Even though the cost associated with the repair and rehabilitation of existing structures are rapidly increasing, vast number of the repaired and rehabilitated structures do not function properly as expected during their remaining service lives. This paper focused on the flexural behavior of reinforced concrete slabs repaired and reinforced by PS strand and polymer mortar in the tension face. The slabs have the size of 700${\times}120{\times}$2200 m and 700${\times}120{\times}$1300 mm. Variables of experiment were space of strengthening, chipping, the number of strand, the kind of mortar in this experimental study. Attention is concentrated upon overall bending capacity, deflection, ductility and failure mode of repaired and reinforced slabs. Test results show that deflection of repaired and reinforced slabs reduced to approximately $40 \%$ comparison to standard slabs. Boundary cracking of chipping slab started ultimate load afterward. Concrete-mortar interface cracked 64.5 kN in repaired slab with AP mortar and 36.0 kN in repaired slab with general polymer mortar. Reinforcement effect increased with reducing space of strand. Also, Reinforcement effects are more by strand than by polymer mortar.
The purpose of this study is to investigate the shear behavior of prestressed concrete deep beams and to provide the data for development of improved design criteria. The accuracy and objectivity of the assessment process may be enhanced by the use of sophisticated nonlinear finite element analysis program. Hence, in this study, the computer program, named RCAHEST (reinforced concrete analysis in higher evaluation system technology), was used. Material nonlinearity is taken into account by comprising tensile, compressive and shear models of cracked concrete and a model of reinforcing steel. A bonded or unbonded tendon element based on the finite element method, that can represent the interaction between tendon and concrete of prestressed concrete member, is used. The proposed numerical method for the shear behavior of prestressed concrete deep beams is verified by comparing the analytical results with test data by others.
Alyousef, Rayed;Alabduljabbar, Hisham;Mohamed, Abdeliazim Mustafa;Alaskar, Abdulaziz;Jermsittiparsert, Kittisak;Ho, Lanh Si
Smart Structures and Systems
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v.26
no.2
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pp.147-156
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2020
This numerical study demonstrates the porosity conditions and the intensity of the interactions with the aggressive agents. It is established that the density as well as the elastic modulus are correlated to ultrasonic velocity The following investigation assessed the effects of cement grade and porosity on tensile strength, flexural and compressive of Ultra High Performance Concrete (UHPC) as a numerical model in PLAXIS 2d Software. Initially, the existing strength-porosity equations were investigated. Furthermore, comparisons of the proposed equations with the existing models suggested the high accuracy of the proposed equations in predicting, cement grade concrete strength. The outcome obtained showed a ductile failure when un-corroded reinforced concrete demonstrates several bending-induced cracks transfer to the steel reinforcement. Moreover, the outcome also showed a brittle failure when wider but fewer transverse cracks occurred under bending loads. Sustained loading as well as initial pre-cracked condition during the corrosion development have shown to have significant impact on the corrosion behavior of concrete properties. Moreover, greater porosity was generally associated with lower compressive, flexural, and tensile strength. Higher cement grade, on the other hand, resulted in lower reduction in concrete strength. This finding highlighted the critical role of cement strength grade in determining the mechanical properties of concrete.
A flat slab is a structural system where columns directly support it without the presence of beam elements. However, despite its wide advantages, this structural system undergoes a major deficiency where stresses are concentrated around the column perimeter, resulting in the progressive collapse of the entire structure as a result of losing the shear transfer mechanisms at the cracked interface. Predicting the punching shear capacity of RC flat slabs is a challenging problem where the factors contributing to the overall slab strength vary broadly in their significance and effect extent. This study proposed a new expression for predicting the slab's capacity in punching shear using a nonuniform concrete tensile stress distribution assumption to capture, as well as possible, the induced strain effect within a thick RC flat slab. Therefore, the overall punching shear capacity is composed of three parts: concrete, aggregate interlock, and dowel action contributions. The factor of the shear span-to-depth ratio (a_v/d) was introduced in the concrete contribution in addition to the aggregate interlock part using the maximum aggregate size. Other significant factors were considered, including the concrete type, concrete grade, size factor, and the flexural reinforcement dowel action. The efficiency of the proposed model was examined using 86 points of published experimental data from 19 studies and compared with five code standards (ACI318, EC2, MC2010, CSA A23.3, and JSCE). The obtained results revealed the efficiency and accuracy of the model prediction, where a covariance value of 4.95% was found, compared to (13.67, 14.05, 15.83, 19.67, and 20.45) % for the (ACI318, CSA A23.3, MC2010, EC2, and JSCE), respectively.
A relatively simple multiple-vertical-line-element macro model has been incorporated into a standard computer code DRAIN-2D. It was used in blind predictions of seismic response of cantilever RC walls subjected to a series of consequent earthquakes on a shaking table. The model was able to predict predominantly flexural response with relative success. It was able to predict the stiffness and the strength of the pre-cracked specimen and time-history response of the highly nonlinear wall as well as to simulate the shift of the neutral axis and corresponding varying axial force in the cantilever wall. However, failing to identify the rupture of some brittle reinforcement in the third test, the model was not able to predict post-critical, near collapse behaviour during the subsequent response to two stronger earthquakes. The analysed macro model seems to be appropriate for global analyses of complex building structures with RC structural walls subjected to moderate/strong earthquakes. However, it cannot, by definition, be used in refined research analyses monitoring local behaviour in the post critical region.
