Pullout tests of single headed bars using plain concrete blocks indicate that the embedment depth of $10d_b$ is in general required for the headed bars to develop pullout strength equivalent to 125% of bar yield strength. In this experimental study, test results of multiple headed bars installed in reinforced concrete column sections are presented. Test variables included embedment depth, column main reinforcement ratio, and spacing of column ties. 2D29 bars were pulled out at one time from normal strength concrete. Test results indicated that the embedment depths, column tie spacings, and column main reinforcement ratios all influenced the pullout strengths of the headed bars. When the embedment depth was not sufficient, narrow tie spacings especially resulted in increased pullout strengths of the headed bars. Test results also indicated that the embedment depth of 15㏈ was sufficient for the closely spaced two headed bars (head-to-head spacing =$6d_b$) to develop pullout strength equivalent to 125% of the bar yield strength.
Steel corrosion in reinforced concrete structures leads to concrete cover cracking, reduction of bond strength, and reduction of steel cross section. Among theses consequences mentioned, reduction of bond strength between reinforcement and concrete is of great importance to study the behaviour of RC members with corroded reinforcement. In this paper, firstly, an analytical model based on smeared cracking and average stress-strain relationship of concrete in tension is proposed to evaluate the maximum bursting pressure development in the cover concrete for noncorroded bar. Secondly, the internal pressure caused by the expansion of the corrosion products is evaluated by treating the cracked concrete as an orthotropic material. Finally, bond strength for corroded reinforcing bar is calculated and compared with test results.
A flat plate-column connection is susceptible to brittle punching shear failure, which may result in the necessity of shear reinforcement. In previous, experimental tests were performed to study the capacity of slab-column connections strengthened with various shear reinforcement, and the capacity of the specimens with lattice reinforcement are superior to the others. In present study, to study for effects of details of lattice reinforcement, experimental studies was performed. Main parameters are the amount of lattice shear reinforcement, arrangement of lattice and the effect of flexural re-bar. And capacity of the specimen with small amount of lattice reinforcement was higher than the capacity of other shear reinforcement.
Fiber Reinforced Polymer (FRP) bars have now been widely adopted as an alternative to traditional steel reinforcements in infrastructure and civil industries worldwide due variety of merits. This paper presents a numerical methodology to investigate FRP bar-reinforced beam-column joint behavior under quasi-static loading. The proposed numerical model is validated with test results considering load-deflection behavior, damage pattern at beam-column joint, and strain variation in reinforcements, wherein the results are in agreement. The numerical model is subsequently employed for parametric investigation to enhance the end-span beam-column joint performance using different joint reinforcement systems. To reduce the manufacturing issue of bend in the FRP bar, the headed FRP bar is employed in a beam-column joint, and performance was investigated at different column axial loads. Headed bar-reinforced beam-column joints show better performance as compared to beam-column joints having an L-bar in terms of concrete damage, load-carrying capacity, and joint shear strength. The applicability and efficiency of FRP bars at different story heights have also been investigated with varying column axial loads.
This study, as basic research which was intended to develope the surface reinforcement method using reinforcement material which is applicable to very soft ground in Korea, was aimed at proposing the design parameter for the surface ground improvement method. To that end, a wide width tensile test using geotextile, geogrid and steel bar (substitute for bamboo) and 49 kinds of the laboratory model tests were conducted. And the result the study suggested $\beta_s$, the stiffness coefficient to evaluate the stiffness effect of reinforcement materials. Then, it was also found that the stiffness coefficient, $\beta_s$ as the testing constant would be appropriate as high as 1.0, 1.1 and 1.5 for geotextile, geogrid and steel bar, respectively. And It was evaluated that the stiffness effect affecting reinforcement improvement effect would be reduced as the thickness of embeded depth increases and that RFe, the stiffness effect reduction coefficient would have positive correlation with H/B. Finally, it was confirmed that the bearing capacity gained from the method to calculate bearing capacity, which was suggested in the study, would almost correctly estimate the capacity, demonstrating the appropriateness of the proposed bearing capacity calculation method.
