Due to the high compressive and tensile strength of ultra-high performance concrete (UHPC), UHPC used in steel concrete composite structures provided thinner concrete layer compared to ordinary concrete. This leaded to the headed stud shear connectors embedded in UHPC had a low aspect ratio. In order to systematic investigate the effect of headed stud with low aspect ratio on the structural behaviors of steel UHPC composite structure s this paper firstly carried out a test program consisted of twelve push out specimens. The effects of stud height, aspect ratio and reinforcement bars in UHPC on the structural behaviors of headed studs were investigated. The push out test results shows that the increasing of stud height did not obviously influence the structural behaviors of headed studs and the aspect ratio of 2.16 was proved enough to take full advantage of the headed stud strength. Based on the test results, the equation considering the contribution of weld collar was modified to predict the shear strength of headed stud embedded in UHPC. The modified equation could accurately predict the shear strength of headed stud by comparing with the experimental results. On the basis of push out test results, bending tests consisted of three steel UHPC composite slabs were conducted to investigate the effect of shear connection degree on the structural behaviors of composite slabs. The bending test results revealed that the shear connection degree had a significantly influence on the failure modes and ultimate resistance of composite slabs and composite slab with connection degree of 96% in s hear span exhibited a ductile failure accompanied by the tensile yield of steel plate and crushing of UHPC. Finally, analytical model based on the failure mode of composite slabs was proposed to predict the ultimate resistance of steel UHPC composite slabs with different shear connection degrees at the interface.
Solid piers with a rounded rectangular cross-section are widely used in railway bridges for high-speed trains in China. Compared to highway bridge piers, these railway bridge piers have a larger crosssection and less steel reinforcement. Existing material models cannot accurately predict the seismic behavior of this kind of railway bridge piers. This is because only a few parameters, such as axial load, longitudinal and transverse reinforcement, are taken into account. To enable a better understanding of the seismic behavior of this type of bridge pier, a simultaneous influence of the various parameters, i.e. ratio of height to thickness, axial load to concrete compressive strength ratio and longitudinal to transverse reinforcements, on the failure characteristics, hysteresis, skeleton curves, and displacement ductility were investigated. In total, nine model piers were tested under cyclic loading. The hysteretic response obtained from the experiments is compared with that obtained from numerical studies using existing material models. The experimental data shows that the hysteresis curves have significantly pinched characteristics that are associated with small longitudinal reinforcement ratios. The displacement ductility reduces with an increase in ratio of axial load to concrete compressive strength and longitudinal reinforcement ratio. The experimental results are largely in agreement with the numerical results obtained using Chang-Mander concrete model.
Pereira, Margot F.;De Nardin, Silvana;El Debs, Ana L.H.C.
Steel and Composite Structures
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v.20
no.6
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pp.1305-1322
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2016
This paper presents the results of experimental and numerical model analyses on partially encased composite columns under concentric loads. The main objective of this study is to evaluate the influence of replacing the conventional longitudinal and transverse steel bars by welded wire mesh on the structural behavior of these members under concentric loads. To achieve these goals experimental tests on four specimens of partially encased composite columns submitted to axial loading were performed and the results were promising in terms of replacing the traditional reinforcement by steel meshes. In addition, a numerical FE model was developed using the software DIANA$^{(R)}$ with FX+. The experimental results were used to validate the numerical model. Satisfactory agreement between experimental and numerical results was observed in both capacity and deformability of the composite columns. Despite of the simplifying assumptions of perfect bond between steel and concrete, the numerical model adequately represented the columns behavior. A finite element parametric study was performed and parameters including thickness of the steel profile and the concrete and steel strengths were evaluated. The parametrical study results found no significant changes in the partially encased columns behavior due to variations of the steel profile thickness or yield strength. However, significant changes in the post peak behavior were observed when using high strength concrete and these results suggest a change in the failure mode.
Jeon, Joong Kyu;Kim, Gyu Yong;Jeon, Chan Ki;Lee, Soo Choul
Journal of the Society of Disaster Information
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v.8
no.3
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pp.223-233
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2012
Steel fiber is high stiffness and large weight. So, Pumping hose to rupture of the safety management is difficult. Steel fiber caused by corrosion of the deterioration of durability and high-rebound losses are needed for the improvements. Thus, the revised regulations in 2009 by a steel fiber to reinforce other materials is possible. Variety of fiber reinforcement material for concrete review of applicability is needed. Steel fiber strength than the other fibers is large and by the geometry of the fibers are attached to improve performance. However, compared to steel fiber organic fibers and low modulus of elasticity and tensile strength of fiber and agglomeration occurs in the concrete to be used as reinforcement material is difficult. In this regard, the present study as a single object in the micro-fiber bouquet sharp entanglement through make muck attach surface area, distributed fibers from surfactant of the surface enhanced polyamide fibers, steel fiber and PP fiber reinforced concrete by comparing the scene to provide a basis for the use.
