This paper will describe the experimental results on the shear behaviors of reinforced concrete (RC) beam with recycled coarse aggregate (RCA). The primary objective of this research is to evaluate the influences of different RCA replacement percentage (i.e, 0%, 30%, 60%, and 100%) on the shear performance of reinforced concrete beams without shear reinforcement. Eight large-scale RC beams without shear reinforcement were manufactured and tested to shear failure. All had a rectangular cross-section with 400mm width ${\times}$ 600mm depth and 6000mm length, and were tested with a shear span-to-depth of 5.1. The results showed that the deflection and shear strength were little affected by the different RCA replacement percentage. Actual shear strength of each RCA beam was compared with the shear strength predicted using the provisions of ACI 318 code and Zsutty'e equation for shear design of RC beams. ACI 318 code predicted the shear strength of RCA reinforced concrete beams well.
The present paper reviews the shear design (of reinforced concrete beam) provisions of four different national codes and proposes a new but simplified shear strength empirical expression, incorporating variables such as compressive strength of concrete, percentage of longitudinal and vertical steel/s, depth of beam in terms of shear span-to-depth ratio, for reinforced concrete (RC) beams without shear reinforcement. The expression is based on the experimental investigation on RC beams without shear reinforcement. Further, the comparisons of shear design provisions of four National codes viz.: (i) IS 456-2000, (iii) BS 8110-1997, (iv) ACI 318-2002 (v) EuroCode-2-2002 and the proposed expression for the prediction of shear capacity of normal beam/s, have been made by solving a numerical example. The results of the numerical example worked out suggest that there is need for revision in the shear design procedure of different codes. Also, the proposed expression is less conservative among the IS, BS & Eurocode.
Shomali, Amir;Mostofinejad, Davood;Esfahani, Mohammad Reza
Advances in concrete construction
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v.8
no.2
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pp.145-154
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2019
The present experimental study addresses the structural response of reinforced concrete (RC) beams strengthened in shear. Thirteen RC beams were divided into four different sets to investigate the effect of transverse and longitudinal steel reinforcement ratios, concrete compressive strength change and orientation for installing carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) laminates. Then, we employed a shear strengthening solution through externally bonded reinforcement in grooves (EBRIG) and externally bonded reinforcement (EBR) techniques. In this regard, rectangular beams of $200{\times}300{\times}2000mm$ dimensions were subjected to the 4-point static loading condition and their load-displacement curves, load-carrying capacity and ductility changes were compared. The results revealed that using EBRIG method, the gain percentage augmented with the increase in the longitudinal reinforcement ratio. Also, in the RC beams with stirrups, the gain in shear strength decreased as transverse reinforcement ratio increased. The results also revealed that the shear resistance obtained by the experimental tests were in acceptable agreement with the design equations. Besides, the results of this research indicated that using the EBRIG system through vertical grooves in RC beams with and without stirrups caused the energy absorption to increase about 85% and 97%, respectively, relative to the control.
Barros, Joaquim A.O.;Lourenco, Lucio A.P.;Soltanzadeh, Fatemeh;Taheri, Mahsa
Advances in concrete construction
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v.1
no.1
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pp.1-27
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2013
Discrete steel fibres can increase significantly the bending and the shear resistance of concrete structural elements when Steel Fibre Reinforced Concrete (SFRC) is designed in such a way that fibre reinforcing mechanisms are optimized. To assess the fibre reinforcement effectiveness in shallow structural elements failing in bending and in shear, experimental and numerical research were performed. Uniaxial compression and bending tests were executed to derive the constitutive laws of the developed SFRC. Using a cross-section layered model and the material constitutive laws, the deformational behaviour of structural elements failing in bending was predicted from the moment-curvature relationship of the representative cross sections. To evaluate the influence of the percentage of fibres on the shear resistance of shallow structures, three point bending tests with shallow beams were performed. The applicability of the formulation proposed by RILEM TC 162-TDF for the prediction of the shear resistance of SFRC elements was evaluated. Inverse analysis was adopted to determine indirectly the values of the fracture mode I parameters of the developed SFRC. With these values, and using a softening diagram for modelling the crack shear softening behaviour, the response of the SFRC beams failing in shear was predicted.
The requirements of the maximum shear reinforcement in the EC2-02 and CSA-04, which are developed based on the truss model, are quite different to those in the ACI-08 code and AIJ-99 code, which are empirical equations. The ACI 318-08, CSA-04, and EC2-02 codes provide an expression for the maximum amount of shear reinforcement ratio as a function of the concrete compressive strength, but Japanese code does not take the influence of the concrete compressive strength into account. For high strength concrete, the maximum amount of shear reinforcement calculated by the EC2-02 and CSA-04 is much greater than that calculated by the ACI 318-08. Ten RC beams having various shear reinforcement ratios were tested and their corresponding shear stress-shear strain curves and failure modes were compared to the predicted ones obtained by the current design codes.
