The present study experimentally and analytically investigated the push-out behaviour of H-shaped steel section embedded in ultrahigh-performance fibre-reinforced concrete (UHPFRC). The effect of significant parameters such as the concrete types, fibre content, embedded steel length, transverse reinforcement ratio and concrete cover on the bond stress, development of bond stress along the embedded length and failure mechanism has been reported. The test results show that the bond slip behaviour of steel-UHPFRC is different from the bond slip behaviour of steel-normal concrete and steel-high strength concrete. The bond-slip curves of steel-normal concrete and steel-high strength concrete exhibit brittle behaviour, and the bond strength decreases rapidly after reaching the peak load, with a residual bond strength of approximately one-half of the peak bond strength. The bond-slip curves of steel-UHPFRC show an obvious ductility, which exhibits a unique displacement pseudoplastic effect. The residual bond strength can still reach from 80% to 90% of the peak bond strength. Compared to steel-normal concrete, the transverse confinement of stirrups has a limited effect on the bond strength in the steel-UHPFRC substrate, but a higher stirrup ratio can improve cracking resistance. The experimental campaign quantifies the local bond stress development and finds that the strain distribution in steel follows an exponential rule along the steel embedded length. Based on the theory of mean bond and local bond stress, the present study proposes empirical approaches to predict the ultimate and residual bond resistance with satisfactory precision. The research findings serve to explain the interface bond mechanism between UHPFRC and steel, which is significant for the design of steel-UHPFRC composite structures and verify the feasibility of eliminating longitudinal rebars and stirrups by using UHPFRC in composite columns.
This paper is aiming to study the performances of reinforced high-strength concrete (HSC) short columns confined with aramid fibre-reinforced polymer (AFRP) sheets. An experimental program, which involved 45 confined columns and nine unconfined columns, was carried out in this study. All the columns were circular in cross section and tested under axial compressive load. The considered parameters included the concrete strength, amount of AFRP layers, and ratio of hoop reinforcements. Based on the experimental results, a prediction model for the axial stress-strain curves of the confined columns was proposed. It was observed from the experiment that there was a great increment in the compressive strength of the columns when the amount of AFRP layers increases, similar as the ultimate strain. However, these increments were reduced as the concrete strength increasing. Comparisons with other existing prediction models present that the proposed model can provide more accurate predictions.
Karanth, Savithri S;Ghorpade, Vaishali G;Rao, H Sudarsana
Advances in concrete construction
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제5권2호
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pp.173-182
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2017
This paper is aimed at determining the shear and impact strength of waste plastic fibre reinforced concrete. M30 grade of concrete is prepared with waste plastic door fibres cut into 5 mm width and aspect ratios of 30, 50, 70, 90 and 110. Fibres are used in a volume fraction of 0 to 1.5% with an increment of 0.25%. L shaped specimens are cast for shear strength tests and flat plates of size $250{\times}250{\times}30mm$ are used for impact tests. "Drop ball method" is used for checking the impact strength. Shear strength is checked with L shaped specimens under UTM with a special attachment. It was found that up to 1.25% of waste plastic fibres can be effectively used for better strength of concrete both in shear and impact. Shear and impact strength were found to be increasing up to a volume fraction of fibres of 1.25%.
Engineering properties such as compressive strength, splitting tensile strength, modulus of rupture, modulus of elasticity and Poisson's ratio of geopolymer concrete (GPC) and steel fibre reinforced geopolymer concrete (SFRGPC) have been obtained from standard tests and compared. A total of 15 specimens were tested for determining each property. The grade of concrete used was M 40. The percentages of steel fibres considered include 0.25%, 0.5%, 0.75% and 1%. In general, the addition of fibres improved the mechanical properties of both GPC and SFRGPC. However the increase was found to be nominal in the case of compressive strength (8.51%), significant in the case of splitting tensile strength (61.63%), modulus of rupture (24%), modulus of elasticity (64.92%) and Poisson's ratio (50%) at 1% volume fraction of fibres. An attempt was made to obtain the relation between the various engineering properties with the percentage of fibres added.
