Exterior beam-column joints are structural elements that ensure connection between beams and columns. The joint strength is generally assumed to be governed by the structural element of lowest load capacity (beam or column), however, the joint may be the weakest link. The joint shear behavior is still not well understood due to the influence of several variables, such as geometry of the connection, stress level in the column, concrete strength and longitudinal beam reinforcement. A parametrical study based only on experiments would be impracticable and not necessarily exposes the failure mechanisms. This paper reports on a set of numerical simulations conducted in DIANA$^{(R)}$ software for the investigation of the shear strength of exterior joints. The geometry of the joints and stress level on the column are the variables evaluated. Results have led to empirical expressions that provide the shear strength of unreinforced exterior beam-column joints.
Costa, Ricardo J.T.;Gomes, Fernando C.T.;Providencia, Paulo M.M.P.;Dias, Alfredo M.P.G.
Computers and Concrete
/
제12권4호
/
pp.393-411
/
2013
In the analysis and design of reinforced concrete frames beam-column joints are sometimes assumed as rigid. This simplifying assumption can be unsafe because it is likely to affect the distributions of internal forces and moments, reduce drift and increase the overall load-carrying capacity of the frame. This study is concerned with the relevance of shear deformation of beam-column joints, in particular of exterior ones, on the quasi-static behavior of regular reinforced concrete sway frames. The included parametric studies of a simple sub-frame model reveal that the quasi-static monotonic behavior of unbraced regular reinforced concrete frames is prone to be significantly affected by the deformation of beam-column joints.
This paper presents an analytical model for determining the transverse reinforcement required for reinforced concrete exterior beam-column joints subjected to reversed cyclic loading. Although the joint aspect ratio can affect joint shear strength, current design codes do not consider its effects in calculating joint shear strength and the necessary amount of transverse reinforcement. This study re-evaluated previous exterior beam-column joint tests collected from 11 references and showed that the joint shear strength decreases as the joint aspect ratio increases. An analytical model was developed, to quantify the transverse reinforcement required to secure safe load flows in exterior beam-column joints. Comparisons with a database of exterior beam-column joint tests from published literature validated the model. The required sectional ratios of horizontal transverse reinforcement calculated by the proposed model were compared with those specified in ACI 352R-02. More transverse reinforcement is required as the joint aspect ratio increases, or as the ratio of vertical reinforcement decreases; however, ACI 352R-02 specifies a constant transverse reinforcement, regardless of the joint aspect ratio. This reevaluation of test data and the results of the analytical model demonstrate a need for new criteria that take the effects of joint aspect ratio into account in exterior joint design.
Detailed analysis of internal forces of exterior beam-column joints of RC frames under seismic action is reported in this paper. A formula is derived for calculating the average joint shear from the column shears, and a formula is proposed to estimate torque in eccentric joints induced by seismic action. Average joint shear stress and strain are defined consistently for exterior joints, which can be used to establish joint shear constitutive relationship. Numerical results of shear, bending moment and torque in joints induced by seismic action are presented for a pair of concentric and eccentric exterior connections extracted from a seismically designed RC frame, and two sections located at the levels of beam bottom and top reinforcement, respectively, are identified as the critical joint sections for evaluating seismic joint behavior. A simplified analysis of the effects of joint shear and torque on the flexural strengths of the critical joint sections is made for the two connections extracted from the frame, and the results indicate that joint shear and torque induced by a strong earthquake may lead to "joint-hinging" mechanism of seismically designed RC frames.
Nguyen, Xuan Huy;Le, Dang Dung;Nguyen, Quang-Huy;Nguyen, Hoang Quan
Earthquakes and Structures
/
제18권5호
/
pp.599-607
/
2020
This paper deals with the experimental investigation on the behavior of RCS beam-column exterior joints. Two full-scale specimens of joints between reinforced concrete columns and steel beams are tested under cyclic loading. The objective of the test is to study the effect of steel fiber reinforced concrete (SFRC) on the seismic behavior of RCS joints. The load bearing capacity, story drift capacity, ductility, energy dissipation, and stiffness degradation of specimens are evaluated. The experimental results point out that the FRC joint is increased 20% of load carrying capacity and 30% of energy dissipation capacity in comparison with the RC joint. Besides, the FRC joint shown lower damage and better ductility than RC joint.
Halahla, Abdulsamee M.;Tahnat, Yazan B. Abu;Dwaikat, Monther B.
