A 3-node 3D co-rotational beam element using vectorial rotational variables is employed to consider the geometric nonlinearity in 3D space. To account for shape versatility and reinforced concrete cross-sections, fibre model has been derived and conducted. Numerical integration over the cross-section is performed, considering both normal and shear stresses. In addition, the derivations associated with material nonlinearity are given in terms of elasto-plastic incremental stress-strain relationship for both steel and concrete. Steel reinforcement is treated as elasto-plastic material with Von Mises yield criterion. Compressive concrete behaviour is described by Modified Kent and Park model, while tensile stiffening effect is taken into account as well. Through several numerical examples, it is shown that the proposed 3D co-rotational beam element with fibre model can be used to simulate steel and reinforced concrete framed structures with satisfactory accuracy and efficiency.
In this study experimental result of a total of eight SCC and FRSCC slabs with the same cross-section were monitored for up to 240 days to measure the time-dependent development of cracking and deformations under service loads are presented. For this purpose, four SCC mixes are considered in the test program. This study aimed to compare SCC and FRSCC experimental results with conventional concrete experimental results. The steel strains within the high moment regions, the concrete surface strains at the tensile steel level, deflection at the mid-span, crack widths and crack spacing were recorded throughout the testing period. Experimental results show that hybrid fibre reinforced SCC slabs demonstrated minimum instantaneous and time-dependent crack widths and steel fibre reinforced SCC slabs presented minimum final deflection.
An experimental investigation on the behaviour of geopolymer composite concrete beams reinforced with conventional steel bars and various types of fibres namely steel, polypropylene and glass in different volume fractions under flexural loading is presented in this paper. The cross sectional dimensions and the span of the beams were same for all the beams. The first crack load, ultimate load and the loaddeflection response at various stages of loading were evaluated experimentally. The details of the finite element analysis using "ANSYS 10.0" program to predict the load-deflection behavior of geopolymer composite reinforced concrete beams on significant stages of loading are also presented. Nonlinear finite element analysis has been performed and a comparison between the results obtained from finite element analysis (FEA) and experiments were made. Analytical results obtained using ANSYS were also compared with the calculations based on theory and presented.
Chalioris, Constantin E.;Panagiotopoulos, Thomas A.
Computers and Concrete
/
v.22
no.1
/
pp.11-25
/
2018
A numerical approach for the evaluation of the flexural response of Steel Fibrous Concrete (SFC) cross-sections with arbitrary geometry, with or without conventional steel longitudinal reinforcing bars is proposed. Resisting bending moment versus curvature curves are calculated using verified non-linear constitutive stress-strain relationships for the SFC under compression and tension which include post-peak and post-cracking softening parts. A new compressive stress-strain model for SFC is employed that has been derived from test data of 125 stress-strain curves and 257 strength values providing the overall compressive behaviour of various SFC mixtures. The proposed sectional analysis is verified using existing experimental data of 42 SFC beams, and it predicts the flexural capacity and the curvature ductility of SFC members reasonably well. The developed approach also provides rational and more accurate compressive and tensile stress-strain curves along with bending moment versus curvature curves with regards to the predictions of relevant existing models.
Banjara, Nawal Kishor;Sasmal, Saptarshi;Srinivas, V.
Smart Structures and Systems
/
v.23
no.2
/
pp.173-184
/
2019
The main objective of this study is to evaluate the true fracture energy and monitor the damage progression in steel fibre reinforced concrete (SFRC) specimens using acoustic emission (AE) features. Four point bending test is carried out using pre-notched plain and fibre reinforced (0.5% and 1% volume fraction) - concrete under monotonic loading. AE sensors are affixed at different locations of the specimens and AE parameters such as rise time, AE energy, hits, counts, amplitude and duration etc. are obtained. Using the captured and processed AE event data, fracture process zone is identified and the true fracture energy is evaluated. The AE data is also employed for tracing the damage progression in plain and fibre reinforced concrete, using both parametric- and signal- based techniques. Hilbert - Huang transform (HHT) is used in signal based processing for evaluating instantaneous frequency of the acoustic events. It is found that the appropriately processed and carefully analyzed acoustic data is capable of providing vital information on progression of damage on different types of concrete.