The use of lime stabilization and geosynthetic reinforcement is a common approach to improve the performance of fine-grained soils in geotechnical applications. However, the impact of this combination on the soil-geosynthetic interaction remains unclear. This study addresses this gap by evaluating the interface efficiency and soil-geosynthetic interaction parameters of lime-stabilized clay (2%, 4%, 6%, and 8% lime content) reinforced with geotextile or geogrid using direct shear tests at various curing times (1, 7, 14, and 28 days). Additionally, machine learning algorithms (Support Vector Machine and Artificial Neural Network) were employed to predict soil shear strength. Findings revealed that lime stabilization significantly increased soil shear strength and interaction parameters, particularly at the optimal lime content (4%). Notably, stabilization improved the performance of soil-geogrid interfaces but had an adverse effect on soil-geotextile interfaces. Furthermore, machine learning algorithms effectively predicted soil shear strength, with sensitivity analysis highlighting lime percentage and geosynthetic type as the most significant influencing factors.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1996.10a
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pp.337-344
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1996
Reinforced concrete deep beams with conpressive strengths in the range of 500kg/$\textrm{cm}^3$~750kg/$\textrm{cm}^3$ were tested under two-point loding. All the beams were singly reinforced with main steel percent $\rho$=1.29% and with nominal percentage of vertical shear reinflrcements $\rho_v$=0.26%. According to shear-span to depth ratio a/d. The beams were tested for four horizontal shear reinforcement ratio $\rho_h$, ranging from$\rho_h$=0.0 to $\rho_h$=0.53. The results indicate that the horizontal shear reinforcements of beams have an effect on failure load and on ductile behavior of deep beams. The test results are compared with predictions based on the current ACI Building Code. The computated reports in the paper will have designers assured for design of high strength concrete deep beam. Though ACI Code is relatively conservative and tend to non-economical, ACI Code has the merit that is easy to use.
This study evaluated the multi-bonding performances of timbers as well as those of reinforcement and timber to obtain data for preparing guidelines regarding the use of timbers as large structural members. For the multi-bonding performances of timbers, four types of bonding surfaces were prepared according to the pith position. For the bonding performances of FRP (fiber-reinforced plastic)/steel plate and timber, a total of 11 types of specimens were produced for the selection of the appropriate adhesive. The bonding performances of the produced specimens were evaluated through a water soaking delamination test, a water boiling delamination test, and a block shear strength test. The test results showed that the bonding strength of the bonding surface according to the pith position was highest in the specimen for which the two sections with the pith at the center of the cross-section on timber and between the bonding surfaces (the tangential and radial sections were mixed) were bonded. Furthermore, the specimens for which the section (radial section) with the pith on the bonding surface of the timber was bonded showed a high delamination percentage. The results of the block shear strength test showed that the bonding section did not have a significant effect on the shear strength, and that the measured wood failure percentage was higher than the KS standard value. The PVAc adhesive showed the highest bonding strength between larix timber and GFRP (glass FRP). Furthermore, the epoxy and polyurethane adhesives showed good bonding strength for CFRP (carbon FRP) and structure steel, respectively.
Kim, Hyung-Rae;Choi, Won-Chang;Yoon, Sang-Chun;Noguchi, Takafumi
International Journal of Concrete Structures and Materials
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v.10
no.sup3
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pp.43-52
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2016
The degradation of the load-bearing capacity of reinforced concrete beams due to corrosion has a profoundly negative impact on the structural safety and integrity of a structure. The literature is limited with regard to models of bond characteristics that relate to the reinforcement corrosion percentage. In this study, uniaxial tensile tests were conducted on specimens with irregular corrosion of their reinforced concrete. The development of cracks in the corroded area was found to be dependent on the level of corrosion, and transverse cracks developed due to tensile loading. Based on this crack development, the average stress versus deformation in the rebar and concrete could be determined experimentally and numerically. The results, determined via finite element analysis, were calibrated using the experimental results. In addition, bond elements for reinforced concrete with corrosion are proposed in this paper along with a relationship between the shear stiffness and corrosion level of rebar.
Xu, Chao;Wu, Kai;Cao, Ping zhou;Lin, Shi qi;Xu, Teng fei
Computers and Concrete
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v.24
no.6
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pp.513-525
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2019
In this work, an experimental research has been performed on Steel Fiber-Steel Reinforced Concrete (SFSRC)specimens subjected to four-point bending tests to evaluate the feasibility of mutual replacement of steel fibers and conventional reinforcement through studying failure modes, load-deflection curves, stiffness of characteristic points, stiffness degradation curves and damage analysis. The variables considered in this experiment included steel fiber volume percentage with and without conventional reinforcements (stirrups or steel fibers) with shear span depth ratios of S/D=2.5 and 3.5. Experimental results revealed that increasing the volume percentage of steel fiber decreased the creation and propagation of shear and bond cracks, just like shortening the stirrups spacing. Higher crack resistance and suturing ability of steel fiber can improve the stability of its bearing capacity. Both steel fibers and stirrups improved the stiffness and damage resistance of specimens where stirrups played an essential role and therefore, the influence of steel fibers was greatly weakened. Increasing S/D ratio also weakened the effect of steel fibers. An equation was derived to calculate the bending stiffness of SFSRC specimens, which was used to determine mid span deflection; the accuracy of the proposed equation was proved by comparing predicted and experimental results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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