Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.14
no.3
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pp.186-195
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2010
This study has attempted to suggest a proper reinforcement method by strengthening unbonded post -tensioning through height of an anchorage hole, form of a saddle, and loading time point as parameters and evaluating the reinforcement method through a bending experiment. The result of this experiment indicated effects of reinforcement since the maximum strength ratio(the ratio of an experimental value to theoretical value) of SC composite beams before prestressed was 0.97 and after prestress were 1.00~1.21. As a result of analysis on displacement and strain, irrespective of height of an anchorage hole and loading time point, the D120-series specimen where an anchorage hole was installed on the neutral axis after reinforcement showed that its deflection continuously increased without sudden load reduction after maximum load and it stably behaved with relatively low strain of each part. In terms of reinforcement effects, the maximum strength of SCR-UD120 specimen prestressed after pre-loading was increased 1.72 times comparing to SC composite beams so SCR-UD120 specimen prestressed after pre-loading was shown to be the best.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.10
no.1
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pp.165-172
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2006
A variety of techniques for strengthening have been developed, including pate bonding, external prestressing and overslabbing. Expecially, a strengthening technique for reinforced concrete beams using external unbonded reinforcement offers advantages in speed and simplicity of installation. The purpose of this paper is to investigate the capabilities of a new retrofitting technique, namely external prestressing(out-cable), for flexural strengthening of beams. Results of 2 physical tests (external Post-tension and out-cable system specimen) on strengthened reinforced concrete continuous beams are reported and compared. It is shown that the out-cable system can provide strength enhancement.
The failure behavior of reinforced concrete beams is governed by the mechanical relationships between the shear span-to-effective depth ratio, flexural reinforcement ratio, load and support conditions, and material properties. In this study, two simple indeterminate strut-tie models which can reflect all characteristics of the failure behavior of reinforced concrete beams were proposed. The proposed models are effective for the beams with shear span-to-effective depth ratio of less than 3. For each model, a load distribution ratio, defined as the fraction of load transferred by a truss mechanism, is also proposed to help structural designers perform the rational design of the beams by using the strut-tie model approaches of current design codes. In the determination of the load distribution ratios, the effect of the primary design variables including shear span-to-effective depth ratio, flexural reinforcement ratio, and compressive strength of concrete was reflected through numerous material nonlinear analysis of the proposed indeterminate strut-tie models. In the companion paper, the validity of the proposed models and load distribution ratios was examined by applying them to the evaluation of the failure strength of 335 reinforced concrete beams tested to failure by others.
In order to substitute FRP bar for steel bar in new structures, it is necessary to establish a reliable design code. But relatively little research has been conducted on the material in Korea. So, a total of 22 beam specimens (18 GFRP reinforced concrete and 4 conventional steel reinforced concrete) were constructed and tested. In the first phase of the experiment, it was carried out to observe flexural behavior, and collect deflection and crack data. In order to eliminate of the uncertainty by the shear reinforcements and induce flexural failure mode, any stirrup were not used and only shear span-depth ratio were adjusted. However, almost beams were broken by shear and the ACI 440.1R, CSA S806, which were used to design test beams, showed considerable deviation between prediction and test results of shear strengths. Therefore in the second phase of the study, shear failure modes and behavior were observed. A standard specimen had dimensions of 3,300 mm long ${\times}$ 800 mm wide ${\times}$ 200 mm effective depth. Clear span and shear span were 2,800 mm, 1,200 mm respectively. Control shear span-depth ratio was 6.0. Four-point bending test over simple support was conducted. Variables of the specimens were concrete compressive strength, type and elastic modulus of reinforcement, shear span-depth ratio, effective reinforcement ratio, the effect of bundle placing method and cover thickness.
This study was programmed to fabricate a beam-to-column connection that is limited to a steel-welded moment connection with full-scale members, using SN steel. A cyclic seismic test was conducted of the nine specimens that were fabricated by choosing the test variable for the weld access hole geometry, connection design method, and RBS. From the test results, failure modes, the moment-drift behavior, and the strain distribution were provided. From the specimen material properties, the beam's nominal plastic flexural capacity and classified qualified connection as a special moment flame were calculated. By analyzing the skeleton part and the baushinger part, a range of strength-raising effects, and deformation ratios were provided, with which the seismic performance of the specimens were evaluated. The test results showed that the specimens eliminated their weld access holes that demonstrated higher seismic performance than the specimens' existing weld access holes, and that the WUF-W connection that was reinforced by the supplemental fillet weld around the shear tap that was fastened by five bolts demonstrated superior seismic performance.
In this study, ultimate strengths of 51 continuous reinforced concrete deep beams were evaluated by the ACI 318M-08's strut-tie model approach implemented with the presented indeterminate strut-tie model and load distribution ratio of the companion paper. The ultimate strengths of the continuous deep beams were also estimated by the shear equations derived based on experimental results, conventional design codes based on experimental and theoretical shear strength models, and current strut-tie model design codes. The validity of the presented strut-tie model and load distribution ratio was examined through the comparison of the strength analysis results classified according to the primary design variables of shear span-to-effective depth ratio, flexural reinforcement ratio, and concrete compressive strength. The present study results of ultimate strengths obtained using the indeterminate strut-tie model and load distribution ratio of the continuous deep beams agree fairly well with those obtained using other approaches. In addition, the present approach reflected the effect of the primary design variables on the ultimate strengths of the continuous deep beams consistently and accurately. Therefore, the present study will help structural designers to conduct rational and practical strut-tie model designs of continuous deep beams.