Jakubovskis, Ronaldas;Kupliauskas, Rimantas;Rimkus, Arvydas;Gribniak, Viktor
Structural Engineering and Mechanics
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제68권3호
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pp.345-358
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2018
Heterogeneous structure and, particularly, low resistance to tension stresses leads to different mechanical properties of the concrete in different loading situations. To solve this problem, the tension zone of concrete elements is reinforced. Development of the cracks, however, becomes even more complicated in the presence of bar reinforcement. Direct tension test is the common layout for analyzing mechanical properties of reinforced concrete. This study investigates scatter of the test results related with arrangement of bar reinforcement. It employs results of six elements with square $60{\times}60mm$ cross-section reinforced with one or four 5 mm bars. Differently to the common research practice (limited to the average deformation response), this study presents recordings of numerous strain gauges, which allows to monitor/assess evolution of the deformations during the test. A simple procedure for variation assessment of elasticity modulus of the concrete is proposed. The variation analysis reveals different deformation behavior of the concrete in the prisms with different distribution of the reinforcement bars. Application of finite element approach to carefully collected experimental data has revealed the effects, which were neglected during the test results interpretation stage.
In this research, we carried out finite element analysis depends on the variations such as the strength of the main bar, concrete, shear-span ratio(a/d) and existence of shear reinforcing bar. Throughout the results of FEM analysis, we were able to figure out how each variation can effect on shear performance. As the strength of concrete increased, the maximum shear force enhancement effect of each specimen was evaluated. As a result, the shear strengthening effect was 51~97% for shear reinforced specimens, and 26~44% for non-shear reinforced specimens. As the yield strength of reinforcing bars increases, the shear reinforcement effect of the specimen the specimens without shear reinforcement were 3%~6% higher than those with shear reinforcement. Theoretical and analytical values were compared using the design equations obtained from the CEB code. Theoretical and analytical values were compared using the design equations obtained from the CEB code. As a result, the error rate was the highest at 3.64 in the S1.0-C0 series and the lowest at 1.46 in the S1.7-C1 series. Therefore, the design equation of the CEB code is estimated to underestimate the actual shear strength of deep beams that are not subjected to shear reinforcement.
The corrosion of steel reinforcing bar(re-bar) has been the major cause of the reinforced concrete deterioration. FRP(Fiber-reinforced polymer) reinforcing bar has emerged as one of the most promising and affordable solutions to the corrosion problems of steel reinforcement in structural concrete. In this study, long-term durability performance of FRP re-bar were evaluated. The mechanical and durability properties of two type of CFRP- and GFRP re-bar were investigated; the FRP re-bars were subjected to alkaline solution, acid solution, salt solution and deionized water. The mechanical and durability properties were investigated by performing tensile and short beam tests. Experimental results confirmed the desirable resistance of FRP re-bar to aggressive chemical environment.
This paper presents results on a study of the Rayleigh wave scattering in concrete with a steel bar using transient elastic waves. To study the characteristics of the scattered waves induced by a steel bar in concrete, a three-dimensional finite element method was adopted. A case for elastic wave propagation parallel to the steel bar is discussed. The effect of the cover thickness and steel bar diameter on the Rayleigh wave was studied. To confirm the numerical investigations, a concrete specimen containing a steel bar was made, and corresponding transient elastic wave experiments were conducted. It is believed that the result of this study can serve as an important reference in a nondestructive evaluation of concrete with a steel bar.
Lei Li;Wei Huang;Zhengyi Kong;Li Zhang;Youde Wang;Quang-Viet Vu
Steel and Composite Structures
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제52권4호
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pp.391-403
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2024
The flexural behavior of composite sandwich wall panels with different thicknesses, numbers of holes, and hole forms, and arrangement form of longitudinal steel bar (uniform type and concealed-beam type) are investigated. A total of twelve composite sandwich wall panels are prepared, utilizing modified polystyrene particles mixed with foam concrete for the flexural performance test. The failure pattern of the composite sandwich wall panels is influenced by the extruded polystyrene panel (XPS) panel thickness and the reinforcement ratio in combination, resulting in both flexural and shear failure modes. Increasing the XPS panel thickness causes the specimens to transition from flexural failure to shear failure. An increase in the reinforcement ratio leads to the transition from flexural failure to shear failure. The hole form on the XPS panel and the steel bar arrangement form affect the loading behavior of the specimens. Plum-arrangement hole form specimens exhibit lower steel bar strain and deflection compared to linear-arrangement hole form specimens. Additionally, specimens with concealed beam-type steel bar display lower steel bar strain and deflection than uniform-type steel bar specimens. However, the hole form and steel bar arrangement form have a limited impact on the ultimate load. Theoretical formulas for cracking load are provided for both fully composite and non-composite states. When compared to the experimental values, it is observed that the cracking load of the specimens with XPS panels closely matches the calculations for the non-composite state. An accurate prediction model for the ultimate load of fully composite wall panels is developed. These findings offer valuable insights into the behavior of composite sandwich wall panels and provide a basis for predicting their performance under various design factors and conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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