Afshin, Hassan;Shirazi, Mohammad R. Nouri;Abedi, Karim
Steel and Composite Structures
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v.30
no.3
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pp.231-251
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2019
In the present study, a numerical and experimental investigation has been carried out on the seismic behavior of RC columns of a bridge which damaged under corrosive environments and retrofitted by various techniques including combined application of CFRP sheets and steel profiles. A novel hybrid retrofitting procedure, including the application of inner steel profiles and outer peripheral CFRP sheets, has been proposed for strengthening purpose. Seven large-scale RC columns of a Girder Bridge have been tested in the laboratory under the influence of simultaneous application of constant axial load and the lateral cyclic displacements. Having verified the finite element modeling, using ABAQUS software, the effects of important parameters such as the corrosion percentage of steel rebars and the number of CFRP layers have been evaluated. Based on the results, retrofitting of RC columns of the bridge with the proposed technique was effective in improving some measures of structural performance such as lateral strength degradation and higher energy absorption capability. However, the displacement ductility was not considerably improved whereas the elastic stiffness of the specimens has been increased.
The amount and configuration of transverse reinforcement are known as critical parameters that significantly affect the lateral confinement of concrete, the ductility capacity, and the plastic hinge length of RC columns. Based on test results, this study investigated the effect of the three variables on structural indexes such as neutral axis depth, lateral expansion of concrete, and ductility capacity. Five reinforced concrete column specimens were tested under cyclic flexure and shear while simultaneously subjected to a constant axial load. The columns were reinforced by two types of reinforcing steel: rectangular hoops and spiral type reinforcing bars. The variables in the test program were the shape, diameter, and yield strength of transverse reinforcement. The interactive influence of the amount of transverse reinforcement on the structural indexes was evaluated. Test results showed that when amounts of transverse reinforcement were similar, and yield strength of transverse reinforcement was 600 MPa or less, the neutral axis depth of a column with spiral type reinforcing bars was reduced by 28% compared with that of a column reinforced by existing rectangular hoops at peak strength. While the diagonal elements of spiral-type reinforcing bars significantly contributed to the lateral confinement of concrete, the strain of diagonal elements decreased with increases of their yield strength. It was confirmed that shapes of transverse reinforcement significantly affected the lateral confinement of concrete adjacent to plastic hinges. Transverse reinforcement with a yield strength exceeding 600 MPa, however, increased the neutral axis depth of normal-strength concrete columns at peak strength, resulting in reductions in ductility and energy dissipation capacity.
Kim, Hyung-Jun;Kim, Heung-Youl;Park, Kyung-Hun;Jung, Jae-Young;Kwan, Ki-Hyuk
Fire Science and Engineering
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v.23
no.6
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pp.66-74
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2009
When a fire occurs, the concrete structure's strength decreases by the increasing temperature under the fire in certain condition of constant load. And, the ratio of the axial force is changed by such decreased strength so that the structure is deformed. In this research, considering such case, we have conducted an actual fire test for the concrete lining with constant loading condition and various fire conditions. The specimen adopts the shape condition for small practical specimen defined by the EFNARC and we used 24MPa, 40MPa and 50MPa to analyze the thermal properties by the strength. The ratio of loading is imposed by a certain loading condition based on 20% and 40% of the sectional stress in concrete and MHC Fire is selected to realize the thermal impact of the concrete by rapid increasing temperature. As the result of the experiment, in the same ratio of loading, the 50MPa specimen shows more cracks and spalling as time goes on. The area damaged by the fire, according to the functional criteria of the concrete lining under the fire in ITA, does not satisfy with the standard in lack of 50mm depth from the heating surface at total 200mm lining.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.20
no.6
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pp.46-55
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2016
Three small scale hollow circular reinforced concrete columns(4.5 aspect ratio) were tested under cyclic lateral load with constant axial load. Diameter of section is 400 mm, hollow diameter is 200 mm. The selected test variable are transverse steel ratio. Volumetric ratio of spirals of all the columns is 0.302~0.604% in the plastic hinge region. It corresponds to 45.9~91.8% of the minimum requirement of confining steel by Korean Bridge Design Specifications, which represent existing columns not designed by the current seismic design specifications or designed by seismic concept. The final objectives of this study are to provide quantitative reference data and tendency for performance or damage assessment based on the performance levels such as cracking, yielding, steel fracture, etc. In this paper, describes mainly failure behavior, strength degradation behaviour, displacement ductility of circular reinforced concrete bridge columns with respect to test variables.
Lee Jae-Hoon;Ko Seong-Hyun;Lee Dae-Hyoung;Chung Young-Soo
Journal of the Korea Concrete Institute
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v.16
no.6
s.84
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pp.823-832
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2004
The purpose of this research is to investigate the flexure-shear behavior of bridge columns under seismic loads. Four full scale circular reinforced concrete columns were tested under cyclic lateral load with constant axial load. The selected test variables are aspect ratio(1.825, 2.5, 4.0), transverse steel configuration, and longitudinal steel ratio. Volumetric ratio of transverse hoop of all the columns is 0.0023 in the plastic hinge region. It corresponds to $24\%$ of the minimum requirement of confining steel by Korean Bridge Design Specifications, which represent existing columns not designed by the current seismic design specifications or designed by limited ductility concept. The columns showed flexural failure or flexure-shear failure depending on the test variables. Failure behavior and seismic performance are investigated and discussed in this paper.
