The interfacial bond strength of partially encased composite (PEC) structure tends to 0, therefore, the cast-in-place concrete theoretically cannot embody better composite effect than the fabricated structure. A total of 12 specimens were designed and experimented to investigate the energy dissipation and damage of fabricated PEC beam through unidirectional cyclic loading test. Because the concrete on both sides of the web was relatively independent, some specimens showed obvious asymmetric concrete damage, which led to specimens bearing torsion effect at the later stage of loading. Based on the concept of the ideal elastoplastic model of uniaxial tensile steel and the principle of equivalent energy dissipation, the energy dissipation ductility coefficient is proposed, which can simultaneously reflect the deformability and bearing capacity. In view of the whole deformation of the beam, the calculation formula of energy dissipation is put forward, and the energy dissipation and its proportion of shear-bending region and pure bending region are calculated respectively. The energy dissipation efficiency of the pure bending region is significantly higher than that of the shear-bending region. The setting of the screw arbors is conducive to improving the energy dissipation capacity of the specimens. Under the condition of setting the screw arbors and meeting the reasonable shear span ratio, reducing the concrete pouring thickness can lighten the deadweight of the component and improve the comprehensive benefit, and will not have an adverse impact on the energy dissipation capacity of the beam. A damage model is proposed to quantify the damage changes of PEC beams under cyclic load, which can accurately reflect the load damage and deformation damage.
An experimental study was performed to investigate the seismic performance of steel reinforced concrete (SRC) special-shaped columns. For this purpose, 17 steel reinforced concrete special-shaped column specimens under low-cyclic reversed load were tested, load process and failure patterns of the specimens with different steel reinforcement were observed. The test results showed that the failure patterns of these columns include shear-diagonal compression failure, shear-bond failure, shear-flexure failure and flexural failure. The failure mechanisms and characteristics of SRC special-shaped columns were also analyzed. For different SRC special-shaped columns, based on the failure characteristics and mechanism observed from the test, formulas for calculating ultimate shear capacity in shear-diagonal compression failure and shear-bond failure under horizontal axis and oblique load were derived. The calculated results were compared with the test results. Both the theoretical analysis and the experimental results showed that, the shear capacity of T, L shaped columns under oblique load are larger than that under horizontal axis load, whereas the shear capacity of +-shaped columns under oblique load are less than that under horizontal axis load.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.3
no.3
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pp.139-147
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1999
Six reinforced concrete shear wall, constructured with fully rigid, slit, and infilled types, were tested under both vertical and cyclic loadings. Experimental programs were carried out to evaluate the seismic performance of such test specimens, such as the hysteretic behavior, the maximum horizontal strength, crack propagation, and ductility, under load reversals. All the specimens were modeled in one-third scale size. Based on the test results, the following conclusions can be made. For the diagonal reinforced slit and infilled shear wall specimens, it was found that the failure mode shows very effective crack control and crushing due to slippage prevention of boundary region and reduction of diagonal tension rathar than the brittle shear and diagonal tension failure. The ductility of specimens designed by the diagonal reinforcement for the slit and infilled shear wall was increased 1.72~1.81 times in comparison with the fully rigid shear wall frame. Maximum horizontal load-carrying capacity of specimens designed by the diagonal reinforcement ratio the slit and infilled shear wall was increased respectively by l.14 times and l.49 times in comparison with the standard fully rigid shear wall frame.
Six shear-critical square tubed steel reinforced concrete (TSRC) columns using the high-strength concrete ($f_{cu,150}=86.6MPa$) were tested under constant axial and lateral cyclic loads. The height-to-depth ratio of the short column specimens was specified as 2.6, and the axial load ratio and the number of shear studs on the steel shape were considered as two main parameters. The shear failure mode of short square TSRC columns was observed from the test. The steel tube with diagonal stiffener plates provided effective confinement to the concrete core, while welding shear studs on the steel section appeared not significantly enhancing the seismic behavior of short square TRSC columns. Specimens with higher axial load ratio showed higher lateral stiffness and shear strength but worse ductility. A modified ACI design method is proposed to calculate the nominal shear strength, which agrees well with the test database containing ten short square TSRC columns with shear failure mode from this study and other related literature.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.10
no.3
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pp.211-218
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2006
From the development of residential flat plate system, continuously bended shear reinforcement is developed for the prevention of punching shear. To know the punching shear capacity of developed shear reinforcement in slab-column joint, structural test is performed. The testing parameters are shear reinforcement types, such as no reinforcement, bended shear reinforcement, and head stud reinforcement. To verify the lateral capacity, cyclic load is applied under the constant vertical load condition. The results of tests are compared to as global displacement, slab-column joint strength. From the test results, the resisting capacity of developed shear reinforcement system has a good performance in the story drift ratio.
Laskar, Arghadeep;Zhong, Jianxia;Mo, Y.L.;Hsu, Thomas T.C.
