The repeated loading responses of four shear-critical reinforced concrete beams with two different shear span-to-depth ratios, were studied. One series of beams was reinforced using pairs of bundled stirrups with $90^{\circ}$ standard hooks, haying free end extensions of $6d_b$. The companion beams contained shear reinforcement made with larger diameter headed bars anchored with 50mm diameter circular heads. A single headed bar had the same area as a pair of bundled stirrups and hence the two series were comparable. The test results indicate that beams containing headed bar stirrups have a superior performance to companion beams containing bundled standard stirrups with improved ductility, larger energy absorption and enhanced post-peak load carrying capability. Due to splitting of the concrete cover and local crushing, the hooks of the standard stirrups opened resulting in loss of anchorage. In contrast, the headed bar stirrups did not lose their anchorage and hence were able to develop strain hardening and also served to delay buckling of the flexural compression steel. Excellent load-deflection predictions were obtained by reducing the tension stiffening to account for repeated load effects.
The current encased-concrete deep corrugated steel plate has an arch type plate structure, which is a compressive strength-dominant structure that has a small moment due to its arch shape. Therefore, it increases the strength against compression by adding reinforcements to make concrete-filling spaces for increasing the compressive strength and forming cross sections that contain reinforced concrete. In this study, the safety factor of the new-concept encased-concrete bridge plate member was evaluated by comparing the compressive strength obtained from the compressive tests, flexural tests and the design compressive strength determined by using the Canadian Highway Bridge Design Code (CHBDC, 2003), which is a design standard for the encased-concrete bridge plate structures. The results of the safety factor evaluation using the design compressive strength and the test results showed that the safety factor was well above the appropriate value 2.0, which could be adjudged very conservative. If the safety factor based on this study results is considered and applied to the design, economical construction will be possible due to the reduced cross section and construction cost.
Kim, Hyeon Jin;Hwang, Hyeon Jong;Park, Hong Gun;Kim, Dong Kwan;Yang, Jong Min
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.29
no.3
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pp.249-260
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2017
In order to investigate the structural performance of a novel prefabricated-SRC column using bolt-connected steel angles(PSRC column), eccentric axial loading tests were performed for six PSRC column specimens and two conventional SRC column specimens. The test parameters were the spacing and sectional configurations of lateral reinforcement, and eccentricity ratio of axial load. The test results showed that, due to high axial-stiffness of the angles located at the corners of the cross section, the compressive load-carrying capacity and deformation capacity of the PSRC specimens were greater than those of the SRC specimens in the large eccentricity ratio of axial load. Closely spaced lateral steel plates and Z-shaped lateral steel plates improved lateral confinement, which increased the load-carrying capacity of the PSRC specimens. The combined flexural and axial load-carrying capacity of the specimens by tests and nonlinear numerical analysis were greater than the predictions by current design codes. The numerical analysis agreed well with the test results including the initial stiffness, peak strength, and post-peak strength degradation.
This study suggested an integrated classification method for generalized characteristics of PC beam-column connection according to connection details. Quantifying the failure mode of PC-beam column connection and characteristics of corresponding details, this study suggested to use deformation contribution of each element of beam-column assemblage. According to the expected failure mode of beam-column connection assemblage, PC beam-column connection can be classified into 'equivalent monolithic system' and 'jointed system'. In this study, four test specimens were tested for verification of detailed classification method of PC beam-column connections. Test was carried out with typical beam-column connection test method. Load was applied at the top of test specimen and end of beams were restrained by hinge. In order to verify the deformation contribution of each test specimen, 34-LVDTs were mounted on test specimen. According to test results, deformation contribution of each test specimen have different characteristics. Deformation characteristics of joint and other components which are quantified by test results, equivalent monolithic system can be classified into two categories. Strong connection have extremely small deformation contribution of joint and much larger deformation contribution was shown in flexural behavior of beam. The other type of beam-column connection is ductile connection which allows the larger deformation in joint area compared with strong connection.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.18
no.6
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pp.13-20
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2017
High-rise building shapes are changing from orthogonal to irregular form and the current trend is to arrange members in geometric grid-patterns at the perimeter of buildings. This study proposes a simple model for the preliminary design of a hexagrid high-rise building. The size of the cross section is set to be different at each module and hexagrid unit, which is different from the previous studies in which all hexagrid members were the same. To examine the effect of hexagrid size on structural performance, 60-story hexagrid buildings with 1-, 2- and 4-story high modules are designed and analyzed. Maximum lateral displacement, steel tonnage, load carrying percentage of perimeter frame and combined strength ratio are compared for 15 buildings. As the lateral load carrying capacity of hexagrid structure was inferior to a diagrid structural system, proper lateral stiffness should be allocated to the core frame in a hexagrid structure. The best ratio of flexural to shear deformation was 4 and larger unit size was better in considering constructional cost and structural efficiency. As the maximum lateral displacements of the buildings were within 84%~108% of the limit, the proposed method seems to be applicable to preliminary design of hexagrid buildings.
