The use of reinforced concrete (RC) shear walls (SW) as an efficient lateral load-carrying system has gained recent attention. However, creating openings in RC shear walls is unavoidable due to architectural requirements. This reduces the walls' strength and stiffness, resulting in the development of wall piers. In this study, the cyclic behavior of RC shear walls with openings, reinforced with carbon fiber reinforced polymer (CFRP) sheets in various patterns, was numerically investigated. Finite element analysis (FEA) using ABAQUS software was employed. Additionally, the retrofitting of sub-standard buildings (5, 10, and 15-story structures) designed based on the old and new versions of the Iranian Code of Practice for Seismic-Resistant Structures was evaluated. Nonlinear static analyses, specifically pushover analyses, were conducted on the structures. The best pattern of CFRP wrapping was determined and utilized for retrofitting the sub-standard structures. Various structural parameters, such as load-carrying capacity, ductility, stress contours, and tension damage contours, were compared to assess the efficiency of the retrofit solution. The results indicated that the load-carrying capacity of the sub-standard structures was lower than that of standard ones by 57%, 69%, and 67% for 5, 10, and 15-story buildings, respectively. However, the retrofit solution utilizing CFRP showed promising results, enhancing the capacity by 10-25%. The retrofitted structures demonstrated increased yield strength, ultimate strength, and ductility through CFRP wrapping and effectively prevented wall slipping.
This paper presents an experimental and analytical investigation on the behavior of a U-shaped girder subjected to operation, cracking and ultimate loads. A full-scale destructive test was conducted on a U-shaped girder to study the cracking process, load-carrying capacity, failure mechanism and load-deformation relationships. Accordingly, the tested U-shaped girder was modeled using ANSYS and a non-linear element analysis was conducted. The investigation shows that the U-shaped girder meets the specified requirements of vertical stiffness, cracking and ultimate load capacity. Unfavorable torsional effect is tolerable during operation. However, compared with box girders, the U-shaped girder has a more transverse mechanical effect and longitudinal cracks are apt to occur in the bottom slab.
Lee, Hee-Kyoung;Kim, Sung-Chul;Yoo, Seong-Hoon;Kim, Joong-Koo;Chung, Lan
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1997.10a
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pp.679-684
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1997
In this study, compressive strengths of reinforced concrete compression members rehabilitated with C.F.L. were analyzed from the test. Test parameters are spacing, spliced length, and section area of rehabilitation material. Displacement, failure load were measured during test. The failure mode and ultimate load were analyzed from these measured data. Test result shows that closer spacing of C.F.L. is more effective. strengthening with 1-ply C.F.L. is more effective than that of specimen with 2-ply C.F.L. The compressive capacity of specimen spliced ($\pi$.D)/2 shows almost similar strength to that of non-spliced specimen. The ultimate load carrying capacity of specimen strengthened with C.F.L. is increased to 1.11~1.68 times of that of non-rehabilitation specimen.
The geogrid encased stone column (GESC) system, which increases the confinement effect, has been developed to improve the load carrying capacity of stone columns. The resonable design method for calculating the geogrid ring tension force and ultimate bearing capacity that can be applied to the design of GESC is proposed. In order to calculate design procedure for GESC, two ultimate bearing capacities were compared. One is the ultimate bearing capacity measured using data of the field loading test in light railway site and the other is the ultimate bearing capacity using suggested design procedure of GESC. The results indicated that design method of GESC higher ultimate bearing capacities compared with field loading test.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2001.04a
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pp.275-282
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2001
In this paper, nonlinear analyses of RC (Reinforced Concrete) columns are conducted, and an improved criterion to estimate the design load carrying capacity of slender RC columns is proposed. To simulate the material nonlinearty including the cracking of concrete, the layer model is adopted, and the initial stress matrix is considered for the simulation of P- effect. After correlation studies with previous numerical results to verify the efficiency of the developed numerical model, many parameter studies are followed, and a regression formula which can give more exact resisting capacity of slender RC columns is introduced on the basis of the obtained numerical results.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.41
no.6
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pp.56-64
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2004
Several types of steel structures which are employed in offshore petroleum activities are constructed with tubular members. These structures are usually subjected to various types of loads such as normal functional loads and environmental loads. Furthermore, accidental loads may also act on the leg or bracing members due to supply boat collisions and objects droppings from platform decks. The extent of damage caused by these loads ranges from total collapse of the structure to small damage which may not have serious consequence at the time of accident. To make optimal design decisions regarding structural safety and economical efficiency, it is very important to be able to assess the influence of damages on the performance of damaged structural members. In the End report, a series of calculations is performed to study the effects of different parameters on the load carrying capacity of such damaged members under pure bending. And the results of analysis are compared with experiment results.
