Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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2003.09a
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pp.133-140
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2003
The objective of this study is to clarify the seismic capacity and the characteristics in the hysteretic behavior of RC structures with non-seismic detailing. Interior and exterior beam-column subassemblages were selected from a ten-story RC building and six 1/3-scale specimens were constructed with three variables; (1) with and without slab, (2) with and without hoop bars in the Joint region, (3) upward and downward direction of anchorage for the bottom bar in beams of exterior beam-column subassemblage. The test results have shown; (1) in case of interior beam-column subassemblage, there is no almost difference between nonseismic and seismic details in the strength and ductility capacity; (2) the Korean practice of anchorage (downward and 25 $d_{b}$ anchorage length) in the exterior Joint caused the 10%~20% reduction of strength and 27% reduction of ductility iii comparison with tile case of seismic details; and the existence of hoop bars in the joint region shows no effect in shear strain.n.
An experimental study was performed on the Pull-out behavior of 90-deg standard hooks from the exterior beam-column connections. the effects of the number of hooked bars and fiber reinforcement of the joint area were investigated with the following conclusions : (1) Under the pull-out action of hooked bars. the damage and cracking of joint area the number of hooks pulling out from a joint increases; (2) Substitution of the transverse column (confining) reinforcement with steel fibers at the joint region effectively reduces the extent of cracking in exterior joints caused by the pull-out of hooked bars; (3) The pull-out strength and post-peak ductility of hooked bars are adversely influenced by the increase in number of hooks pulling out from an exterior joint. Current hooked bar anchorage design guidelines may be improved by considering the effect of the number of hooked bars on anchorage conditions at the exterior joints; and (4) The strength and ductility of hooked bars under pull-out forces are positively influenced by substituting the conventional confining reinforcement of exterior joints with steel fibers . The application of steel fibers to the exterior joints is an effective technique for improving the anchorage conditions of hooked bars, and also for reducing the congestion of reinforcement in the beam-column connections.
Beam-column joints are a critical component of reinforced concrete frame structures. They are responsible for transferring forces between adjoining beams and columns while limiting story drifts and maintaining structural integrity. During severe loading, beam-column joints deform significantly, affecting, and sometimes governing, the overall response of frame structures. While most failure modes for beam and column elements are commonly considered in plastic-hinge-based global frame analyses, the beam-column joint failure modes, such as concrete shear and reinforcement bond slip, are frequently omitted. One reason for this is the dearth of published guidance on what type of hinges to use, how to derive the joint hinge properties, and where to place these hinges. Many beam-column joint models are available in literature but their adoption by practicing structural engineers has been limited due to their complex nature and lack of practical application tools. The objective of this study is to provide a comparative review of the available beam-column joint models and present a practical joint modeling approach for integration into commonly used global frame analysis software. The presented modeling approach uses rotational spring models and is capable of modeling both interior and exterior joints with or without transverse reinforcement. A spreadsheet tool is also developed to execute the mathematical calculations and derive the shear stress-strain and moment-rotation curves ready for inputting into the global frame analysis. The application of the approach is presented by modeling a beam column joint specimen which was tested experimentally. Important modeling considerations are also presented to assist practitioners in properly modeling beam-column joints in frame analyses.
Yun Young Mook;Kim Byung Hun;Lee Won Seok;Shin Hyo Jeong
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2005.05a
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pp.183-186
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2005
The Current design procedures of ACI 318-02 and CEB-FIP for the exterior beam-column joints do not provide engineers with a clear understanding of the physical behavior of the beam-column joints. In this paper, the failure strengths of the exterior beam-column joint specimens tested to failure were evaluated using the approach implementing 3-dimensional strut-tie models, design criteria of ACI 318-02, ACI-ASCE committee 352 and Park and paulay, and softened strut-tie model approach. The analysis results obtained from the 3-dimensional strut-tie models were compared with those obtained from the other approaches, and the validity of the approach implementing 3-dimensional strut-tie models were examined.
