The behaviour of reinforced concrete moment resisting frame structures in recent earthquakes all over the world has highlighted the consequences of poor performance of beam column joints. Large amount of research carried out to understand the complex mechanisms and safe behaviour of beam column joints has gone into code recommendations. This paper presents critical review of recommendations of well established codes regarding design and detailing aspects of beam column joints. The codes of practice considered are ACI 318M-02, NZS 3101: Part 1:1995 and the Eurocode 8 of EN 1998-1:2003. All three codes aim to satisfy the bond and shear requirements within the joint. It is observed that ACI 318M-02 requires smaller column depth as compared to the other two codes based on the anchorage conditions. NZS 3101:1995 and EN 1998-1:2003 consider the shear stress level to obtain the required stirrup reinforcement whereas ACI 318M-02 provides stirrup reinforcement to retain the axial load capacity of column by confinement. Significant factors influencing the design of beam-column joints are identified and the effect of their variations on design parameters is compared. The variation in the requirements of shear reinforcement is substantial among the three codes.
Tobbala, Dina E.;Rashed, Ahmed S.;Tayeh, Bassam A.
Structural Engineering and Mechanics
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v.82
no.2
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pp.163-172
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2022
Zinc-rich epoxy (ZRE) is used to overcome corrosion problems in reinforced concrete (RC) beams and coat steel rebars to protect them from humidity and chlorides. An extra coating layer of Sikadur-31 epoxy (SDE) is utilised to increase bond strength because the use of ZRE reduces the bond strength between concrete and steel rebars. However, the low melting point of SDE indicates that concrete specimens are vulnerable to fire. An experimental investigation on flexural performance of RC beams incorporating ZRE-SDE coating of steel rebars that were destroyed by fire is performed in this study. Twenty beams of five concrete mixes with different cementitious contents were tested to compare fire exposure for coated and uncoated rebars of the same beams at room temperature and determine the optimal cementitious content. Scanning electron microscopy (SEM) was also applied to investigate characteristics of fired mixture samples. Results showed that the use of SDE-ZRE at room temperature improves flexural strengths of the five mixes compared with uncoated rebars with percentages ranging from 8.5% to 12.3%. All beams with SDE-ZRE lost approximately 50% of their flexural strength due to firing. Moreover, the mix incorporating SF (silica fume) of 15% and cement content of 400 kg/m3 introduces optimum behaviour compared with other mixes. All results were supported and verified by the SEM analysis and compressive strength of cubic specimens of the same mixes.
The presence of infill generally neglected in design despite the fact that infill contribution significantly increase the lateral stiffness and strength of the reinforced concrete frame structure. Several experimental studies and computational models have been proposed to capture the rational response of infill-frame interaction at global level. However, limited studies are available on explicit finite element modelling to study the local behavior due to high computation and convergence issues in numerical modelling. In the current study, the computational modelling of RC frames is done with various configurations of infill masonry in terms of types of blocks, lateral loading and reinforcement detailing employed with material nonlinearities, interface contact issues and bond-slip phenomenon particularly near the beam-column joints. To this end, extensive computational modelling of five variant characteristics test specimens extracted from the detailed experimental program available in literature and process through nonlinear static analysis in FEM code, ATENA generally used to capture the nonlinear response of reinforced concrete structures. Results are presented in terms of damage patterns and capacity curves by employing the finest possible detail provided in the experimental program. Comparative analysis shows that good correlation amongst the experimental and numerical simulated results both in terms of capacity and crack patterns.
An understanding of the mechanism of concrete girders repaired with CFRP plates and its influence on the dynamic parameters is presented in this paper. Dynamic parameters are governed by the relationship with the physical properties of concrete girders and CFRP plates as well as the adhesive layer between them. A brief explanation of the mechanism of the composite action of concrete girders repaired with CFRP is also given in this paper. Experimental work was carried out to validate the theory of the composite action. The results show a decrease in the modal parameters of CFRP repaired girders that were turned over during the repair procedure, which contrasts with the proven static-based results that CFRP plates increase the stiffness of repaired girders. The composite action theory has explained the results based on the tension and compression forces' growth at the adhesive layer between the CFRP plates and girder surface during the repair procedure. Other girders were prepared and repaired without turning over in order to avoid tension and compression forces at the adhesive layer. The experimental results show an increase in the dynamic parameters of CFRP repaired girders that were not turned over during the repair procedure, which aligns with the static-based results. The study concludes that the dynamic parameters are excellent indicators for the assessment of CFRP repaired concrete girders. The study also suggests that researchers should not turn over damaged concrete girders to repair them with CFRP plates if they intend to study the dynamic parameters, in order to avoid the proposed composite action effect on modal parameters.