Park, Min-Ho;Kim, Ill-Soo;Lee, Jong-Pyo;Jin, Byeong-Ju;Kim, Do-Hyeong;Kim, In-Ju;Kim, Ji-Sun
Journal of Welding and Joining
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v.33
no.6
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pp.27-35
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2015
Laser welding sector in the automotive industry has been widely recognized as one of the most important bonding processes, such as parts welding. Efforts to improve productivity and weld quality have been progressing steadily. In addition, laser welding is suitable for welding process that can produce high-quality welds suitable for flexible production and small quantity batch productions. In order to ensure the rigidity of the material, high strength material are applied to more than 1 GPa class body parts and automotive bumper beams. However, not only the situation is that the trend of domestic research, but also development is based on product molding considering freedom of shape where reinforcement is applied to meet the safety regulations and high-speed crash performance, despite the use of high strength materials. The tendency for heat-affected zone (HAZ) softening phenomenon common in areas of laser welded high tensile steel welding confirmed the occurrence of weld softening effect according to the process parameters. Based on this, range of process parameters could be selected for ensuring weld quality.
This paper presents results from an analytical investigation of the behavior of steel reinforced concrete circular column sections with additional Glass Fiber Reinforced Polymers (GFRP) bars. The primary application of this composite section is to relocate the plastic hinge region from the column-footing joint where repair is difficult and expensive. Mainly, the study focuses on the development of the full nominal moment-axial load (M-P) interaction diagrams for hybrid concrete sections, reinforced with steel bars as primary reinforcement, and GFRP as auxiliary control bars. A large parametric study of circular steel reinforced concrete members were undertaken using a purpose-built MATLAB(c) code. The parameters considered were amount, location, dimensions and mechanical properties of steel, GFRP and concrete. The results indicate that the plastic hinge was indeed shifted to a less critical and congested region, thus facilitating cost-effective repair. Moreover, the reinforced concrete steel-GFRP section exhibited high strength and good ductility.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2008.04a
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pp.101-104
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2008
The cost of repairing the deterioration of concrete structures due to corrosion of the reinforcement steel has been the prominent figure in the maintenacne of the reinforced-concrete infrastructures. As an alternative material to steel reinforcement, the use of Fiber Reinforced Polymer (FRP) bar in concrete is being actively studied for the high resistance of chemical environment and high strength to weight ratio properties of FRP. However, there remain various aspects of FRP properties that still need to be studied before the standard design criteria can be established. One of the imminent issues is the bond between FRP and concrete. In this study, the bond-behavior of FRP bars in concrete is investigated via the pullout test with three varying parameters: surface condition of FRP bars, concrete compression strength, and cyclic loading patterns. As a result of experiment, the bond strength of GFRP increased with the concrete compression strength increasing and decreased with applying cyclic load.
Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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2023.05a
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pp.145-146
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2023
In this study, the effect of hybrid fiber reinforcement on the residual strength and impact resistance of high-strength cementitious composites exposed to high temperatures was investigated. A cementitious composites was manufactured in which 0.15 vol% of polypropylene fiber (PP) and 1.0 vol% of smooth steel fiber (SSF) were double-mixed, and a residual strength test was conducted while thermal stress was applied by heating test, and then a high-velocity impact test was performed. In the case of general cementitious composites, the rear surface is damaged due to explosion and low tensile strength during high temperature or impact, while hybrid fiber reinforced cementitious composites can repeatedly absorb and distribute stress until multiple fibers are damaged to suppress the propagation of impact and resistance to explosion. Therefore, this study analyzed the residual strength of cementitious composites exposed to high temperatures depending on whether hybrid fibers were mixed or not, and collected research data on fracture behavior through high-speed impact tests to evaluate impact resistance and mechanical properties.
In this article, the flexural and shear capacity of ultra-high-performance fiber-reinforced concrete beams (UHPFRC) using two kinds of rebars, including GFRP and steel rebars, are experimentally investigated. For this purpose, six UHPFRC beams (250 × 300 × 1650 mm) with three reinforcement ratios (ρ) of 0.64, 1.05, and 1.45 were constructed using 2% steel fibers by volume. Half of the specimens were made of UHPFRC reinforced with GFRP rebars, while the other half were reinforced with conventional steel rebars. All specimens were tested to failure in four-point bending. Both the load-deformation at mid-span and the failure pattern were studied. The results showed that utilizing GFRP bars increases the flexural strength of UHPFRC beams in comparison to those made of steel bars, but at the same time, it reduces the post-cracking strain hardening. Furthermore, by increasing the percentage of longitudinal bars, both the post-cracking strain hardening and load-bearing capacity increase. Comparing the experiment results with some of the available equations and provisions cited in the valid design codes reveals that some of the equations to predict the flexural strength of UHPFRC beams reinforced with conventional steel and GFRP bars are reasonably conservative, while Khalil and Tayfur model is un-conservative. This issue makes it essential to modify the presented equations in this research for predicting the flexural strength of UHPFRC beams using GFRP bars.
Recently, the high-strength concrete is increasingly used in the construction of reinforced concrete structures due to its benefits, but this use is influenced negatively on the local ductility of structural elements. The objective of this study is the prediction of a new approach to evaluate the curvature ductility factor of high strength concrete beams according to Eurocode 2. After the presentation of the Constitutive laws of materials and the evaluation method of curvature ductility according to the Eurocode 2, we conduct a parametric study on the factors influencing the curvature ductility of inflected sections. The calibrating of the obtained results allows predicting a very simple approach for estimating the curvature ductility factor. The proposed formula allows to calculate the curvature ductility factor of high strength concrete beams directly according to the concrete strength $f_{ck}$, the yield strength of steel $f_{yk}$ and the ratio of tension and compression reinforcements ${\rho}$ and ${\rho}^{\prime}$ respectively, this proposed formula is validated by theoretical and experimental results of different researchers.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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