Attempts at improving beam-column joint performance has resulted in non-conventional ways of reinforcement such as the use of the crossed inclined bars in the joint area. Despite the wide accumulation of test data, the influence of the crossed inclined bars on the shear strength of the cyclically loaded exterior beam-column joints has not yet been quantified and incorporated into code recommendations. In this study, the investigation of joints has been pursued on two different fronts. In the first approach, the parameters that influence the behaviour of the cyclically loaded beam-column joints are investigated. Several parametric studies are carried out to explore the shear resisting mechanisms of cyclically loaded beam-column joints using an experimental database consisting of a large number of joint tests. In the second approach, the mechanical behaviour of joints is investigated and the equations for the principal tensile strain and the average shear stress are derived from joint mechanics. It is apparent that the predictions of these two approaches agree well with each other. A design equation that predicts the shear strength of the cyclically loaded exterior beam-column joints is proposed. The design equation proposed has three major differences from the previously suggested design equations. First, the influence of the bond conditions on the joint shear strength is considered. Second, the equation takes the influence of the shear transfer mechanisms of the crossed inclined bars into account and, third, the equation is applicable on joints with high concrete cylinder strength. The proposed equation is compared with the predictions of the other design equations. It is apparent that the proposed design equation predicts the joint shear strength accurately and is an improvement on the existing code recommendations.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.2
no.3
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pp.188-193
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1998
An experimental study was performed on the pull-out behavior of 90-deg standard hooks from exterior beam-column connections. The effects of lateral confinement and fiber reinforcement of joint area were investigated. It was concluded ; (1) Substitution of the transverse column (confining) reinforcement with steel fibers at the joint region effectively reduces the extent of cracking in exterior joints caused by pull-out of hooked bars; and (2) The strength and ductility of hooked bars under pull-out forces are positively influenced by substituting the conventional confining reinforcement of exterior joints with steel fibers. Application of steel fibers to exterior joints seems to be an effective technique for improving the anchorage conditions of hooked bars, and also for reducing the congestion of reinforcement in exterior beam-column connections.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.23
no.5
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pp.249-259
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2019
To study the seismic resistance of the shear capacity of the RC beam-column joints of two-story and four-story RC buildings, sample buildings are designed with ordinary moment resisting frame. For the shear capacity of joints, the equations of FEMA 356 and NZ seismic assessment are selected and compared. For comparison, one group of buildings is designed only for gravity loads and the other group is designed for seismic and gravity loads. For 16 cases of the designed buildings, seismic performance point is evaluated through push-over analysis and the capacity of joint shear strength is checked. Not only for the gravity designed buildings but also for seismic designed buildings, the demand of joint shear is exceeding the capacity at exterior joints. However, for interior joint, the demand of joint shear exceeds the capacity only for one case. At exterior joints, the axial load stress ratio is lower than 0.21 for gravity designed buildings and 0.13 for seismic designed buildings.
Beam-column joints are recognized as one of the most critical and vulnerable zones of a Reinforced Concrete (RC) moment resisting structure subjected to seismic loads. The performance of the deficient beam-column joints can be improved by retrofitting these joints by jacketing them with varied materials like concrete, steel, FRP and ferrocement. In the present study strength behavior of RCC exterior beam-column joints, initially loaded to a prefixed percentage of the ultimate load, and retrofitted using ferrocement jacketing using two different wrapping schemes has been studied and presented. In retrofitting scheme, RS-I, wire mesh is provided in L shape at top and at bottom of the beam-column joint, whereas, in scheme RS-II along with wire mesh in L shape at top and bottom wire mesh is also provided diagonally to the joint. The results of these retrofitted beam-column joints have been compared with those of the controlled joint specimens. The results show an improvement in the ultimate load carrying capacity and yield load of the retrofitted specimens. However, no improvement in the ductility and energy absorption has been observed.
An extended parametric study based on nonlinear finite element analyses is performed to assess the key factors affecting the shear behaviour of exterior beam-column joints of unbraced reinforced concrete frames. Extensive results are presented, the major conclusion being that the few shear behaviour models for exterior reinforced concrete beam-column joints available in the literature do not properly account for some of the most influential factors. The present results are also compared with recently published results for interior joints, showing that while some factors have a similar influence on interior and exterior joints others are relevant for only one of these types of joints. This also confirms, numerically, that some resisting mechanisms of exterior joints differ from those of interior joints.
Halahla, Abdulsamee M.;Rahman, Muhammad K.;Al-Gadhib, Ali H.;Al-Osta, Mohammed A.;Baluch, Mohammed H.
Earthquakes and Structures
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v.17
no.4
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pp.337-354
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2019
This paper presents the results of experimental and numerical studies conducted to investigate the behavior of exterior reinforced concrete beam column joints (BCJ) strengthened by using carbon fiber reinforced polymer (CFRP) sheets. Twelve reinforced concrete beam-column joints (BCJ) were tested in an experimental program by simulating the joints in seismically deficient old buildings. One group of BCJs was designed to fail in flexure at the BCJ interface, and the second group was designed to ensure joint shear failure. One specimen in each set was -retrofitted with CFRP sheet wrapped diagonally around the joint. The specimens were subjected to both monotonic and cyclic loading up to failure. 3D finite element simulation of the BCJs tested in the experimental program was carried out using the software ABAQUS, adopting the damage plasticity model (CDP) for concrete. The experimental results showed that retrofitting of the shear deficient, BCJs by CFRP sheets enhanced the strength and ductility and the failure mode changed from shear failure in the joints to the desired flexural failure in the beam segment. The FE simulation of BCJs showed a good agreement with the experimental results, which indicated that the CDP model could be used to model the problems of the monotonic and cyclic loading of beam-column reinforced concrete joints.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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