Interaction and multiscale mechanics
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v.2
no.1
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pp.69-89
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2009
Reinforced and prestressed concrete (RC and PC) thin walls are crucial to the safety and serviceability of structures subjected to shear. The shear strengths of elements in walls depend strongly on the softening of concrete struts in the principal compression direction due to the principal tension in the perpendicular direction. The past three decades have seen a rapid development of knowledge in shear of reinforced concrete structures. Various rational models have been proposed that are based on the smeared-crack concept and can satisfy Navier's three principles of mechanics of materials (i.e., stress equilibrium, strain compatibility and constitutive laws). The Cyclic Softened Membrane Model (CSMM) is one such rational model developed at the University of Houston, which is being efficiently used to predict the behavior of RC/PC structures critical in shear. CSMM for RC has already been implemented into finite element framework of OpenSees (Fenves 2005) to come up with a finite element program called Simulation of Reinforced Concrete Structures (SRCS) (Zhong 2005, Mo et al. 2008). CSMM for PC is being currently implemented into SRCS to make the program applicable to reinforced as well as prestressed concrete. The generalized program is called Simulation of Concrete Structures (SCS). In this paper, the CSMM for RC/PC in material scale is first introduced. Basically, the constitutive relationships of the materials, including uniaxial constitutive relationship of concrete, uniaxial constitutive relationships of reinforcements embedded in concrete and constitutive relationship of concrete in shear, are determined by testing RC/PC full-scale panels in a Universal Panel Tester available at the University of Houston. The formulation in element scale is then derived, including equilibrium and compatibility equations, relationship between biaxial strains and uniaxial strains, material stiffness matrix and RC plane stress element. Finally the formulated results with RC/PC plane stress elements are implemented in structure scale into a finite element program based on the framework of OpenSees to predict the structural behavior of RC/PC thin-walled structures subjected to earthquake-type loading. The accuracy of the multiscale modeling technique is validated by comparing the simulated responses of RC shear walls subjected to reversed cyclic loading and shake table excitations with test data. The response of a post tensioned precast column under reversed cyclic loads has also been simulated to check the accuracy of SCS which is currently under development. This multiscale modeling technique greatly improves the simulation capability of RC thin-walled structures available to researchers and engineers.
To improve the brittle column behavior during seismic excitation, benefits of using steel fiber reinforced concrete in columns were investigated. For experimental study, eight specimens were used to evaluate the shear enhancement effect. The variables in this study were amount of shear reinforcement ratio (i.e., 0.26, 0.21 $\%$) and steel fiber volume fraction (i.e., 0.0, 1.0, 1.5, 2.0$\%$). The test results indicated that the maximum enhancement of shear capacity was shown in $1.5\%$ steel fiber content. In addition, to predict the maximum shear strength, equations of ACI 318-99, AIJ MB, NZS 3101, Hirosawa and Priestley were reviewed. From the parametric and regression study, modified Priestely equation was proposed by adding steel fiber effect.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2000.04a
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pp.527-532
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2000
Cracks in reinforced concrete members are important element in structural analysis and design. It is clear from the test results that shear strength of cracked member is remarkably degraded compared with uncracked one. However, considerable amount of shear resistance by such mechanisms as aggregate interlock and dowel action is still active. There are various approaches to shear transfer estimation including finite element analysis, fracture mechanics, upper bound theory of plasticity, etc., but working out comprehensive and consistent models and manageable equations is rather difficult and remains to be improved. Shear transfer problems under cyclic loading and effective compressive strength of cracked concrete have not been adequately investigated and need further systematic research.
Park Wan-Shin;Han Min-Ki;Kim Sun-Woo;Hwang Sun-Kyung;Yang Il-Seung;Yun Hyun-Do
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2005.05a
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pp.431-434
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2005
In the past decade, various experimental programmes were undertaken to address the lack of information on the interaction between steel coupling beams and reinforced concrete shear wall in a hybrid coupled shear wall system. In this paper, the seismic performance of steel coupling beam-wall connections in a hybrid coupled shear wall system is examined through results of an experimental research programme where three 2/3-scale specimens were tested under cyclic loading. The test variables included the reinforcement details that confer a ductile behaviour on the steel coupling beam-wall connection, i.e., the face bearing plates and the horizontal ties in the panel region of steel coupling beam-wall connections. Panel shear strength reflects enhancement achieved through mobilization of the reinforced concrete panel using face bearing plates and/or horizontal ties in the panel region of steel coupling beam-wall connections.
An experimental study of five full-scale coupling beam specimens has been conducted to investigate the seismic behavior of strengthened RC coupling beams by bolted side steel plates using a reversed cyclic loading procedure. The strengthened coupling beams are fabricated with different plate thicknesses and shear connector arrangements to study their respective effects on load-carrying capacity, strength retention, stiffness degradation, deformation capacity, and energy dissipation ability. The study revealed that putting shear connectors along the span of coupling beams produces no significant improvement to the structural performance of the strengthened beams. Translational and rotational partial interactions of the shear connectors that would weaken the load-carrying capacity of the steel plates were observed and measured. The hierarchy of failure of concrete, steel plates, and shear connectors was identified. Furthermore, detailed effects of plate buckling and various arrangements of shear connectors on the post-peak behavior of the strengthened beams are discussed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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