Reinforced concrete (RC) moment frames supported on two ground levels have been widely constructed in mountainous areas with medium to high seismicity in China. In order to investigate the seismic collapse behavior and risk, a scaled frame model was tested under constant axial load and reversed cyclic lateral load. Test results show that the failure can be induced by the development of story yielding at the first story above the upper ground. The strong column and weak beam mechanism can be well realized at stories below the upper ground. Numerical analysis model was developed and calibrated with the test results. Three pairs of six case study buildings considering various structural configurations were designed and analyzed, showing similar dynamic characteristics between frames on two ground levels and flat ground of each pair. Incremental dynamic analyses (IDA) were then conducted to obtain the seismic collapse fragility curves and collapse margin ratios of nine analysis cases designated based on the case study buildings, considering amplification of earthquake effect and strengthening measures. Analysis results indicate that the seismic collapse safety is mainly determined by the stories above the upper ground. The most probable collapse mechanism may be induced by the story yielding of the bottom story on the upper ground level. The use of tie beam and column strengthening can effectively enhance the seismic collapse safety of frames on two ground levels.
Kim, Tae-Hoon;Lee, Seung-Hoon;Lee, Jae-Hoon;Shin, Hyun Mock
Journal of the Korea Concrete Institute
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v.28
no.1
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pp.75-84
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2016
The purpose of this study was to investigate the performance of solid reinforced concrete columns with triangular reinforcement details. The proposed reinforcement details has economic feasibility and rationality and makes construction periods shorter. A model of solid reinforced concrete columns with triangular reinforcement details was tested under a constant axial load and a quasi-static, cyclically reversed horizontal load. A computer program, RCAHEST (Reinforced Concrete Analysis in Higher Evaluation System Technology), for the analysis of reinforced concrete structures was used. The used numerical method gives a realistic prediction of performance throughout the loading cycles for several test specimens investigated. As a result, proposed triangular reinforcement details for material quantity reduction was superior to existing reinforcement details in terms of required performance.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.17
no.6
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pp.1351-1360
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1993
The fatigue behavior of GFRP composites is affected by environmental parameters. Therefore, we have to study on effect of sea water on fatigue behavior of GFRP composites as to maintain the safety and confidence in design of ocean structure of GFRP. In this paper, we investigated the fatigue properties of chopped strand glass mat/polyester composite in synthetic sea water. (pH 8.2) In case of the glass fiber (CSM type) reinforced polyester composite materials, the fatigue crack in the both dry and wet specimens tested in air or synthetic sea water occurred at the initial of cycle. Thereafter, it was divided with two regions that one decreased with the crack extension and the other increased with the crack extension. The transition point occurred during the crack propagation shifted to high ${\Delta}K$ value as load increase but its point is not changed regardless of immersion or test environment under a constant load. The synthetic sea water degrades the bond strength between fiber and matrix, thereby the tendency of rapid deceleration and acceleration of the crack growth was appeared.
Kim, Min Jun;Kim, Do Jin;Kim, Sang Woo;Lee, Jung Yoon;Kim, Kil Hee
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.16
no.6
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pp.18-25
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2012
This paper estimates the ductility of reinforced concrete columns according to configurations of transverse reinforcement. A total of 8 reinforced concrete columns were cast and tested in flexure. The test variables in this study were the configurations, yield strength, and amount of transverse reinforcement. The specimens had a cross-section of $250{\times}250mm$ and had a shear span-to-depth ratio of 4.1 to induce flexural failure. In the test, cyclic lateral load was applied to the specimens with a constant axial load. The experimental result indicated that the specimens with proposed configurations of transverse reinforcement showed higher ductility and energy dissipation capacity than the specimens with rectangular tie.
Park, Yeon Soo;Kang, Dae Hung;Oh, Jung Tae;Choi, Dong Ho;Oh, Back Man
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.14
no.5
s.60
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pp.613-625
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2002
This paper aimed to investigate the damage process of steel parts experiencing failure under strong repeated loading. Likewise, a damage index using various factors related to the damage was proposed. An analysis method for evaluating the damage state was also developed. The damage assessment method focused on the local strain history at the cross-section of the heaviest concentration of deformation. Cantilever-type steel parts were analyzed under uniaxial load combined with a constant axial load, considering horizontal displacement history, Loading patterns and steel types were considered as the main parameters in analyzing the models. The effects of the parameters on the failure modes, deformation capacity, and damage process as seen from the analysis results were also discussed. Each failure process was compared as steel types. In addition, the failure of steel parts under strong repeated loading was determined according to loading. Results revealed that the state of the failure is closely related to the local plastic strain.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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