In this studies, Dapped End Beams(DEB) having disturbed regions were designed by using strut tie model, and the main purpose of this paper is that whether T-headed bars and Steel fibers will be present or not. The ability of DEB with T-headed bars have a superior performance rather than others, such as improved ductility, larger energy adsorption and enhanced post-peak load carrying capability. The capacity of DEB with steel fibers also show increase of ductility, shear strength, fatigue strength and crack. Each DEB with both headed bars and steel fibers, headed bars, and steel fibers as a substitute reinforced steel in the disturbed regions and a DEB with only stirrup and tie reinforced steel were comparable. In contrast, the headed bar stirrups, the tie headed bars and the reinforced steel fibers did not lose their anchorage and hence were able to develop strain hardening and also served to delay buckling of the flexural compression steel. Excellent load-deflection predictions were obtained by increasing the tension stiffening effect to account for high load effects.
스트럿-타이 모델에서 절점 폭은 해석과 설계에서 중요하다. 그것은 트러스 유사 시스템에서 힘의 분포에 영향을 준다. 또한, 설계 코드를 만족시키기 위한 모든 스트럿 및 절점의 검증에도 영향을 미친다. 여기서 코드는 ACI-318 코드를 의미한다. 절점 폭을 결정하는 4가지 방법이 있다. 즉 1)유효 깊이를 보 높이의 0.9배로 가정하는 방법 2)모멘트 평형을 이용하는 방법 3)절점 폭을 380mm로 가정하는 방법 그리고 4)본 연구에서 제안된 방법이다. 106개의 파라미터 연구를 분석하였다. 그 결과 필요로 하는 총 강재량이 4가지 방법 모두 크게 차이가 나지 않기 때문에 가장 쉬운 방법으로 선택하는 것이 시간 절약 측면에서 좋을 것으로 판단된다.
International Journal of Concrete Structures and Materials
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제18권1E호
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pp.35-41
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2006
It is expected that recent development of mechanical models will soon supersede previous empirical methods of detailing. In this study, a mechanical model is proposed to analyze the behavior of the anchorage zone of prestressed concrete members. The main characteristics of the proposed model lies in its rational consideration of material properties such as concrete strength in biaxial stress state and that of local zone reinforced by spirals. The shear friction strength of concrete surrounding a spiral is also considered. The computational results of the proposed model as well as the existing Strut-and-Tie model(STM) and nonlinear finite element analysis are compared with experimental results. The results of the comparison revealed that the proposed model showed better prediction of the failure mode as well as the failure load. Additionally, the proposed model also explained the three-dimensional failure mechanism very well, while other methods based on two-dimensional analysis could not do so well.
Generally, structures are analyzed as continuum. However, sometimes it is more efficient to analyze structure as a discrete model rather than as a continuum model in case of the structure has complex shape or loading condition. This study, therefore, suggests an improved analysis discrete model, named Equivalent Truss Model (further as "ETM"), which can obtain similar results with analyzing continuums analysis. ETM adopts a lattice truss to compose the members of the model, and analyses the structures. As a consequence, the ETM produced the identical outcome with the continuums analysis in section force of different structures and loading conditions. Similar results have been shown in internal stress analysis as well. Make use of that ETM is discrete, fractural path of beam was analyzed by ETM and the result was reasonable.
Steel Plate Shear Walls (SPSWs) have been accepted widely as an effective lateral load resisting system. For seismic performance evaluation of a multi-story building with SPSWs, detailed finite element models or a strip model can be used to represent the SPSW components. However, such models often require significant effort for tall or medium height buildings. In order to simplify the analysis process, discrete elements for the framing members can be used. This paper presents development of a simplified equivalent braced model to study the behavior of the SPSWs. The proposed model is expected to facilitate a simplification to the structural modeling of large buildings with SPSWs in order to evaluate the seismic performance using regular structural analysis tools. It is observed that the proposed model can capture the global behavior of the structures quite accurately and potentially aid in the performance-based seismic design of SPSW buildings.
