This paper shows the simplified equation to predict the ultimate moment capacity and corresponding rod stress in reinforced concrete beam with external post-tensioning rods. Because the stress of external post-tensioning rod depends on the beam deflection, the previous analytical model for post-tensioned beams requires a tedious iteration process. Also, the stress equations in ACI code or other researchers' models are suitable only for internal tendons in concrete beams. In this study, given the lack of analytical approaches to predict the nominal stress of the external unbonded rod, a simple and robust equation has been proposed for externally post-tensioned concrete beams. It is concluded that the proposed equation predicted the stress of external steel rods in post-tensioned concrete beams reasonably well.
A method for computing the elastic buckling prestressing force of a post-tensioned composite steel-concrete tee-beam is presented. The method is based on a virtual work formulation, and incorporates the restraint provided by the concrete slab to the buckling displacements of the steel beam. The distortional buckling solutions are shown to be given by a quadratic equation. The application of the analysis to calculation buckling strengths is given, based on codified rules for beam-columns. Conclusions are then drawn on the importance of distortional buckling when a post-tensioned composite beam is stressed during jacking.
A precast concrete beam which is larger than the limits of domestic transportation regulation in weight, length, and volume is divided into three parts, transported separately, and erected with a composite beam by post-tensioning in site. Shear tests are performed on the post-tensioned composite segmental beam models with 1/2 scale. The jacking force and the ratio of area of shear key to beam section are major experimental variables. Nine shear strength are resulted from the tests with two variables. Rational equation for estimation of shear strength are obtained from the regression analysis on test results.
이 연구는 포스트텐션 콘크리트 부재의 화재에 대한 구조성능 평가기술을 개발하기 위하여, 고온에 노출된 포스트텐션 보와 슬래브 부재의 구조특성과 평가기법을 내화 실험을 통하여 연구하였다. 내화 실험 시 가열은 전기로를 사용하였으며 수열온도를 $400^{\circ}C$, $600^{\circ}C$, $800^{\circ}C$로 하였다. 이 연구로부터 고온을 받는 강연선은 응력 이완이 발생되고, 냉각되면서 긴장력의 일부 복원이 나타나는 것을 알 수 있었다. 포스트텐션 보와 슬래브 실험체가 각각 목표온도 도달 후 4시간 경과 시 포스트텐션 부재의 강연선의 잔존 긴장력을 살펴보면, 포스트텐션 보는 $400^{\circ}C$에서는 70%, $600^{\circ}C$에서는 10%, $800^{\circ}C$에서는 2%정도로 볼 수 있으며, 포스트텐션 슬래브는 $400^{\circ}C$에서는 94%, $600^{\circ}C$에서는 84.5%, $800^{\circ}C$에서는 62%정도로 나타났다. 상대적으로 포스트텐션 슬래브의 잔존 긴장력 손실이 작았던 이유는 슬래브가 고온에 일면 노출되었고, 강연선의 강도복원이 일어났기 때문으로 여겨졌다. 이 연구로부터 화재가 발생하는 경우 포스트텐션 부재는 강도 및 긴장력의 손실이 발생하고, 보강 시 손실된 내력만큼의 복원설계가 필요함을 확인하였다.
The first thing in developing precast post-tensioned concrete frame system verify the shear resistance capacity of the beam-column connection at which the transfer of member forces become discontinuous. Complying with the necessity of such experimental research, shear tests have been performed for six test specimens which were cast and cured at Dong-Ah Concrete Manufacturing Company and post-tensioning at Concrete Laboratory of Inha University. Shear key and magnitude of post-tensioned force are taken test variables. From the test results, it has been observed that the shear resistance of the specimens attained to higher values than those of theoritical calculations based on the shear friction with shear friction coefficient being 0.6.
Nowadays, strengthening of buildings is an inclusive and effective field in civil engineering that is not only applicable to the buildings but also it can be developed for the bridges. Rehabilitation and strengthening of structures are highly recommended for the existing structures due to the alter in codes and provisions as well as buildings' use change. Extensive surveys have been conducted in this field in the world that propose wide variety of methods for strengthening of structures. In recent years, more specific researches have been carried out that present novel materials for rehabilitation beside proposing methods and performing techniques. In the current study, a novel technique for developing the bending capacity of reinforced concrete beams to enhance their performance as well as rehabilitating and reforming the performance of reinforced concrete beams with nonstandard lap splices, has been proposed. In this method, a post-tensioned concrete layer is added to the side face of the concrete beams built in 1:1 scale. Results reveals that addition of the post-tensioned layer enhances the beams' performance and covers their weaknesses. In this method, 18 reinforced concrete beams were prepared for the bending test which were subjected to the four-point pushover test after they were reinforced. The testing process ended when the samples reached complete failure status. Results show that the performance and flexural capacity of reinforced beams without lap splice is improved 22.7% compared to the samples without the post-tensioned layer, while it is enhanced up to at least 80% compared to the reinforced beams with nonstandard lap splice. Furthermore, the location of plastic hinges formation was transformed from the beam's mid-span to the 1/3 of span's end and the beam's cracking pattern was significantly improved.