The use of fiber-reinforced polymer (FRP) reinforcing bars in concrete structures has been increased as an alternative of steel reinforcement which has shown greater vulnerability to corrosion problem. However, the long-term performance of concrete members with FRP reinforcement is still questioned in comparison to the used of steel reinforcement. This study presents the results of an experimental study on the long-term behaviors of GFRP (glass fiber reinforced polymer) bar reinforced concrete beams after exposed to accelerated aging in an environmental chamber with temperature of $46^{\circ}C$ ($115^{\circ}F$) and 80% of relative humidity up to 300 days. The objectives of this research was to compare strength degradation and change of ductility between GFRP reinforced concrete beams and steel reinforcement beams after accelerated aging. Two types (wrapped and sand-coated surface) of GFRP bars and steel were reinforced. in concrete beams. Test results show that the failure modes of GFRP bar reinforced concrete beams are very similar with traditional RC beams, and the change of load-carrying capacity of steel reinforcing concrete beam is greater than that of GFRP bar reinforcing concrete beam under the accelerated aging. Test result also shows that the use of GFRP reinforcing in concrete could be introduced more brittle failure than that of steel reinforcing for practical application. The deformability factor up to compression failures indicates no significant variation before and after exposure of accelerated aging.
Choi, Yun Cheul;Park, Keum Sung;Choi, Hyun Ki;Choi, Chang Sik
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.15
no.1
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pp.67-76
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2011
The use of glass-fiber-reinforced polymer (GFRP) bars in reinforced concrete (RC) structures has emerged as an alternative to traditional RC due to the corrosion of steel in aggressive environments. Although the number of analytical and experimental studies on RC beams with GFRP reinforcement has increased in recent decades, it is still lower than the number of such studies related to steel RC structures. This paper presents the experimental moment deflection relations of GFRP reinforced beam which are spliced. Test variables were different reinforcement ratio and cover thickness of GFRP rebars. Seven concrete beams reinforced with steel GFRP re-Bars were tested. All the specimens had a span of 4000mm, provided with 12.7mm nominal diameter steel and GFRP rebars. All test specimens were tested under 2-point loads so that the spliced region be subject to constant moment. The experimental results show that the ultimate moment capacity of beam increasing of the reinforcement ratio. Failure mode of these specimens was sensitively vary according to the reinforcement ratio. The change of beam effective depth, which was caused by cover thickness variation, controlled the maximum strength and deflection because of cover spalling in tension face.
Kim, Kun-Soo;Park, Ki-Tae;Kim, Byeong Cheol;Kim, Jaehwan;Jung, Kyu-San
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.24
no.5
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pp.9-16
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2020
A CFRP sheet has been applied as a structural reinforcement in the field, and various studies are conducted to evaluate the effect of CFRP sheets on reinforced concrete. Although many experiments were performed from previous studies, there are still limitations to analyze structural behaviors with various parameters in experiments directly. This study shows the FEA on structural behaviors of RC beams reinforced with CFRP sheets using ABAQUS software. To simulate debonding failure of CFRP sheets which is a major failure mode of RC beam with CFRP sheets, a cohesive element was applied between the bottom surface of RC beam and CFRP sheets. Both quasi-static method and 2-D symmetric FE model technique were performed to solve nonlinear problems. Results obtained from the FE models show good agreements with experimental results. It was found that reinforcement level of CFRP sheets is closely related to structural behavior of reinforced concrete including maximum strength, initial stiffness and deflection at failure. Also, as over-reinforcement of CFRP sheets could give rise to the brittle failure of RCstructure using CFRP sheets, an appropriate measure should be required when installing CFRP sheets in the structure.
This paper proposes a novel frame element on Winkler-Pasternak foundation for analysis of a non-ductile reinforced concrete (RC) member resting on foundation. These structural members represent flexural-shear critical members, which are commonly found in existing buildings designed and constructed with the old seismic design standards (inadequately detailed transverse reinforcement). As a result, these structures always experience shear failure or flexure-shear failure under seismic loading. To predict the characteristics of these non-ductile structures, efficient numerical models are required. Therefore, the novel frame element on Winkler-Pasternak foundation with inclusion of the shear-flexure interaction effect is developed in this study. The proposed model is derived within the framework of a displacement-based formulation and fiber section model under Timoshenko beam theory. Uniaxial nonlinear material constitutive models are employed to represent the characteristics of non-ductile RC frame and the underlying foundation. The shear-flexure interaction effect is expressed within the shear constitutive model based on the UCSD shear-strength model as demonstrated in this paper. From several features of the presented model, the proposed model is simple but able to capture several salient characteristics of the non-ductile RC frame resting on foundation, such as failure behavior, soil-structure interaction, and shear-flexure interaction. This confirms through two numerical simulations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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