Steel rebar is commonly used as reinforcement in reinforced concrete (RC) structures. However, steel rebar corrodes over time, leading to a significant reduction in structural safety as the structure ages. Therefore, Glass Fiber Reinforced Plastic (GFRP) rebar, which is not prone to corrosion, has gained attention as a replacement for conventional steel reinforcement. This study investigates the fundamental technology required for applying GFRP rebar to concrete members. Based on this, the bond behavior and tension stiffening effect of GFRP-reinforced members were analyzed. The analysis revealed that key properties of GFRP rebar, such as bond behavior, rebar diameter, and reinforcement ratio, are major factors influencing the tension stiffening effect. To further expand the application of GFRP rebar,it is expected that a new model that accurately reflects the tension stiffening effect will be required.
The multiconfiguration molecular mechanics (MCMM) algorithm was used to generate potential and vibrationally adiabatic energy surfaces for excited-state tautomerization in the 1:1 7-azaindole:$H_2O$ complex. Electronic structures and energies for reactant, product, transition state were computed at the CIS/6-31G(d,p) level of theory. The potential and vibrationally adiabatic energies along the reaction coordinate were generated step by step by using 16 high-level Shepard points, which were computed at the CIS/6-31G(d,p) level. This study shows that the MCMM method was applied successfully to make quite reasonable potential and adiabatic energy curves for the excited-state double proton transfer reaction. No stable intermediates are present in the potential energy curve along the reaction coordinate of the excited-state double proton transfer in the 1:1 7-azaindole:$H_2O$ complex, indicating that these two protons are transferred concertedly. The change in the bond distances along the reaction coordinate shows that two protons move very asynchronously to make an $H_3O^+$-like moiety at the transition state.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2008.06a
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pp.429-429
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2008
The structural stability and the elastic modulus of hexagonal ZnO nanowires and nanotubes are investigated using atomistic simulations based on the shell model. The ZnO nanowire with (10-10) facets is energetically more stable than that with (11-20). Our calculations indicate that the structural change of ZnO nanowires with (10-10) facets is sensitive to the diameter. With decreasing the diameter of ZnO nanowires, the unit-cell length is increased while the bond-length is reduced due to the change of surface atoms. Unlike the conventional layered nanotubes, the energetic stability of single crystalline ZnO nanotubes is related to the wall thickness. The potential energy of ZnO nanotubes with fixed outer and inner diameters decreases with increasing wall thickness while the nanotubes with same wall thickness are independent of the outer and inner diameters. The transformation of single crystalline ZnO nanotubes with double layer from wurtzite phase to graphitic suggests the possibility of wall-typed ZnO nanotubes. The size-dependent Young's modulus for ZnO nanowires and nanotubes is also calculated. The diameter and the wall thickness play a significant role in the Young's modulus of single crystalline ZnO nanowires and nanotubes, respectively.
Rigid body spring method (RBSM) is an effective tool to simulate the cracking process of structures, and has been successfully applied to investigate the behavior of reinforced concrete (RC) members. However, the theoretical researches and engineering applications of this method mainly focus on two-dimensional problems as yet, which greatly limits its applications in actual engineering projects. In this study, a three-dimensional (3-D) RBSM for RC structures is proposed. In the proposed model, concrete, reinforcing steels, and their interfaces are represented as discrete entities. Concrete is partitioned into a collection of rigid blocks and a uniform distribution of normal and tangential springs is defined along their boundaries to reflect its material properties. Reinforcement is modeled as a series of bar elements which can be freely positioned in the structural domain and irrespective of the mesh geometry of concrete. The bond-slip characteristics between reinforcing steel and concrete are also considered by introducing special linkage elements. The applicability and effectiveness of the proposed method is firstly confirmed by an elastic T-shape beam, and then it is applied to analyze the failure processes of a Z-type component under direct shear loading and a RC beam under two-point loading.
Experimental results are presented from tests conducted on reinforced concrete beam-column joints with lap splices under reversed cyclic loading simulating earthquake action. Response curves are compared for twenty-four specimens designed according to Eurocode 2. The main parameters of the investigation are, the geometry of the reinforcing bar extension, the applied axial load (normalized), the available cover over lap splice region extended as length required from Eurocode 2, as well as the shape and the volumetric percentage of the stirrups confining the lap splice zone. The results are evaluated with regards to the load intensity, the energy absorption capacity and the characteristics of the load deflection curve.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1998.10a
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pp.418-423
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1998
This paper is intended to investigate the behavior of flexural-shear cracking in reinforced concrete beams without web reinforcement with FEM incorporated into a linear elastic fracture mechanics approach(LEFM). Each crack was propagated progressively by a finite length, then the quantitative reponses were examined. The results show that the horizontal crack was initiated by the bond-jnduced shear stress due to horizontal shearing action of the T-C force couple after the formation of the critical flexural crack. Also, the horizontal crack is considered to be a major factor of shear failure in slender reinforced concrete beams without web reinforcement.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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