Montuori, Rosario;Nastri, Elide;Palese, Maria Ilenia;Piluso, Vincenzo
Computers and Concrete
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v.24
no.3
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pp.259-269
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2019
The work aims at the comparison among commonly used research programs concerning moment-curvature ($M-{\chi}$) diagrams of confined R.C. members. The software considered in this work are Sap2000, SeismoStruct and Opensees. The curves provided by these software, given the same modelling, have been compared to those provided by a theoretical fiber model. A parametric analysis has been led on rectangular column sections with different level of axial load and different stirrups spacing. The accuracy of the modelling of the considered structural programs has been investigated by comparing their results with those obtained by applying the theoretical fiber model.
The axial compression behavior of nine self-compacting concrete columns confined with CFRP-PVC spirals was studied. Three parameters of spiral reinforcement spacing, spiral reinforcement diameter and height diameter ratio were studied. The test results show that the CFRP strip and PVC tube are destroyed first, and the spiral reinforcement and longitudinal reinforcement yield. The results show that with the increase of spiral reinforcement spacing, the peak bearing capacity decreases, but the ductility increases; with the increase of spiral reinforcement diameter, the peak bearing capacity increases, but has little effect on ductility, and the specimen with the ratio of height to diameter of 7.5 has the best mechanical properties. According to the reasonable constitutive relation of material, the finite element model of axial compression is established. Based on the verified finite element model, the stress mechanism is revealed. Finally, the composite constraint model and bearing capacity calculation method are proposed.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2003.11a
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pp.604-607
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2003
Recently, hybrid concrete structures such as a concrete-filled steel tubular(CFT), a steel reinforced concrete(SRC) and a composite material are popular in structure applications. They also have merit of high strength, high ductility, and large energy absorption capacity. But the analysis of hybrid concrete structures is very difficult owing to the complex behavior of concrete under passive confinement. This paper has analyzed CFT, which receives passive confinement using Tri-Surface concrete model for three dimension finite element analysis. By the result of that, the proposed model was properly forecasted a concrete behavior that receives passive restraint as well as non-linear analysis of concrete which receive uniaxial stress and high active confinement of 400Mpa. If the model through the steady study is set up especially on the factor of concrete under passive confinement, the proposed concrete model will be surely useful for analysis of the hybrid concrete structures.
Kim, Kun-Soo;Park, Ki-Tae;Woo, Tae-Ryeon;Kim, Jaehwan
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.26
no.6
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pp.39-46
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2022
As the limit state design method is applied as the design method of reinforced concrete structure, the ultimate state is considered when analyses or designing. In fact, when the reinforced concrete member is bent, there is a confining effect by stirrup, but the material curve of unconfined concretes applied when designing. In this study, to evaluate the suitability of the confined concrete model for flexural members, a 4-point bending test was conducted on RC simple beam with a double-reinforced rectangular cross-section, and the behavior of the member after yield was analyzed in detail using image processing method. For detailed analysis, the DIC method was adopted as an image analysis method, and the validity of DIC method was verified by comparing the measurement results with the LVDT. The distribution of the strain on the concrete surface calculated as a result of the DIC method could be obtained, and the average strain distribution of the cross-section was calculated. Using the average strain distribution, the stress distribution applied existing confined concrete model as a material curve could be derived. Through the comparison of the experimental results and the existing model application results, the suitability of the confined concrete model for RC flexural members having a rectangular cross-section was evaluated.
An analytical model was developed for predicting the pullout behavior of straight beam longitudinal bars anchored at exterior beam-column connections. The model incorporates a local bond constitutive simulation capable of considering the effects of anchored bar diameter, yield strength and the spacing, concrete compressive strength, and column pressure on the bond characteristics of deformed bars in confined conditions of exterior joints. The analytical techniques adopted in this study were shown to satisfactorily predict the results of pullout tests on straight bars embedded in confined concrete specimens. An evaluation of the ACI-ASCE Committee 352 development length requirements in exterior joint conditions was made using the developed analytical approach. The results of this analytical evaluation are indicative of the conservatism of the current development length requirements in the confined conditions of exterior joints.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.19
no.5
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pp.10-21
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2015
Many studies have been carried out on carbon fiber-reinforced plastic sheet(hereafter CFRP sheet)-confined concrete specimens for improve structural performance of concrete structures. To complement the existing studies, a parametric study is conducted to examine the effect of various design parameters such as layers of CFRP sheet, size and aspect ratio of specimens, and overlap length. The behavior of CFRP-confined concrete is compared using stress-strain curves of each specimen. And the strengthening effect of CFRP sheet is examined by maximum compressive strength. As the layers of CFRP sheet increases, structural performance of CFRP-confined concrete is significant increased. If the overlap length is more than 5% of circumstance, strengthening effect is not affected. In addition, a test database assembled from test results and existing studies is presented. Using these test database, accuracy and reliability of the existing strength models for CFRP-confined concrete are verified.
