이 연구의 목적은 유사동적실험에 의한 섬유보강 원형철근콘크리트교각의 내진성능평가를 위한 연구로서 수원시에 위치한 내진설계된 교량인 하갈교를 대상모델로 하였다. 도로교설계기준의 내진설계규정이 적용되지 않은 비내진실험체 2개 및 내진설계 규정에 따라 설계된 내진실험체 2개 그리고 내진성능향상을 위해 비내진실험체를 보강한 섬유보강실험체 4개 즉 총 8개에 대하여 유사동적실험을 수행하였다. 보강공법으로는 유리섬유 및 탄소섬유 보강공법을 사용하였으며, 실험변수로는 내진 및 비내진설계, 하중형식, 섬유보강유무로 하였다. 내진성능평가 방법은 소산에너지, 변위연성도 그리고 능력스펙트럼이 분석되었다. 실험결과로 유리 및 탄소섬유로 보강된 비내진실험체의 변위연성도는 KHC인공지진파에 대하여 7.7~8.7정도의 값으로서 충분한 내진성능을 확보하고 있는 것으로 평가되었다.
이 연구에서는 변위-기반성능설계 개념에 의해 기존 철근콘크리트 기둥에 대하여 스틸재킷 보강에 의한 내진 성능개선의 성능설계 방법을 제시하였다. 스틸재킷 보강된 철근콘크리트 기둥에 대한 설계 변위 추정을 위해 스틸재킷 보강된 철근콘크리트 부재의 비선형 층상화 세그먼트 해석 모델을 제시하고, 성능기반설계에 의한 성능개선설계를 위하여 목표성능변위 및 설계지진가속도 조건에 대해 직접 변위-기반 설계 방법 및 변위계수법에 의한 내진성능개선 설계 방법을 제시하였다. 적용 예에서 이 방법은 기존 철근콘크리트 기둥과 비교하여 성능개선설계 결과 보강 전에 비해 변위 연성비 및 변위성능에서 크게 개선된 성능설계 결과를 제공해 주었다.
In this paper, the impact on seismic performance of an economical effective technique for retrofitting reinforced concrete (RC) columns using high-strength steel strips under high axial compression ratios was presented. The experimental program included a series of cyclic loading tests on one nonretrofitted control specimen and three retrofitted specimens. The effects of the axial compression ratio and spacing of the steel strips on the cyclic behavior of the specimens were studied. Based on the test results, the failure modes, hysteretic characteristics, strength and stiffness degradation, displacement ductility, and energy dissipation capacity of the specimens were analyzed in-depth. The analysis showed that the transverse confinement provided by the high-strength steel strips could effectively delay and restrain diagonal crack development and improve the failure mode, which was flexural-shear failure controlled by flexural failure with better ductility. The specimens retrofitted using high-strength steel strips showed more satisfactory seismic performance than the control specimen. The seismic performance and deformation capacity of the retrofitted RC columns increased with decreasing axial compression ratio and steel strip spacing. Based on the test results, a hysteretic model for RC columns that considers the transverse confinement of high-strength steel strips was then established. The hysteretic model showed good agreement with the experimental results, which verified the effectiveness of the proposed hysteretic model. Therefore, the aforementioned analysis can be used for the design of retrofitted RC columns.
Xin Xu;Yun Zhou;Zhang Yan Chen;Da yang Wang;Ke Jiang;Song Wang
Earthquakes and Structures
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제26권5호
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pp.383-400
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2024
For a conventionally repaired frame-supported-transfer-slab (FSTS) reinforced concrete (RC) structure, both the transfer slab and the beam-to-column and transfer slab-to-column joints remain vulnerable to secondary earthquakes. Aimed at improving the seismic performance of a damaged FSTS RC structure, an innovative retrofitting scheme is proposed, which adopts the sector lead rubber dampers (SLRDs) at joints after the damaged FSTS RC structure is repaired by conventional approaches. In this paper, a series of quasi-static cyclic tests was conducted on a large-scale retrofitted FSTS RC structure. The seismic performance was evaluated and the key test results, including deformation characteristics, damage pattern, hysteretic behaviour, bearing capacity and strains on key components, were reported in detail. The test results indicated that the SLRDs started to dissipate energy under the service level earthquake, and thus prevented damages on the beam-to-column and transfer slab-to-column joints during the secondary earthquakes and shifted the plastic hinges away from the beam ends. The retrofitting scheme of using SLRDs also achieved the seismic design concept of 'strong joint, weak component'. The FSTS RC structure retrofitted by the SLRDs could recover more than 85% bearing capacity of its undamaged counterpart. The hysteresis curves were featured by the inverse "S" shape, indicating good bearing capacity and hysteresis performance. The deformation capacity of the damaged FSTS RC structure retrofitted by the SLRDs met the corresponding codified requirements for the case of the maximum considered earthquake, as set out in the Chinese seismic design code. The stability of the FSTS RC structure retrofitted by the SLRDs, which was revealed by the developed stains of the RC frame and transfer slab, was improved compared with the undamaged FSTS RC structure.