This paper presents the results of a series of tests carried out on hollow and concrete-filled coldformed steel sections subjected to axial and bending forces. The effects of eccentricity ratio and strength of in-fill on the behaviour of these sections were studied. A total of forty-eight medium sized columns and six beams were tested to failure. Extensive measurements of material properties, strains, axial shortening and lateral deflection were carried out. Interaction of local and overall buckling was observed in the tests. Failure mode observations were local buckling coupled with overall buckling. A description of the specially fabricated end fixtures for applying eccentric loading to the columns and to simulate pinned end condition is also presented. The experimental results of hollow columns are compared with the existing Indian, British and American codes of practice and the results of concrete-filled columns are compared with EC4 recommendations. It is seen that in the case of hollow columns predictions based on British and American codes of practice and in the case of concrete-filled columns predictions based on EC4 recommendations agree reasonably well with the experimental results. From the experiments it is seen that the provision of in-fill substantially increases the ultimate load carrying capacity of the order of one and a half to two times and the increase in strength of the in-filled concrete from a low grade concrete of compressive strength 24.94 MPa to a high grade concrete of compressive strength 33.26 MPa increases the ultimate load carrying capacity by one and a half times irrespective of the eccentricity of loading.
Concrete filled steel tube column has a large load carrying capacity through its steel and concrete interaction which makes it useful in construction. However, it has not been used often in a practical construction field. This is partly due to the non-destructive inspection method for concrete filling which has yet to be established. Furthermore, there are the lack of test data and a practical method in evaluating the ultimate load carrying capacity of concrete filled steel tube column. This paper will attempt to predict the ultimate strength of short concrete filled square tubular steel columns through conducting several tests. To accumulate the new test data on concrete filled steel tube columns, a total of 42 specimens of steel tubular columns were monotonically tested under concentric axial force, having the slenderness ratio(${\lambda}=10,\;15,\;20$), width-thickness ratio(d/t=25.0, 33.3) and concrete strengths($F_{c}=210,\;240,\;270kg/cm^{2}$). The hollow sections and concrete filled steel columns were compared to check the lateral confinded effects by steel tube. Through these test results, we propose a coefficient k=3.64 for the strength evaluation formula(10) of concrte filled tubular steel short columns.
In this study, experimental, numerical, and analytical approaches were carried out to evaluate the behavior and prestressing effect of prestressed composite beam by external tendon and cover plate. Behavior of prestressed composite beam, load-carrying capacity, effects of prestressing, and ultimate strength were estimated. The contribution of the section increase of the prestressing method using tendon was less than the prestressing method using cover plate. In accordance with numerical and analytical approaches, the ultimate strength of the prestressed composite beam is shown to be the same value because strength is determined according to the plastic resistance moment and the plastic neutral axis; however, both plastic resistance moment and neutral axis are not affected by prestressing force but affected by sectional stiffness of the prestressing member. Based on these approaches, we concluded that the prestressing method using tendon can be useful in applications without an increase in self-weight, and the prestressing method using high-strength cover plate can be applied to reduce the deflection of the composite beam. The prestressing method using high-strength cover plate can also be used to induce prestress of the composite beam in the case of a large deflection due to a smaller sectional stiffness of the composite beam.
The frame structures investigated in this paper is composed of Concrete encased columns with L-shaped steel section and steel beams. The seismic behavior of this structural system is studied through experimental and numerical studies. A 2-bay, 3-story and 1/3 scaled frame specimen is tested under constant axial loading and cyclic lateral loading applied on the column top. The load-displacement hysteretic loops, ductility, energy dissipation, stiffness and strength degradation are investigated. A typical failure mode is observed in the test, and the experimental results show that this type of framed structure exhibit a high strength with good ductility and energy dissipation capacity. Furthermore, finite element analysis software Perform-3D was conducted to simulate the behavior of the frame. The calculating results agreed with the test ones well. Further analysis is conducted to investigate the effects of parameters including concrete strength, column axial compressive force and steel ratio on the seismic performance indexes, such as the elastic stiffness, the maximum strength, the ductility coefficient, the strength and stiffness degradation, and the equivalent viscous damping ratio. It can be concluded that with the axial compression ratio increasing, the load carrying capacity and ductility decreased. The load carrying capacity and ductility increased when increasing the steel ratio. Increasing the concrete grade can improve the ultimate bearing capacity of the structure, but the ductility of structure decreases slightly.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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