Earthquakes and Structures
/
제22권3호
/
pp.231-243
/
2022
Beam-column joints (BCJs) are recognized among the most crucial zones in reinforced concrete structures, as they are the critical elements subjected to a complex state of forces during a severe earthquake. Under such conditions, BCJs exhibit behaviors with impacts that extend to the whole structure and significantly influence its ductility and capability of dissipating energy. The focus of this paper is to investigate the effect of undamaged transverse beam (secondary beams) on the ductility of concrete BCJs reinforced with conventional steel and shape memory alloys bars using pushover analysis at tip of beam under different axial load levels at the column using a nonlinear finite element model in ABAQUS environment. A numerical model of a BCJ was constructed and the analysis outcomes were verified by comparing them to those obtained from previous experiments found in the literature. The comparison evidenced the capability of the calibrated model to predict the load capacity response of the joint. Results proved the ability of undamaged secondary beams to provide a noticeable improvement to the ductility of reinforced concrete joints, with a very negligible loss in load capacity. However, the effect of secondary beams can become less significant if the beams are damaged due to seismic effects. In addition, the axial load was found to significantly enhance the performance of BCJs, where the increase in axial load magnified the capacity of the joint. However, higher values of axial load resulted in greater initial stiffness of the BCJ.
Reinforced concrete (RC) interior beam-column joints with high-strength materials: concrete compressive strength of 100 MPa and the yield strength of longitudinal bars of 685 MPa, were analyzed using three-dimensional (3-D) nonlinear finite element method (FEM). Specimen OKJ3 of joint shear failure type was a plane interior joint, and Specimen 12 of beam flexural failure type was a 3-D interior joint with transverse beams. Though the analytical initial stiffness was higher than experimental one, the analytical results gave a good agreement with the test results on the maximum story shear forces, the failure mode.
In the moment frame subjected to earthquake loads, beam-column joint is structurally important for ductile behavior of a system. ACI Committee 352 proposed guidelines for designing beam-column joint details. The guidelines, however, need to be updated because of the lack of data regarding several factors that may improve the performance of joints. The purpose of this study is to investigate the seismic performance of reinforced concrete exterior joints with high-strength materials and unbonded tendons. Three specimens with different joint shear demand-to-strength ratios were constructed and tested, where headed bars were used to anchor the beam bars into the joint. All specimens showed satisfactory seismic behavior including moment strength of 1.3 times the nominal moment, ductile performance (ductility factor = at least 2.4), and sufficiently large dissipated energy.
The past earthquakes revealed the importance of the design of moment-resisting reinforced concrete framed structures with ductile behavior. Due to seismic activity, failures in framed structures are widespread in beam-column joints. Hence, the joints must be designed to possess sufficient strength and stiffness. This paper investigates the effects of fibers on the ductility of hybrid fiber reinforced self-compacting concrete (HFRSCC) when subjected to seismic actions; overcoming bottlenecks at the beam-column joints has been studied by adding low modulus sisal fiber and high modulus steel fiber. For this, the optimized dose of hooked end steel fiber content (1.5%) was kept constant, and the sisal fiber content was varied at the rate of 0.1%, up to 0.3%. The seismic performance parameters, such as load-displacement behavior, ductility, energy absorption capacity, stiffness degradation, and energy dissipation capacity, were studied. The ductility factor and the cumulative energy dissipation capacity of the hybrid fiber (steel fiber, 1.5% and sisal fiber, 0.2%) added beam-column joint specimen is 100% and 121% greater than the control specimen, respectively. And also the stiffness of the hybrid fiber reinforced specimen is 100% higher than the control specimen. Thus, the test results showed that adding hybrid fibers instead of mono fibers could significantly enhance the seismic performance parameters. Therefore, the hybrid fiber reinforced concrete with 1.5% steel and 0.2% sisal fiber can be effectively used to design structures in seismic-prone areas.
The behaviour of reinforced concrete moment resisting frame structures in recent earthquakes all over the world has highlighted the consequences of poor performance of beam column joints. Large amount of research carried out to understand the complex mechanisms and safe behaviour of beam column joints has gone into code recommendations. This paper presents critical review of recommendations of well established codes regarding design and detailing aspects of beam column joints. The codes of practice considered are ACI 318M-02, NZS 3101: Part 1:1995 and the Eurocode 8 of EN 1998-1:2003. All three codes aim to satisfy the bond and shear requirements within the joint. It is observed that ACI 318M-02 requires smaller column depth as compared to the other two codes based on the anchorage conditions. NZS 3101:1995 and EN 1998-1:2003 consider the shear stress level to obtain the required stirrup reinforcement whereas ACI 318M-02 provides stirrup reinforcement to retain the axial load capacity of column by confinement. Significant factors influencing the design of beam-column joints are identified and the effect of their variations on design parameters is compared. The variation in the requirements of shear reinforcement is substantial among the three codes.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.