The structural behaviors of circular concrete filled steel tube (CFT) structures are investigated by nonlinear finite element method. An efficient three-dimensional (3D) degenerated beam element is adopted. Based on those previous studies, a modified stress-strain relationship for confined concrete which introduces the influence of eccentricity on confining stress is presented. Updated Lagrange formulation is used to consider the geometrical nonlinearity induced by large deformation effect. The nonlinear behaviors of CFT structures are investigated, and the accuracy of the proposed constitutive model for confined concrete is mainly concerned. The results demonstrate that the confining effect in CFT elements subjected to combining action of axial force and bending moment is far sophisticated than that in axial loaded columns, and an appropriate evaluation about this effect may be important for nonlinear numerical simulation of CFT structures.
Rong, Chong;Tian, Wenkai;Shi, Qingxuan;Wang, Bin;Shah, Abid Ali
Structural Engineering and Mechanics
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v.83
no.1
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pp.19-29
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2022
The angle steel frame confined concrete columns (ASFCs) are an emerging form of hybrid columns, which comprise an inner angle steel frame and a concrete column. The inner angle steel frame can provide axial bearing capacity and well confining effect for composite columns. This paper presents the experimental and theoretical studies on the seismic behaviour of ASFCs. The experimental study of the 6 test specimens is presented, based on the previous study of the authors. The theoretical study includes two parts. One part establishes the section analysis model, and it uses to analyze section axial force-moment-curvature. Another part establishes the section moment-curvature hysteresis model. The test and analysis results show that the axial compression ratio and the assembling of steel slabs influence the local buckling of the angle steel. The three factors (axial compression ratio, content of angle steel and confining effect) have important effects on the seismic behaviour of ASFCs. And the theoretical model can provide reasonably accurate predictions and apply in section analysis of ASFCs.
Oyawa, Walter O.;Gathimba, Naftary K.;Mang'uriu, Geoffrey N.
Steel and Composite Structures
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v.21
no.3
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pp.589-604
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2016
Kenya has recently experienced worrying collapse of buildings during construction largely attributable to the poor quality of in-situ concrete and poor workmanship. The situation in the country is further compounded by rapid deterioration of infrastructure, hence necessitating the development of alternative structural systems such as concrete filled unplasticized poly vinyl chloride (UPVC) tubes as columns. The work herein adds on to the very limited and scanty work on use of UPVC tubes in construction. This study presents the findings of experimental and analytical work which investigated the structural response of composite concrete filled UPVC tubes under compressive load regime. UPVC pipes are cheaper than steel tubes and can be used as formwork during construction and thereafter as an integral part of column. Key variables in this study included the strength of infill concrete, the length to diameter ratio (L/D) of the plastic tube, as well as the diameter to thickness ratio (D/2t) of the plastic tube. Plastic tubes having varying diameters and heights were used to confine concrete of different strengths. Results obtained in the study clearly demonstrate the effectiveness of UPVC tubes as a confining medium for infill concrete, attributable to enhanced composite interaction between the UPVC tube and infill concrete medium. It was determined that compressive strength of the composite column specimens increased with increased concrete strength while the same decreased with increased column height, albeit by a small margin since all the columns considered were short columns. Most importantly, the experimental confined concrete strength increased significantly when compared to unconfined concrete strength; the strength increased between 1.18 to 3.65 times the unconfined strength. It was noted that lower strength infill concrete had the highest confined strength possibly due to enhanced composite interaction with the confining UPVC tube. The study further proposes an analytical model for the determination of confined strength of concrete.
This paper presents the axial compression behavior of partially encased composite (PEC) columns using H-shaped structural steel. In the experimental program, a total of eight PEC columns with H-shaped steel sections of different flange and web slenderness ratios were tested to investigate the interactive mechanism between steel and concrete. The test results showed that the PEC columns could sustain the load well beyond the peak load provided that the flange slenderness ratio was not greater than five. In addition, the previous analytical model was extended to predict the axial load-strain relationships of the PEC columns with H-shaped steel sections. A good agreement between the predicted load-strain relationships and test data was observed. Using the analytical model, the effects of compressive strength of concrete (21 to 69 MPa), yield strength of steel (245 to 525 MPa), slenderness ratio of flange (4 to 10), and slenderness ratio of web (10 to 25) on the interactive mechanism (Kh = confinement factor for highly confined concrete and Kw = reduction factor for steel web) and ductility index (DI = ratio between strain at peak load and strain at proportional load) were assessed. The numerical results showed that the slenderness of steel flange and yield strength of steel significantly influenced the compression behavior of the PEC columns.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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