본 연구에서는 2번에 분리타설된 교량 슬래브의 휨 및 전단거동 특성에 대한 실험연구를 수행하였다. 분리타설된 슬래브의 거동은 구콘크리트의 표면상태, 다우웰 철근량 및 접착층의 부착강도에 의해 큰 영향을 받게 되므로, 본 연구에서는 이와 같은 변수를 변화시켜 실험을 수행하였다. 본 연구결과 초기균열이 발생할때까지는 콘크리트의 표면상태 및 다우웰 철근량에 따라 구조거동에 큰 차이를 보이지 않으나, 극한하중상태에 도달하면 구콘크리트의 표면상태가 양호하고 아크릴수지 처리와 다우웰 철근이 많을수록 분리타설된 슬래브는 일체로 거동하는 것으로 나타났다. 따라서, 본 연구결과는 앞으로 교량에서 2층으로 분리타설하는 철근콘크리트 슬래브의 설계를 위한 유용한 자료와 토대를 제시하고 있다.
This study aims to improve serviceability of concrete by inducing chemical prestress with the application of expansive additives for concrete. For this purpose, material tests and 4 point-bending tests of RC slabs were performed to verify the effect of expansive additives on the concrete. and the critical aspects of the structural behavior were investigated. The results of the material tests show that the optimal proportion of expansive additives is 13% of total cement weigth and the properties of expansive concrete in that proportion are the same as those of plain concrete. Both the experimental cracking load and service load of the expansive concrete slabs are increased in comparison with those of the plain concrete. In addition to the above results, the deflection of expansive concrete is smaller than that of plain concrete, and permanent strains resulting from cyclic load are decreased. It can be concluded that the use of expansive additives to induce chemical prestress in RC slabs greatly improves the serviceability.
본 연구는 경량콘크리트와 GFRP 보강근을 휨보강근으로 사용하여 제작되는 GFRP 보강근 경량콘크리트 슬래브를 교량 슬래브 등에 활용해보기 위한 사전 연구로서, 기존의 철근 콘크리트 슬래브와 GFRP 보강근 경량콘크리트 슬래브의 휨 거동 차이점 분석에 초점을 두었다. 이를 위하여 일련의 슬래브 실험체들을 제작하고 3점 휨 실험 및 수치해석을 행하였다. 실험 결과, GFRP 보강근 경량콘크리트 슬래브 실험체는 GFRP 보강근의 과다보강으로 인하여 실험체 하부에 발생된 초기균열이 하중 재하면의 콘크리트 압축부까지 연결되면서 전단파괴되는 경향을 보였다. 그리고 철근 콘크리트로 제작된 슬래브 실험체에 비하여 무게는 72%이었으며 휨 실험에서의 파괴하중은 58%인 것으로 나타났다. 한편, midas FEA를 이용하여 행한 수치해석 과정은 실험에서 나타난 전단파괴 하중까지 잘 모사하였다. 그러나 GFRP 보강근의 인장강도 대신 탄성계수가 입력값으로 요구됨에 따라 가력되는 하중과 처짐은 실험에서 나타난 전단파괴 이후에도 계속하여 증가하는 경향을 보였다.
The paper presents experimental and numerical investigations of prefabricated composite structural building reinforced concrete slabs with the insulating material for a residential building construction. The building slabs were composed of concrete and expanded polystyrene. In experiments, the slabs in the full-scale 1:1 were subjected to vertical concentrated loads and failed along a diagonal shear crack. The experiments were numerically evaluated using the finite element method based on two different constitutive continuum models for concrete. First, an elasto-plastic model with the Drucker-Prager criterion defined in compression and with the Rankine criterion defined in tension was used. Second, a coupled elasto-plastic-damage formulation based on the strain equivalence hypothesis was used. In order to describe strain localization in concrete, both models were enhanced in the softening regime by a characteristic length of micro-structure by means of a non-local theory. Attention was paid to the formation of critical diagonal shear crack which was a failure precursor.
In the present study the behavior of fire and the residual strength of fire-ignited RC slabs are investigated by experimental tests and numerical simulations. The fire tests of RC slabs were carried out in a furnace using the ISO 834 standard fire. The load capacity of the cooled RC slabs that were not loaded during the fire tests was evaluated by additional 3 point bending tests. The influence of the proportion of PP (polypropylene) fibers in the RC slabs on the structural behavior of the RC slabs after the fire loading was investigated. The results of the fire tests showed that the maximum temperature of concrete with PP fiber was lower than that of concrete without PP fiber. As the concrete was heated, the ultimate compressive strength decreased and the ultimate strain increased. The load-deflection relations of RC slabs after fire loading were compared by using existing stress-strain-temperature models. The comparison between the numerical analysis and the experimental tests showed that some numerical analyses were reliable and therefore, can be applied to evaluate the ultimate load of RC slabs after fire loading. The ultimate load capacity after cooling down the RC slabs without PP fiber showed a considerable reduction from that of the RC slabs with PP fiber.
