Reactive powder concrete (RPC) is a type of ultra-high strength concrete that has a relatively high brittleness. However, its ductility can be improved by confinement, and the use of RPC in composite RPC filled steel tube columns has become an important subject of research in recent years. This paper aims to present an experimental study of axial capacity calculation of RPC filled circular steel tube columns. Twenty short columns under axial compression were tested and information on their failure patterns, deformation performance, confinement mechanism and load capacity were presented. The effects of load conditions, diameter-thickness ratio and compressive strength of RPC on the axial behavior were further discussed. The experimental results show that: (1) specimens display drum-shaped failure or shear failure respectively with different confinement coefficients, and the load capacity of most specimens increases after the peak load; (2) the steel tube only provides lateral confinement in the elastic-plastic stage for fully loaded specimens, while the confinement effect from steel tube initials at the set of loading for partially loaded specimens; (3) confinement increases the load capacity of specimens by 3% to 38%, and this increase is more pronounced as the confinement coefficient becomes larger; (4) the residual capacity-to-ultimate capacity ratio is larger than 0.75 for test specimens, thus identifying the composite columns have good ductility. The working mechanism and force model of the composite columns were analyzed, and based on the twin-shear unified strength theory, calculation methods of axial capacity for columns with two load conditions were established.
FRP 자켓으로 콘크리트를 보강하는 경우 FRP의 탄성계수에 따라 강도증진효과가 상이하게 나타난다. 본 논문에서는 기존의 데이터를 사용하여 FRP 보강재의 탄성계수에 따른 보강효과를 분석하고, 실용적으로 사용할 수 있는 강도증진 추정모델을 제시하였다. FRP의 탄성계수는 일반 콘크리트의 압축탄성계수와 강재의 탄성계수를 기준으로 세 구간으로 구분하여 비교하였다. FRP의 탄성계수가 증가할수록 추정모델의 기울기 및 y-절편이 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한, FRP의 탄성계수가 콘크리트의 압축탄성계수보다 작은 경우 FRP의 보강량이 작으며 보강효과가 없는 것으로 나타났으며, 이러한 경우 선형적인 모델을 사용하기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 FRP의 탄성계수가 콘크리트 압축탄성계수보다 약 2배 큰 것만을 사용하는 경우의 보강효과 추정모델을 제시하였다. 본 연구에서 제시한 모델은 y-절편의 구속조건 여부와 상관없이 거의 동일한 결과를 보여 주었으며, 이러한 특징은 강재보강에서도 발견되는 것으로 합리적인 결과라고 판단할 수 있다.
Experimental research was carried out to investigate the confinement effect of concrete specimens confined by interlocking spirals subjected to the concentric axial compressive load. Main variables are the compressive strength of concrete with 2 levels(normal and high strength), the spacing of the spiral reinforcement, the yield strength of the spiral reinforcement with 2 levels and 4 different interlocking lengths. For the same volumetric ratio, the use of interlocking spirals is not as effective as the single spirals, provided that the spirals have the same diameter.
The purpose of this study is to establish flexural behavior of high-strength concrete by means of both theoretical approach and experimental analysis of beams in which confinement stirrups have been introduced into pure bending zone. The experiment was carried out on full-scale high-strength reinforced concrete beams whose compressive strengths are 400 and 700kgf/cm$^2$, and confined with rectangular closed stirrups. The test results are reviewed in terms of flexural capacity and ductility.
In this paper an analytical model is presented that addresses the compressive response of short-fiber reinforced concrete members (FRC) with hooked steel fibers. This model is applicable to a wide range of concrete strengths and accounts for the interaction between the cover spalling and the concrete core confinement induced by transverse steel stirrups and also for buckling of longitudinal reinforcing bars. The load-shortening curves generated here analytically fit existing experimental data well.
Three series of 36 short square columns confined by wraps, full shells and partial shells were tested by varying the thickness of GFRP laminates. An assessment of the effectiveness of the existing model on confinement of concrete columns with FRP was made. Test results indicated moderate increases in strength, but significantly enhanced deformability compared with those in unconfined concrete, particularly the warp and full shell confinement.
The objective of this experimental study is to evaluate the strengthening effects of concrete compression confined with Epoxy-boned compound fiber sheets. An analytical model is proposed to construct a stress-strain relationship for confined concrete. Test results are summarized as followed. While non-FRP lateral confinement specimens appeared sudden failure after shell concrete was torn off, specimens confined laterally with FRP were showed that their failure. Specially, Glass fiber lateral confined specimens occurred obviously increase ductility ability. Hence, concrete specimen with lateral confinement by Hi-carborn and Aramide. Glass fiber simultaneously can be increased in not only strength but also a lot of ductility ability.
The confinement of concrete from splitting bond failure is studied with the experiments and finite element models. The cracks in the test beam-end specimens containing various covers show a typical splitting failure with a dominant fracture surface. The finite element model includes representation of the splitting cracking using Hillerborg's fictitious crack model. The increase in bond strength from addition of covers are consistant for both test bars and numerical models. The numerical solution agrees well with results and also with the test results and also with the empirical equations. The splitting crack in the numerical models generally matches the crack surface observed in the laboratory. The confinement of concrete from splitting is one of the governing factors in the ultimate bond force.
According to former studies, the mechanical properties of reinforced concrete filled tubular steel (RCFT) columns differed greatly from that of concrete filled steel tubular (CFT) columns because of interaction of inserted reinforcement in RCFT. Employing an experiment-based verification policy, a general FE nonlinear analysis model was developed to analyze the mechanical behavior and failure mechanism of RCFT columns under uniaxial compression. The reasonable stress-strain relationships were suggested for confined concrete, reinforcements and steel tube in the model. The mechanism for shear failure of concrete core was found out in the numerical simulation, and a none-conventional method and equation for evaluating the confinement effect of RCFT were proposed.
The objective of this paper is to develop a finite element procedure for predicting the compressive strength and ultimate axial strain of Carbon Fiber Reinforced Plastics (CFRP) confined circular concrete columns and to study the effective parameters of confinement efficiency for helping design of CFRP retrofit technology. The behavior of concrete confined with CFRP is studied using the nonlinear finite element method. In this paper, effects of column size, CFRP volumetric ratio and plain concrete strength are studied. The confined concrete nonlinear constitutive relation, concrete failure criterion and stiffness reduction methodology after concrete cracking or crushing are adopted. First, the finite element model is verified by comparing the numerical solutions of confined concrete with experimental results. Then the effects of column size, CFRP volumetric ratio and plain concrete strength on the peak strength and ductility of the confined concrete are considered. The results of parametric study indicate that the normalized column axial strength increases with increasing CFRP volumetric ratio, but without size effect for columns with the same CFRP volumetric ratio. As the same, the increase in column ductility depends on CFRP volumetric ratio but without size effect for columns with the same CFRP volumetric ratio.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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