Recent earthquakes in California and Japan caused extensive damage to highway bridge structures. It is also thought that during probable earthquakes bridge structures in Korea could be failed due to the structural deficiencies, which were nonseismically designed and constructed before 1992. In these regards, innovative strengthening methods have been developed to repair reinforced concrete bridge columns, especially by glassfiber sheet bonding methods which are widely used today. The primary objective of this research is to investigate the seismic behavior of RC bridge columns retrofitted with composite straps and to propose pertinent guidelines of repair and rehabilitation method for earthquake resistant design procedure of RC bridges which are located in low or moderate seismicity regions. Six scaled-down concrete test specimens were made with test variables such as lap splice ratio, axial force ratio, confinement ratio, composite straps in the plastic hinge region. Pertinent design guidelines could be developed for the earthquake resistant design of RC bridge piers retrofitted with glassfibers in low or moderate seismic region.
In order to extend the life time of building and civil infra-structure, nowadays, patch type fibrous composite materials are widely used. Retrofitted concrete columns and beams gain the stiffness and strength, but they lose toughness and show brittle failure. Usually, the cracks of concrete structures are visible with naked eyes and the status of the structure in the life cycle is estimated with visible inspection. After retrofitting of the structure, crack visibility is blocked by retrofitted composite materials. Therefore, structural monitoring after retrofitting is indispensible and self diagnosis method with optical fiber sensor is very useful. In this paper, We try to detect peel out effect and find the strain difference between main structure and retrofitting patch material when they separate each other.
The Finite Element Method (FEM) was employed to demonstrate that accurate simulations of seismically repaired and retrofitted reinforced concrete shear walls can be achieved provided a good analysis program with comprehensive models for material and structural behaviour is used. Furthermore, the analysis tool should have the capability to retain residual damage experienced by the original structure and carry it forward in the repaired and retrofitted structure. The focus herein is to provide quick, simple, but reliable modelling procedures for repair and retrofitting strategies such as concrete replacement, addition of diagonal reinforcing bars, bolting of external steel plates, and bonding of external steel plates and fibre reinforced polymer sheets, thus illustrating versatility in the modelling. Slender, squat, and slender-squat shear walls were investigated. The modelling utilized simple rectangular membrane elements for the concrete, truss bar elements for the steel and FRP retrofitting materials, and bond-link elements for the bonding interface between steel or FRP to concrete. The analyses satisfactorily simulated seismic behaviour, including lateral load capacity, displacement capacity, energy dissipation, hysteretic response, and failure mode.
The objective of this research is to evaluate of seismic performance for reinforced concrete bridge piers with lap splices of longitudinal reinforcement steels using predicting of nonlinear hysteric behavior. For the purpose, enhanced analytical trilinear hystretic model has been proposed to simulate the force-displacement hysteretic curve of RC bridge piers under repeated reversal loads. The moment capacity and corresponding curvature in the plastic hinge have been determined, and the enhanced hysteretic behavior model by five different kinds of branches has been proposed for modeling the stiffness variation of RC section under cyclic loading. The strength and stiffness degradation index are introduced to compute the hysteretic curve for various confinement steel ratios, In addition, the modified curvature factor has been introduced to forecast of seismic performance of longitudinal steel lap spliced and retrofitted specimens. The results of this research will be useful to predict of seismic performance for longitudinal steel with lap spliced and its retrofitted specimens.
This paper presents an experimental investigation on the contribution of RCC strip in the in-filled RC frames. In this research, two frames were tested to study the behavior of retrofitted RC frame under cyclic loading. In the two frame, one was three bay four storey R.C frame with central bay brick infill with RCC strip in-between brick layers and the other was retrofitted frame with same stiffened brick work. Effective rehabilitation is required some times to strengthened the RC frames. Ferrocement concrete strengthening was used to retrofit the frame after the frame was partially collapsed. The main effects of the frames were investigated in terms of displacement, stiffness, ductility and energy dissipation capacity. Diagonal cracks in the infill bays were entirely eliminated by introducing two monolithic RCC strips. Thus more stability of the frame was obtained by providing RCC strips in the infill bays. Load carrying capacity of the frame was increased by enlarging the section in the retrofitted area.
This paper is a presentation of an experimental study about the elastic-partly plastic behavior of rectangular hollow steel pinned struts subjected to static cyclic axial loading and the evaluation of the compressive strength of retrofitted crooked struts. Retrofitting is achieved by welding stiffening plates along the webs of damaged struts. The material follows a quasi-kinematic hardening hysteresis path as observed from coupon tests. Test results are compared to those of an analytical model showing a good agreement for both standard and retrofitted struts. The comparison of different stiffener plate dimensions shows that more efficient strengthening is achieved by using long thin stiffeners rather than short thick ones.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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