An experimental and numerical research was conducted to gain a deeper insight on the structural behaviour of deep-beams with indirect supports and to assess the size effects in the ultimate state behaviour. The experimental campaign focused on the influence of the reinforcement tie distribution height on the compression check of the support region and on the benefits of using unbonded prestressing steel. Three reduced scale specimens were tested and used to validate the results obtained with a nonlinear finite element model. As a good agreement could be found between the numerical and the experimental results, the numerical model was then further used to perform simulations in large scale deep-beams, with dimensions similar to the ones to be adopted in a practical case. Two sources of size effects were identified from the simulation results. Both sources are related to the concrete quasi-brittle behaviour and are responsible for increasing failure brittleness with increasing structural size. While in the laboratory models failure occurred both in the experimental tests as well as in the numerical simulations after reinforcement yielding, the numerically analysed large scale models exhibited shear failures with reinforcement still operating in the elastic range.
Topology optimization of steel and concrete composite based on truss-like material model is studied in this paper. First, the initial design domain is filled with concrete, and the steel is distributed in it. The problem of topology optimization is to minimize the volume of steel material and solved by full stress method. Then the optimized steel and concrete composite truss-like continuum is obtained. Finally, the distribution of steel material is determined based on the optimized truss-like continuum. Several numerical results indicate the numerical instability and rough boundary are settled. And more details of manufacture and construction can be presented based on the truss-like material model. Hence, the truss-like material model of steel and concrete is efficient to establish the distribution of steel material in concrete.
Stress Path Search Model of Evolutionary Structural Successive Optimization (SPSMESO) using Triangular Irregular Network(TIN) was developed for improving over burden at initial design of ESO and strict stress direction of strut-and-tie model and truss model. TIN was applied for discretizing structures in flexible stress path and segments of TIN was analyzed as one-dimensional line element for calculating stress. Finally, stress path was searched using ESO algorithm. SPSMESO was efficient to express the direction of stress for 2D structure and time saving.
High Strength steel reinforced Reactive Powder Concrete (RPC) Beam is a new type of beams which has evident advantages than the conventional concrete beams. However, there is limited research on the shear bearing capacity of high-strength steel reinforced RPC structures, and there is a lack of theoretical support for structural design. In order to promote the application of high-strength steel reinforced RPC structures in engineering, it is necessary to select a shear model and derive applicable calculation methods. By considering the shear span ratio, steel fiber volume ratio, longitudinal reinforcement ratio, stirrup ratio, section shape, horizontal web reinforcement ratio, stirrup configuration angle and other variables in the shear test of 32 high-strength steel reinforced RPC beams, the applicability of three theoretical methods to the shear bearing capacity of high-strength steel reinforced RPC beams was explored. The plasticity theory adopts the RPC200 biaxial failure criterion, establishes an equilibrium equation based on the principle of virtual work, and derives the calculation formula for the shear bearing capacity of high-strength steel reinforced RPC beams; Based on the Strut and Tie Theory, considering the softening phenomenon of RPC, a failure criterion is established, and the balance equation and deformation coordination condition of the combined force are combined to derive the calculation formula for the shear bearing capacity of high-strength reinforced RPC beams; Based on the Rankine theory and Rankine failure criterion, taking into account the influence of size effects, a calculation formula for the shear bearing capacity of high-strength reinforced RPC beams is derived. Experimental data is used for verification, and the results are in good agreement with a small coefficient of variation.
A simplified method, developed from the softened strut-and-tie model, for determining the mid-span deflection of deep beams at ultimate state is proposed. The mid-span deflection and shear strength predictions of the proposed model are compared with the experimental data collected from 70 simply supported reinforced concrete deep beams, loaded with concentrated loads located at a distance a from an end reaction. The comparison shows that the proposed model can accurately predict the mid-span deflection and shear strength of deep beams with different shear span-to-depth ratios, different concrete strengths, and different horizontal and vertical hoops.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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