Park, Hong-Yong;Kim, Chul-Young;Park, Ik-Chang;Bae, Sang-Wook;Ryu, Jong-Hyun
KCI Concrete Journal
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제13권1호
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pp.43-51
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2001
Although portland cement concrete is one of the most universal construction materials, it has some disadvantage such as shrinkage, which is an inherent characteristic. Because of this shrinkage, combined with the low tensile strength of the material, cracks of varying sizes can be found in every reinforced concrete. To prevent this cracking, keeping the concrete in compression by mechanical prestress has been used. This study discusses application of expansive additives for concrete to improve the serviceability of precast concrete box culvert by inducing chemical prestress. For this purpose, both expansive concrete slabs and normal concrete slabs are tested to verify the effect of expansive additives. Then the failure tests of the fullscale precast box culverts were carried out and the critical aspects of the structural behavior were investigated. The result of the material testis shows that the optimal proportion of expansive additives is 13 percent of cement weight, and the properties of expansive concrete are the same as those of normal concrete in that proportion. Both the experimental cracking load and service load of the expansive concrete members are increased in comparison with those of the normal concrete, but the ultimate load is decreased slightly. In addition to the above results, the deformation of expansive concrete member is lets than that of normal concrete member, and permanent strain which results from cyclic load is decreased. It can be concluded that the use of expansive additives to induce chemical prestress in precast concrete box culvert greatly improves the serviceability.
In buildings structures, the flexural stiffness reduction of beams and columns due to concrete cracking plays an important role in the nonlinear load-deformation response of reinforced concrete structures under service loads. Most Seismic Design Codes do not precise effective stiffness to be used in seismic analysis for structures of reinforced concrete elements, therefore uncracked section properties are usually considered in computing structural stiffness. But, uncracked stiffness will never be fully recovered during or after seismic response. In the present study, the effect of concrete cracking on the lateral response of structure has been taken into account. Totally 120 cases of 3 Dimensional Dynamic Analysis which considers the real and accidental torsional effects are performed using ETABS to determine the effective structural system across the height, which ensures the performance and the economic dimensions that achieve the saving in concrete and steel amounts thus achieve lower cost. The result findings exhibits that the dual system was the most efficient lateral load resisting system based on deflection criterion, as they yielded the least values of lateral displacements and inter-storey drifts. The shear wall system was the most economical lateral load resisting compared to moment resisting frame and dual system but they yielded the large values of lateral displacements in top storeys. Wall systems executes tremendous stiffness at the lower levels of the building, while moment frames typically restrain considerable deformations and provide significant energy dissipation under inelastic deformations at the upper levels. Cracking found to be more impact over moment resisting frames compared to the Shear wall systems. The behavior of various lateral load resisting systems with respect to time period, mode shapes, storey drift etc. are discussed in detail.
The paper deals with the damage assessment of the concrete beam using static displacements and the flexural stiffness reduction of the beam was evaluated. Simply supported concrete beams were loaded at the mid-span, and the applied load level ranged $20\%,\;40\%,\;80\%$ of the flexural strength of the beam. When the displacements from the tests were increased more than $10\%$ of the initial values, flexural cracks occured. Judging from the observed cracks, damaged area of the beams were assumed and the stiffness reduction using the smeared-cracking concept was estimated to minimize the error between the test results and analytical results. Four stages of the behavior of a RC beam, which are uncracked, initial cracking, stabilized cracking and post-yielding, can be considered to assess the damage of RC beams. Main parameters for the assessment were cracking area and the stiffness reduction ratio. In each stage, damaged elements and their stiffness reduction were estimated to minimized the error.
In this paper, cracking threshold for nanoindentation is analyzed by using 3D finited-element method. The analysis by maximum principal stress criterion can obtain the reliable results for determining to crack initiation location and load. Because the ratio of maximum principal stress to indentation depth for Victors indentation is smaller than flat-plane-column indentation and cracking for Victors indentation occurs from the inner part of specimen difficult to measure crack length, the nanoindentation facture test for flat-plane-column indentation is more effective.
Fibre-reinforced self-compacting concrete (FRSCC) is a high-performance building material that combines positive aspects of fresh properties of self-compacting concrete (SCC) with improved characteristics of hardened concrete as a result of fibre addition. To produce SCC, either the constituent materials or the corresponding mix proportions may notably differ from the conventional concrete (CC). These modifications besides enhance the concrete fresh properties affect the hardened properties of the concrete. Therefore, it is vital to investigate whether all the assumed hypotheses about CC are also valid for SCC structures. In the present paper, the experimental results of short-term flexural load tests on eight reinforced SCC and FRSCC specimens slabs are presented. For this purpose, four SCC mixes - two plain SCC, two steel, two polypropylene, and two hybrid FRSCC slab specimens - are considered in the test program. The tests are conducted to study the development of SCC and FRSCC flexural cracking under increasing short-term loads from first cracking through to flexural failure. The achieved experimental results give the SCC and FRSCC slabs bond shear stresses for short-term crack width calculation. Therefore, the adopted bond shear stress for each mix slab is presented in this study. Crack width, crack patterns, deflections at mid-span, steel strains and concrete surface strains at the steel levels were recorded at each load increment in the post-cracking range.
Osman, Bashir H.;Wu, Erjun;Ji, Bohai;Abdulhameed, Suhaib S.