In this work, an experimental examination was carried out to study interfacial stresses developed at the junction zones between carbon fiber reinforced plastic (CFRP) fabrics (~1 mm thickness) and tensile concrete portion in CFRP retrofitted RC beams. In this respect, initially six similar RC beams of $150{\times}150{\times}1000mm$ dimensions were prepared. Three of which were strengthened with CFRP fabrics at the tensile side of the beams. Furthermore, a notch was cut at the center of the bottom surface for all of the studied beams. The notch was 15 mm deep and ran across the full width of tension side of the beams. The mentioned interfacial stresses could be calculated from strains measured using strain gauges mounted on the interface zone of the tensile concrete and the CFRP sheet. Based on the results obtained, it is shown that interfacial stresses developed between CFRP fabrics and RC beam had a noticeable effect on debonding failure mode of the latter. The load carrying capacity of CFRP strengthened RC specimens increased ~75% compared to that of the control RC beams. This was attributed to the enhancement of flexural mode of the former. Finally, finite element analysis was also utilized to verify the measured experimental results.
Menegon, Scott J.;Wilson, John L.;Lam, Nelson T.K.;Gad, Emad F.
Computers and Concrete
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v.25
no.4
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pp.327-341
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2020
Advanced forms of structural design (e.g., displacement-based methods) require knowledge of the non-linear force-displacement behavior of both the overall building and individual lateral load resisting elements, i.e., walls or building cores. Similarly, understanding the non-linear behaviour of the elements in a structure can also allow for a less conservative structural response to be calculated by better understanding the cracked (i.e., effective) properties of the various RC elements. Calculating the non-linear response of an RC section typically involves using 'black box' analysis packages, wherein the user may not be in complete control nor be aware of all the intricate settings and/or decisions behind the scenes. This paper introduces a user-friendly and transparent analysis program for predicting the back-bone force displacement behavior of slender (i.e., flexure controlled) RC walls, building cores or columns. The program has been validated and benchmarked theoretically against both commonly available and widely used analysis packages and experimentally against a database of 16 large-scale RC wall test specimens. The program, which is called WHAM, is written using Microsoft Excel spreadsheets to promote transparency and allow users to further develop or modify to suit individual requirements. The program is available free-of-charge and is intended to be used as an educational tool for structural designers, researchers or students.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.26
no.4
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pp.57-64
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2022
Chloride, which is one of the main deterioration factors in reinforced concrete structures, can degrade the performance of the structure due to chloride-induced corrosion of steel. Chloride content at steel depth or the rate of chloride penetration is necessary to determine deterioration of reinforced concrete or to calculate initiation time of steel corrosion caused by chloride attack. Chlorides in concrete are generally identified with typical two methods including chloride profiling using potentiometric titration method and discoloration method using AgNO3 solution. The former is advantageous to estimate chloride penetration rate (diffusion coefficient in general) with measured chloride contents directly, but it is laborious. In the case of latter, while the result is obtained easily with the range of discoloration, the error may occur depending on workmanship when the depth of chloride ingress is measured. This study shows that chloride penetrated depth is evaluated with the results obtained from discoloration method through image analysis, thereby the error is minimized by workmanship. In addition, the effect of micro-crack in concrete is studied on chloride penetration. In conclusion, the depth of chloride penetration was quantified with image analysis and as it was confirmed that chlorides can rapidly penetrate through micro-cracks, caution is especially required for cracks in concrete structure.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.13
no.5
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pp.19-27
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1993
Recent work in the mechanics of fracture points out the desirability of a knowledge of the elastic energy release rate, the crack extension force, and the character of the stress field surrounding a crack tip in analyzing the strength of cracked bodies. The objective of this work is to provide a discussion of the energy rates, stress fields and the like of various cases for anisotropic elastic bodies which might be of interest. Reinforced concrete, wood, laminates, and some special types of elastic bodies with controlled grain orientation are often orthotropic. In this paper, determination of the stress intensity factors(SIFs) of orthotropic plane elastic body using crack tip singular element and fine mesh in near the crack tip is performed. A numerical method in this paper was used by displacement correlation method. A numerical example problem of an orthotropic cantilevered single edge cracked elastic body subjected to shear loading was analyzed, and the results of this paper are in good agreement with those of the others.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.14
no.2
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pp.269-279
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1994
This paper concentrates on the finite element analysis of concrete structures considering the material nonlinearity and time-dependent structural behavior. Using the rotating crack model among the smeared cracking model, the structural behavior up to ultimate load is simulated, and concrete is assumed to be an orthotropic material. Especially to include the tension stiffening effect in bending behavior, a criterion based on the fracture mechanics concept is introduced and the numerical error according to the finite element mesh size can be minimized through the application of the proposed criterion. Besides, the governing equation for steel is systematized by embeded model to cope with the difficulty in modeling of complex geometry. Finally, to trace the structural behavior with time under cracked and/or uncracked section, an algorithm for the purpose of time-dependent analysis is formulated in plane stress-strain condition by the age-adjusted effective modulus method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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