PPS(Post-tensioned Precast concrete System)공법은 U자형 PC로 제작된 넓은 보와 PC또는 현장 타설 콘크리트로 제작한 기둥으로 구성되며, PC보와 기둥의 일체성 확보를 위하여 프리스트레스를 도입하였다. 본 연구에서는 포스트텐션을 도입한 넓은 보-기둥 접합부의 구조적 특성을 규명하고, 다양한 변수해석이 가능하기 위한 자료를 제공하고자 유한요소해석 프로그램인 ANSYS을 사용하여 비선형 해석을 수행하였다 콘크리트에 대한 해석요소는 8개의 절점을 가지며 각 절점이 3개의 자유도(X, Y, Z축에 대한 병진 변위)를 갖는 Solid 65요소를 사용하였다. Solid 65요소에서 전단전달계수(Shear-Transfer factor)는 실험값에 근사적으로 해석값을 맞추기 위한 영향 계수값으로 균열이 발생하는 위치에 대한 전단강도의 감소를 반영한다. 그 결과, 본 실험체에 대한 해석에서는 열려진 전단전달계수 0.125와 닫혀진 전달계수 0.85에 기초하여 해석한 결과 닫혀진 전단전달계수는 0.85에서 열려진 전단전달계수에서는 0.2일때 가장 실험값에 근사한 해석치를 보였다.
The interior portion of Gerber's beam are constructed with post-tensioned segmental composite beams in this study. A precast concrete member which is larger than the limits of domestic transportation regulation in weight, length, and volume is divided into three parts, transported separately, and erected with a composite member by post-tensioning in site. Static flexural loading tests are performed on Gerber's type frames which are consisted with 2.5m overhangs and 5m interior beams composited from three pieces. The connection of overhang to interior composite beam and beam to beam, and flexural performance of interior portion of Gerber's beam are examined thoroughly. All of the tests are ended with a compression failure of the interior composite beams over the design strength of homogeneous beams. The brittle connection failures or tensile failures with the failure of lower strand was not observed in any test frames.
This paper shows the test results of continuous reinforced concrete beams with external post-tensioning rods. Six three-span beams were prepared and tested to fail. Three beams were designed to have flexure-dominating behavior and the others to have shear-critical behavior. In each group, one beam without external post-tensioning rods was designated as a control beam and two beams had the external post-tensioning rods of 18 mm or 22 mm diameter. External post-tensioning rods were installed within an interior span of 6000 mm. They show V-shaped configuration because two anchorages were located at the top of interior supports and a saddle pin at mid-span was installed at the bottom of the beam. Test results show that the load and shear capacities of strengthened beams were increased when compared with the control beam. Additionally, the measured shear strength was compared with the strength predicted by ACI 318-11 code equations. The detailed ACI 318-11 equation predicted the measured shear strength and failure location of the continuous beam reasonably well.
This paper presents the shear strengthening effect of externally post-tensioning (EPT) method using high-strength steel rod in pre-cracked reinforced concrete (RC) beams. Three- and four-point bending tests were performed on a total of 8 specimens by adjusting the strengthening depths in the deviator position of EPT. The effective strengthening depths were 435, 535, and 610 mm. The pre-loading up to about 2/3 of ultimate load capacity measured in unstrengthened RC beam were applied in the beam to be post-tensioned. The EPT method was then applied to the pre-damaged RC beams and re-loading was added until the end of the test. EPT restored deflections of 3 mm or more, which account for about 40% of deflection when the pre-loading was applied. The shear strengthening increases more than 3 times and 36~107% in terms of the stiffness and load-carrying capacity compared to unstrengthening RC beams. The increased load-carrying capacities of the post-tensioned beam with strengthening depths of 435 and 535 mm are almost the same as 36~61%, and those of 610 mm are 84~107%, which shows the greatest shear strengthening effect.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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