International Journal of Concrete Structures and Materials
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제11권1호
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pp.171-183
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2017
Strengthening reinforced concrete (RC) beams with openings by using aramid fiber reinforcement polymers (AFRP) on the beams' surfaces offers a useful solution for upgrading concrete structures to carry heavy loads. This paper presents a repairing technique of the AFRP sheets that effectively strengthens RC beams, controls both the failure modes and the stress distribution around the beam chords and enhances the serviceability (deflection produced under working loads be sufficiently small and cracking be controlled) of pre-cracked RC beams with openings. To investigate the possible damage that was caused by the service load and to simulate the structure behavior in the site, a comprehensive experimental study was performed. Two unstrengthened control beams, four beams that were pre-cracked before the application of the AFRP sheets and one beam that was strengthened without pre-cracking were tested. Cracking was first induced, followed by repair using various orientations of AFRP sheets, and then the beams were tested to failure. This load was kept constant during the strengthening process. The results show that both the preexisting damage level and the FRP orientation have a significant effect on strengthening effectiveness and failure mode. All of the strengthened specimens exhibited higher capacities with capacity enhancements ranging from 21.8 to 66.4%, and the crack width reduced by 25.6-82.7% at failure load compared to the control beam. Finally, the authors present a comparison between the experimental results and the predictions using the ACI 440.2R-08 guidelines.
고층건물에 플랫 플레이트의 사용이 증가하면서, 과도한 시공 하중의 작용과 그에 따른 슬래브의 장기 처짐은 콘크리트 슬래브 설계에 큰 영향을 미칠 수 있다. 콘크리트의 균열과 조기재령 슬래브의 처짐을 예측하기 위해서는 시공하중을 정확히 산출할 필요가 있다. 이러한 플랫 플레이트의 시공하중은 다양한 설계 요소에 영향을 받음에도 불구하고, 대부분의 기존 시공하중 산정법의 영향 요소는 시공주기와 콘크리트의 재료적 성질, 동바리 지지층수로 국한되어왔다. 이 연구에서는 이러한 영향을 포함하여, 동바리 강성과 콘크리트 균열의 영향을 이론적으로 연구하였다. 연구결과를 바탕으로 시공하중 산정을 위한 간단한 방법을 개발하였다. 제안법에서 시공하중 산정은 최상층 슬래브 타설과하부 동바리 제거 두 단계로 나누어진다. 각 단계에서 시공하중 증가분만큼 동바리와 슬래브의 강성비에 따라 하부 슬래브로 하중이 전달된다. 제안방법은 기존 시공하중 산정법과 비교되었다. 실제 시공하중 계측결과와 제안법의 비교는 연계된 논문에서 기술된다.
Corrosion of steel rebars in bridge decks which are faced to harsh conditions, is a common problem in construction industries due to the porosity of concrete. In this research, the behavior of one-way concrete slabs reinforced with Glass fiber reinforced polymer (GFRP) molded grating is investigated both theoretically and experimentally. In the analytical method, a closed-form solution for load-deflection behavior of a slab under four-point bending condition is developed by considering a concrete slab as an orthotropic plate and defining stiffness coefficients in principal directions. The available formulation for concrete reinforced with steel is expanded for concrete reinforced with GFRP molded grating to predict ultimate failure load. In finite element modeling, an exact nonlinear behavior of concrete along with a 3-D failure criterion for cracking and crushing are considered in order to estimate the ultimate failure load and the initial cracking load. Eight concrete slabs reinforced with steel and GFRP grating in various thicknesses are also tested to verify the results. The obtained results from the models and experiments are relatively satisfactory.
An investigation was performed to study the inner damage of laminated composite plates subjected to out-of-plane load. During the investigation, inpact velocity and equivalent static load relationship was derived. Reddy's higher-order shear deformation theory(HSDT) and Hashin's failure criteria were used to determine inner stresses and damaged area. And impact testing was carried out on laminated composite plates by air gun type impact testing machine. The CFRP specimens were composed of [ .+-. 45 .deg. ]$_{4}$and [ .+-. 45 .deg. /0 .deg. /90 .deg. ]$_{2}$ stacking sequences with 0.75$^{t}$ * 26$^{w}$ * 100$^{l}$ (mm) dimension. After impact testing. As a result, a relationship holds between damaged area and impact energy, and a matrix cracking was caused by the interlaminar shear stress in the middle ply and was caused by the inplane transverse stress in the bottom ply.
본 논문에서는 SHCC로 단면 복구된 콘크리트 보가 동결융해 환경에 노출되는 경우 그 휨 보강 및 균열제어 특성에 대한 실험결과를 제시한다. 본 연구에서 사용된 SHCC는 PVA 및 PE 섬유를 각각 0.75% 보강한 것이며 물결합재 비를 주요변수로 한다. 실험결과 SHCC로 휨 인장측이 단면 복구된 콘크리트의 휨내력은 동결융해의 노출 유무에 따라 각각 2.42 및 3.31배 증가되었다. 또한 휨 인장측의 균열제어 성능도 우수하게 나타났으나 이러한 성능은 동결융해에 노출됨에 따라 저하되는 특성을 보였다. 이는 시멘트 복합체와 섬유계면이 반복 동결융해에 의해 손상되었기 때문인 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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