This work features the outcomes of an empirical investigation into the characteristics of steel reinforced grout (SRG) composite - concrete interfaces. The parameters varied were loading rate, densities of steel fibres and types of load displacement responses or measurements (slip and machine grips). The following observations and results were derived from standard single-lap shear tests. Interfacial debonding of SRG - concrete joints is a function of both fracture of matrix along the bond interface and slippage of fibre. A change in the loading rate results in a variation in peak load (Pmax) and the correlative stress (σmax), slip and machine grips readings at measured peak load. Further analysis of load responses revealed that the behaviour of load responses is shaped by loading rate, fibre density as well as load response measurement variable. Notably, the out-of-plane displacement at peak load increased with increments in load rates and were independent of specimen fibre densities.
A study on the behaviour of fibre reinforced concrete deep beams with and without web openings is carried out using nonlinear finite element analysis. Eight node isoparametric plane stress elements are employed to model the fibre reinforced concrete materials. Steel bars are treated using a compatible three node truss elements. The constitutive equations for fibre reinforced concrete materials take into account the softening effect of co-existing shear strains. Element stiffness at each step is formulated based on the tangent modulus at the current level of principal strains. Transformation between principal directions and global coordinate system is imposed. Comparison of analytical results with experimental values indicates reasonably good agreement. The proposed numerical model can be used to study the behaviour of this composite structures of practically any geometries.
Barros, Joaquim A.O.;Lourenco, Lucio A.P.;Soltanzadeh, Fatemeh;Taheri, Mahsa
Advances in concrete construction
/
v.1
no.1
/
pp.1-27
/
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.
To calculate the shear capacity of concrete beams reinforced with fibre-reinforced polymer (FRP), current shear design provisions use slightly modified versions of existing semi-empirical shear design equations that were primarily derived from experimental data generated on concrete beams having steel reinforcement. However, FRP materials have different mechanical properties and mode of failure than steel, and extending existing shear design equations for steel reinforced beams to cover concrete beams reinforced with FRP is questionable. This paper investigates the feasibility of using artificial neural networks (ANNs) to estimate the nominal shear capacity, Vn of concrete beams reinforced with FRP bars. Experimental data on 150 FRP-reinforced beams were retrieved from published literature. The resulting database was used to evaluate the validity of several existing shear design methods for FRP reinforced beams, namely the ACI 440-03, CSA S806-02, JSCE-97, and ISIS Canada-01. The database was also used to develop an ANN model to predict the shear capacity of FRP reinforced concrete beams. Results show that current guidelines are either inadequate or very conservative in estimating the shear strength of FRP reinforced concrete beams. Based on ANN predictions, modified equations are proposed for the shear design of FRP reinforced concrete beams and proved to be more accurate than existing equations.
Novel steel fibre reinforced ultra-lightweight cement composite (ULCC) with compressive strength of 87.3MPa and density of $1649kg/m^3$ was developed for the flat slabs in civil buildings. This paper investigated structural behaviours of ULCC flat slabs according to a 4-specimen test program under concentrated loading and some reported test results. The investigated governing parameters on the structural behaviours of the ULCC slabs include volume fraction of the steel fibre and the patch loading area. The test results revealed that ULCC flat slabs with and without flexure reinforcement failed in different failure mode, and an increase in volume fraction of the steel fibre and loading area led to an increase in flexural resistance for the ULCC slabs without flexural reinforcement. Based on the experiment results, the analytical models were developed and also validated. The validations showed that the analytical models developed in this paper could predict the ultimate strength of the ULCC flat slabs with and without flexure reinforcement reasonably well.
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.