In this study engineered steel fibres used as reinforcement for concrete were characterized by number of key mechanical and spatial parameters, which are easy to measure and quantify. Such commonly used parameters as length, diameter, fibre intrinsic efficiency ratio (FIER), hook geometry, tensile strength and ductility were considered. Effective classification of various fibres was demonstrated using simple multivariate computations involving principal component analysis (PCA). Contrary to univariate data mining approach, the proposed analysis can be efficiently adapted for fast, robust and direct classification of engineered steel fibres. The results have revealed that in case of particular spatial/geometrical conditions of steel fibres investigated the FIER parameter can be efficiently replaced by a simple aspect ratio. There is also a need of finding new parameters describing properties of steel fibre more precisely.
The purpose of this paper is to investigate the hygrothermal effects on the behavior of reinforced-concrete beams strengthened by bonded composite laminate plates (${\theta}n/90m)s$. This work is based on a simple theoretical model to estimate the interfacial stresses developed between the concrete beam and the composite with taking into account the hygrothermal effect. Fibre orientation angle effects of number of $90^{\circ}$ layers and effects of plate thickness and length on the distributions of interfacial stress in the concrete beams reinforced with composite plates have also been studied.
To reduce the damage of concrete in fire, a new type of lightweight cinder aggregate concrete was developed due to the excellent fire resistance of cinder. To further enhance its fire resistance, Polypropylene (PP) Fibers which can enhance the fire resistance of concrete were also used in this type of concrete. However, the bond behavior of this new type of concrete after fire exposure is still unknown. To investigate its bond behavior, 185 specimens were heated up to 22, 200, 400, 600 or 800℃ for 2 h duration respectively, which is followed by subsequent compressive and tensile tests at room temperature. The concrete-rebar bond strength of C30 PP fiber-reinforced cinder concrete was subsequently investigated through pull-out tests after fire exposure. The microstructures of the PP fiber-reinforced cinder concrete and the status of the PP fibre at different temperature were inspected using an advanced scanning electron microscopy, aiming to understand the mechanism of the bonding deterioration under high temperature. The effects of rebar diameter and bond length on the bond strength of PP fiber-reinforced cinder concrete were investigated based on the test results. The bond-slip relation of PP fiber-reinforced cinder concrete after exposure at different temperature was derived based on the test results.
Georgiadi-Stefanidi, K.;Mistakidis, E.;Perdikaris, P.;Papatheocharis, T.
Earthquakes and Structures
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제1권4호
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pp.345-370
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2010
The paper presents a study on the numerical simulation of the behaviour of conventional reinforced concrete (RC) beams strengthened by thin fibre-reinforced cementitious matrix (FRCM) jackets. The study covers the cases of retrofitting RC beams with or without stirrups with jackets reinforced with longitudinal and transverse steel reinforcement or with light wire mesh. The strengthened RC beams to be modelled were tested under static monotonic and fully reversing cyclic loading. The numerical results show that the numerical model used predicted quite well the experimental results.
This paper presents an experimental investigation on the performance of 2.5 m long reinforced concrete (RC) T-beams strengthened in shear using epoxy bonded glass fibre fabric. Eighteen (18) full scale, simply supported RC T-beams are tested. Nine beams are used as control beam specimens with three different stirrups spacing without glass fibre reinforced polymer (GFRP) sheet and rest nine beams are strengthened in shear with one, two, and three layers of GFRP sheet in the form of U-jacket around the web of T-beams for each type of stirrup spacing. The objective of this study is to evaluate the effectiveness, the cracking pattern and modes of failure of the GFRP strengthened RC T-beams. The test result indicates that for RC T-beams strengthened in shear with U-jacketed GFRP sheets, increase the load carrying capacity by 10-46%.
Novel steel fibre reinforced ultra-lightweight cement composite (ULCC) with compressive strength of 87.3MPa and density of $1649kg/m^3$ was developed for the flat slabs in civil buildings. This paper investigated structural behaviours of ULCC flat slabs according to a 4-specimen test program under concentrated loading and some reported test results. The investigated governing parameters on the structural behaviours of the ULCC slabs include volume fraction of the steel fibre and the patch loading area. The test results revealed that ULCC flat slabs with and without flexure reinforcement failed in different failure mode, and an increase in volume fraction of the steel fibre and loading area led to an increase in flexural resistance for the ULCC slabs without flexural reinforcement. Based on the experiment results, the analytical models were developed and also validated. The validations showed that the analytical models developed in this paper could predict the ultimate strength of the ULCC flat slabs with and without flexure reinforcement reasonably well.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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