A rational three-dimensional nonlinear finite element model is described and implemented for evaluating the behavior of high strength concrete slabs under transverse load. The concrete was idealized by using twenty-nodded isoparametric brick elements with embedded reinforcements. The concrete material modeling allows for normal (NSC) and high strength concrete (HSC), which was calibrated based on experimental data. The behavior of concrete in compression is simulated by an elastoplastic work-hardening model, and in tension a suitable post-cracking model based on tension stiffening and shear retention models are employed. The nonlinear equations have been solved using the incremental iterative technique based on the modified Newton-Raphson method. The FE formulation and material modeling is implemented into a finite element code in order to carry out the numerical study and to predict the behavior up to ultimate conditions of various slabs under transverse loads. The validity of the theoretical formulations and the program used was verified through comparison with available experimental data, and the agreement has proven to be very good. A parametric study has been also carried out to investigate the influence of different material and geometric properties on the behavior of HSC slabs. Influencing factors, such as concrete strength, steel ratio, aspect ratio, and support conditions on the load-deflection characteristics, concrete and steel stresses and strains were investigated.
This research investigate the behavior of reinforced normal and lightweight aggregate concrete hollow core slabs with different core shapes, shear span to effective depth (a/d). The experimental work includes testing seven reinforced concrete slabs under two vertical line loads. The dimensions of slab specimens were (1.1 m) length, (0.6 m) width and (0.12 m) thickness. The maximum reduction in weight due to aggregate type was (19.28%) and due to cross section (square and circular) cores was (17.37 and 13.64%) respectively. The test results showed that the decrease of shear span to effective depth ratio from 2.9 to 1.9 for lightweight aggregate solid slab cause an increase in ultimate load by (29.06%) and increase in the deflection value at ultimate load or the ultimate deflection by (17.79%). The use of lightweight aggregate concrete in casting solid slabs give a reduction in weight by (19.28%) and in the first cracking and ultimate loads by (16.37%) and (5%) respectively for constant (a/d=2.9).The use of lightweight aggregate concrete in casting hollow circular core slabs with constant (a/d=2.9) (reduction in weight 32.92%) decrease the cracking and ultimate loads by (12%) and (5.18%) respectively with respect to the solid slab. These slab specimens were analyzed numerically by using the finite element computer program ANSYS. Good agreements in terms of behavior, cracking load (load at first visible crack) and ultimate load (maximum value of testing load) was obtained between finite element analysis and experimental test results.
Ellouze, Ali;Ouezdou, Mongi Ben;Karray, Mohammed Ali
International Journal of Concrete Structures and Materials
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제4권2호
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pp.113-118
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2010
This article aims to study the effects of adding steel fibers to concrete on the mechanical behavior of steel fiber concrete (SFC) slabs. After formulating the SFC, an experimental work was, first, conducted on $160\;{\times}\;320$ mm cylindrical specimens and $70\;{\times}\;70\;{\times}\;280$ mm prisms. Then, this study was carried out on 20 rectangular $1,100\;{\times}\;1,100\;{\times}\;60$ mm small slabs submitted to a distributed load. Two types of fibers with hooked ends were used: long fibers (LF) of a length of 50 mm and short fibers (SF) of a length of 35 mm. The studied parameters are compressive and tensile strengths and Young's modulus. Plain concrete (PC) small slabs were also prepared to be compared to the SFC specimens. The results showed that the compressive strength of SFC increased up to 25% while the splitting tests showed an improvement of the SFC reaching 45%. Tests on SFC small slabs also showed that a smaller deflection is obtained with respect to PC, which indicates an improvement in strength (up to 100%), in ductility and in resistance to cracking. The LF gives a better improvement in strength than the SF for a 70% $kg/m^3$ of steel proportioning.
Hollow core slabs generally have not been used for a bridge slab or a parking in Korea. In this study, high performance hollow core slabs, which has been the most thick one in domestic are re-designed and examined for practical use. Flexural tests were performed on four 315mm deep hollow core slabs to investigate adaptability for high vehicle live loadings and composite action with topping concrete. The precast slabs were reinforced with 10-l/2 inch dia-strands at the lower of slab and 4-l/2 inch dia-strands at tile upper of slab, and cast with 80mm deep topping concrete. Those tested hollow core slabs showed ductile failure behaviors which were conform to the current Ultimate Strength Design Method for a span of l0m up to the live load of 1, 000 kg/$m^2$.
Further to static test on aged RC bridge slabs strengthened with TYFO glassfibers, fatigue tests have been done on aged RC bridge slabs with and without glassfibers. It can be seen from the test that fatigue behaviors of aged RC bridge slabs stiffened with TYFO glassfibers have been by and large improved comparing with those of aged RC bridge slabs without TYFO, but fatigue failure modes have not been changed become of bonding failure between tensile reinforcements and concrete. It is in particular noted from the test that bonding failure between concrete surface and TYFO have been observed. Further tests are strongly necessiated to develop appropriate anchoring method for improving fatigue life of aged RC bridge slabs strengthened with TYFO glassfibers.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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