at beam-column joint, and strain variation in reinforcements, wherein the results are in agreement. The numerical model is subsequently employed for parametric investigation to enhance the end-span beam-column joint performance using different joint reinforcement systems. To reduce the manufacturing issue of bend in the FRP bar, the headed FRP bar is employed in a beam-column joint, and performance was investigated at different column axial loads. Headed bar-reinforced beam-column joints show better performance as compared to beam-column joints having an L-bar in terms of concrete damage, load-carrying capacity, and joint shear strength. The applicability and efficiency of FRP bars at different story heights have also been investigated with varying column axial loads.
Inocencio Luevanos-Soto;Arnulfo Luevanos-Rojas;Victor Manuel Moreno-Landeros;Griselda Santiago-Hurtado
Coupled systems mechanics
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v.13
no.4
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pp.311-335
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2024
This work aims to show a model to estimate the minimum cost (Thickness and area of steel in X and Y directions) for design a circular isolated footing with eccentric column that considers that the surface in contact with the ground works partially under compression. The formulation is shown by integration to find the moments, the bending shears and the punching shear using the pressure volume under the footing. Some researchers show the minimum cost design for circular isolated footings for an eccentric column assuming that the contact area works completely in compression, others consider the contact surface with the ground working partially in compression for a column in the center of the base. Three numerical examples are developed to obtain the complete design, which are: Example 1 for a column in the center of the base,Example 2 for a column at a distance of 1.50 m from the center of the base in the X direction, Example 3 for a column at a distance of 1.50 m from the center of the base in both directions. Also, a comparison of the new model against the model proposed by other authors is presented. The comparison shows that the new model generates a great saving of up to 43.74% for minimum area and 48.44% for minimum cost design in a column located in the center of the base, and when the column is located at a distance of radius/2 starting from the center of the base in the X direction generates great savings of up to 45.24% for minimum area and 31.80% for minimum cost design. Therefore, it is advisable to use the model presented in this study.
This paper summarizes full-scale test results on CFT column-to- flat plate connections has gained wide acceptance subjected to gravity loading. CFT construction has gained wide acceptance in a relatively short time in domestic building construction practice due to its various structural and construction advantages. However, efficient details for CFT column to flat plate connections have not been proposed yet. Based on the strategies that maximize economical field construction, several connecting schemes were proposed and tested. Test results showed strength and connection stiffness exceeding those of R/C flat p late counterparts. A semi-analytical procedure is presented to model the behavior of CFT column-to-flat plate connections. The five parameters to model elastic to post-punching catenary action range are calibrated based on the limited test data of t to progressive collapse prevention design is also illustrated.
This paper presents experiment and bearing capacity analyses of steel dual-lintel column (SDC) joints in Chinese traditional style buildings. Two SDC interior joints and two SDC exterior joints, which consisted of dual box-section lintels, circular column and square column, were designed and tested under low cyclic loading. The force transferring mechanisms at the panel zone of SDC joints were proposed. And also, the load-strain curves at the panel zone, failure modes, hysteretic loops and skeleton curves of the joints were analyzed. It is shown that the typical failure modes of the joints are shear buckling at bottom panel zone, bending failure at middle panel zone, welds fracturing at the panel zone, and tension failure of base metal in the heat-affected zone of the joints. The ultimate bearing capacity of SDC joints appears to decrease with the increment of axial compression ratio. However, the bearing capacities of exterior joints are lower than those of interior joints at the same axial compression ratio. In order to predict the formulas of the bending capacity at the middle panel zone and the shear capacity at the bottom panel zone, the calculation model and the stress state of the element at the panel zone of SDC joints were studied. As the calculated values showed good agreements with the test results, the proposed formulas can be reliably applied to the analysis and design of SDC joints in Chinese traditional style buildings.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2008.04a
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pp.193-196
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2008
This paper proposes a method to predict the ductility capacity of reinforced concrete beam-column joints failing in shear after the formations of plastic hinges at both ends of the adjacent beams. The current design code divides joints into two categories: Type 1 for structures in non seismically hazard area and Type 2 in seismically hazard area. While there are many researches related to joint shear strength in Type 1, those in regard to joint ductility capacity of Type 2 are scarce. This paper classified the ductility capacity of beam-column joints into column, joint panel, and beam deformability. Since a brittle failure such as shear or bond failure in the columns must be avoided, column deformability was calculated by elastic analysis. The plastic hinges of the adjacent beams affect joint deformability. Therefore, the prediction of joint deformability was calculated with consideration to the degradation of the diagonally compressed concrete due to the strain penetration.