Due to the impressive flexural performance, enhanced compressive strength and more constrained crack propagation, Fibre-reinforced concrete (FRC) have been widely employed in the construction application. Majority of experimental studies have focused on the seismic behavior of FRC columns. Based on the valid experimental data obtained from the previous studies, the current study has evaluated the seismic response and compressive strength of FRC rectangular columns while following hybrid metaheuristic techniques. Due to the non-linearity of seismic data, Adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) has been incorporated with metaheuristic algorithms. 317 different datasets from FRC column tests has been applied as one database in order to determine the most influential factor on the ultimate strengths of FRC rectangular columns subjected to the simulated seismic loading. ANFIS has been used with the incorporation of Particle Swarm Optimization (PSO) and Genetic algorithm (GA). For the analysis of the attained results, Extreme learning machine (ELM) as an authentic prediction method has been concurrently used. The variable selection procedure is to choose the most dominant parameters affecting the ultimate strengths of FRC rectangular columns subjected to simulated seismic loading. Accordingly, the results have shown that ANFIS-PSO has successfully predicted the seismic lateral load with R2 = 0.857 and 0.902 for the test and train phase, respectively, nominated as the lateral load prediction estimator. On the other hand, in case of compressive strength prediction, ELM is to predict the compressive strength with R2 = 0.657 and 0.862 for test and train phase, respectively. The results have shown that the seismic lateral force trend is more predictable than the compressive strength of FRC rectangular columns, in which the best results belong to the lateral force prediction. Compressive strength prediction has illustrated a significant deviation above 40 Mpa which could be related to the considerable non-linearity and possible empirical shortcomings. Finally, employing ANFIS-GA and ANFIS-PSO techniques to evaluate the seismic response of FRC are a promising reliable approach to be replaced for high cost and time-consuming experimental tests.
Ternary blended concrete(TBC), which contains both fly ash and granulated blast furnace slag, has an initial cost effective and is environment friendly. Furthermore, it has a lot of technical advantages such as the improvement of long term compressive strength, high workability, and the reduction of hydration heat. However, as the use and study on the performance of ternary blended concrete is limited, it is low short term compressive strength. This study was performed to evaluate the characteristics which are a long and short term compressive strengths, permeability and chemical attacks resistance of hardened high early concrete containing slag powder and fly-ash using high early strength cement(HE-TBC). Replacement rate of FA is fixed on 10% and replacement rate of slag powder are 0%, 10%, 20% and 30%. The test results showed that compressive and flexural strength of HE-TBC increased as the slag contents increased from 0% to 30% at the short term of curing. The permeability resistance of HE-TBC(fly ash 10%, blast 30%) was extremely good at the short and long terms. However, high early strength ternary blended concrete had weak on carbonation of chemical attack.
The most common structural system for apartment buildings in Korea is adopted to combine structural systems: for example, a moment-resisting frame will be used for lower stories and bearing wall system for the upper stories. This type of buildings have soft and/or weak stories in lower stories, and it may lead to collapse of those buildings during the large earthquake. Reversed cyclic load tests were conducted to estimate the performance and behavioral characteristics of deep beam and exterior column Joints. Experimental parameter is the amount of transverse reinforcement (designed by ACI code and Sheikh's procedure). The results of this study are as follows: (1) The required transverse reinforcement of column designed by Sheikh's procedure requires 2.9 times larger than that designed by ACI procedure. Large amount of transverse reinforcement increase the ductility of the column. (2) Most of the lateral drift in the column is due to the flexural deformation in the joint and plastic hinge region and up-lift rotation. (3) Transverse reinforcement in the exterior column shall be required not only in the hinge region but also in the joint.
Park, Jong-Sup;Choi, Sung-Yong;Jung, Woo-Tai;Park, Young-Hwan
Journal of the Korea Concrete Institute
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v.25
no.1
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pp.11-18
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2013
Cement concrete pavement offers long-term service life and excellent applicability for heavy traffic. It is easier to purchase and more durable and economical than the asphalt pavement. However, it is difficult to repair and rehabilitate compared to the asphalt pavement when it comes to the maintenance problem. Since the crack is the main reason of the damage of concrete pavement, it is necessary to control the early and long-term crack in the concrete pavement. In this experimental study, the basic performance tests have been carried out to investigate the effect of hybrid fibers which were composed of micro fibers with small diameter and high aspect ratio and macro fibers with large diameter and low aspect ratio on the concrete pavement, in which lower water ratio and larger aggregates were used compared to the general concrete mixture. The test results showed that the flexural strength and toughness of concrete pavement mixture have been increased with the use of hybrid fibers in the concrete pavement mixture, even though they were less effective compared to the normal concrete mixture. It was found that the hybrid fibers were effective to control the early shrinkage of the concrete pavement which is one of the main reasons of the damage in the concrete pavement.
Kim, Hong-Seop;Nam, Jeong-Soo;Hwang, Heon-Kyu;Jeon, Joong-Kyu;Kim, Gyu-Yong
Journal of the Korea Concrete Institute
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v.25
no.1
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pp.99-106
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2013
Concrete materials subjected to impact by high velocity projectiles exhibit responses that differ from those when they are under static loading. Projectiles generate localized effects characterized by penetration of front, spalling of rear and perforation as well as more widespread crack propagation. The magnitude of damage depends on a variety of factors such as material properties of the projectile, impact velocity, the mass and geometry as well as the material properties of concrete specimen size and thickness, reinforcement materials type and method of the concrete target. In this study, penetration depth of front, spalling thickness of rear and effect of spalling suppression of concrete by fiber reinforcement was evaluated according to compressive strength of concrete. As a result, it was similar to results of the modified NDRC formula and US ACE formula that the more compressive strength is increased, the penetration depth of front is suppressed. On the other hand, the increase in compressive strength of concrete does not affect spalling of rear suppression. Spalling of rear is controlled by the increase of flexural, tensile strength and deformation capacity.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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