A series of shaking table tests were conducted to estimate the seismic performance of soft ground deposits improved by stone column. The amplification of acceleration, shear strain, and shear wave velocity were evaluated to compare the seismic response of unimproved ground deposits with that of improved ground deposits. From the test results, it was shown that the stone column can prevent large shear deformation in ground deposits. However, it was also found that the acceleration of improved ground deposits may be amplified more than that of unimproved ground deposits when it was subjected to short periodic seismic wave. The results suggest that it is necessary to perform the ground response analysis with model experiments for both unimproved and improved ground deposits to evaluate the effect of stone column on the seismic performance of improved ground deposits.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.7
no.2
s.24
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pp.83-90
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2007
Buildings become high and large. CFT(Concrete Filled steel Tube) columns have been developed to manage effectively that loads which columns support and cross sections of columns are increased. Because CFT column is the composite structure made of two different materials, many researches have been performed to look into mechanical behaviors. This study is an analytic study about bond stress on interface between concrete core and steel tube in circular and rectangular CFT columns. ABAQUS/Standard Version 5.8 is used to analyze bond stress by bond form and position of shear-connector, and improved analystic method about mechanical characters on interface is suggested.
This paper aims to study the seismic performance of external diaphragm connection between SST (square steel tube) column and H-shaped beam through experimental and analytical study involving finite element (FE) method and theoretical analysis. In the experimental study, three external diaphragm connection specimens with weak panel zone were tested under axial pressure on the top of the column and antisymmetric cyclic loads at the beam end to investigate the seismic performance of the panel zone. The hysteretic behavior, failure mode, stiffness and ductility of the specimens were discussed. Key point to be explored was the influence of the thickness of the steel tube flange on the shear capacity of the specimens. In the analytical study, three simplified FE models were developed to simulate the seismic behavior of the specimens for further analysis on the influence of steel tube flange. Finally, four existing calculation formulas for the shear capacity of the external diaphragm connection were evaluated through comparisons with the results of experiments and FE analysis, and application suggestions were put forward.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.26
no.4A
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pp.577-585
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2006
In this research, nonlinear Timoshenko beam element that is able to capture nonlinear shear deformation is developed. The proposed model shows more reasonable prediction than Bernoulli beam theory in short columns or strong shear column due to the consideration of shear deformation. The cross-section is modeled as fiber approach. Since the model is based on the fiber approach for section discretization, the plastic progress of the section can be traced and the coupling effect of the axial and flexural response. The developed element is implemented into the finite element program to analysis general reinforced concrete structures. As parametric study, reinforced concrete columns are analyzed and compared with experimental results, analyzed the property of behavior for reinforced concrete columns.
Experiments were performed to explore the hysteretic performance of steel reinforced concrete (SRC) cross-shaped columns. Nine specimens were designed and tested under the combined action of compression, flexure, shear and torsion. Torsion-bending ratio (i.e., 0, 0.14, 0.21) and steel forms (i.e., Solid - web steel, T - shaped steel, Channel steel) were considered in the test. Both failure processes and modes were obtained during the whole loading procedure. Based on experimental data, seismic indexes, such as bearing capacity, ductility and energy dissipation were investigated in detail. Experimental results suggest that depending on the torsion-bending ratio, failure modes of SRC cross-shaped columns are bending failure, flexure-torsion failure and torsion-shear failure. Shear - displacement hysteretic loops are fuller than torque - twist angle hysteretic curves. SRC cross-shaped columns exhibit good ductility and deformation capacity. In the range of test parameters, the existence of torque does not reduce the shear force but it reduces the displacement and bending energy dissipation capacity. What is more, the bending energy dissipation capacity increases with the rising of displacement level, while the torsion energy dissipation capacity decreases.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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