Providakis, C.P.;Triantafillou, T.C.;Karabalis, D.;Papanicolaou, A.;Stefanaki, K.;Tsantilis, A.;Tzoura, E.
Smart Structures and Systems
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v.14
no.5
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pp.811-830
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2014
A numerical study has been carried out to simulate an innovative monitoring procedure to detect and localize damage in reinforced concrete beams retrofitted with carbon fiber reinforced polymer (CFRP) unidirectional laminates. The main novelty of the present simulation is its ability to conduct the electromechanical admittance monitoring technique by considerably compressing the amount of data required for damage detection and localization. A FEM simulation of electromechanical admittance-based sensing technique was employed by applying lead zirconate titanate (PZT) transducers to acquire impedance spectrum signatures. Response surface methodology (RSM) is finally adopted as a tool for solving inverse problems to estimate the location and size of damaged areas from the relationship between damage and electromechanical admittance changes computed at PZT transducer surfaces. This statistical metamodel technique allows polynomial models to be produced without requiring complicated modeling or numerous data sets after the generation of damage, leading to considerably lower cost of creating diagnostic database. Finally, a numerical example is carried out regarding a steel-reinforced concrete (RC) beam model monotonically loaded up to its failure which is also retrofitted by a CFRP laminate to verify the validity of the present metamodeling monitoring technique. The load-carrying capacity of concrete is predicted in the present paper by utilizing an Ottosen-type failure surface in order to better take into account the passive confinement behavior of retrofitted concrete material under the application of FRP laminate.
Most of the concrete bridge structures are exposed to damage due to the excessive traffic loading and the aging of the structure. The damage of concrete causes the further deterioration of the function in the concrete structure due to corrosion of the reinforced bars and decohesion between the concrete and the reinforced bar. The quick rehabilitation of the damaged concrete structures has become of great importance in the concrete structural system in order to avoid the further deterioration of the structures. Recently fiber sheets are used for strengthening the damaged concrete structures due to its many advantages such as its durability, non-corrosive nature, low weight, ease of application, cost saving, control of crack propagation, strength to thickness ratio, high tensile strength, serviceability and aesthetic. However, the lack of analytical procedures for assessing the nominal moment capacity by the fiber sheet reinforcement leads to difficulties in the effective process of decisions of the factors in the strengthening procedure. In this work, flexural strengthening effects by fiber sheets bonded on bottom face of the member are studied for the reinforced concrete T beam. In addition, auxiliary flexural strengthening effects by U-type fiber sheets bonded on bottom and side faces of the member to prevent delamination of the bottom fiber sheet are theoretically investigated. The analytical solutions are compared with experimental results of several references to verify the proposed approach. It is shown that the good agreements between the predicted results and experimental data are obtained.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1998.10a
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pp.350-355
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1998
Preplaced aggregate concrete in the building fields has recently been used in the partial repair works for damaged reinforced concrete structures, and polymer-modified mortars have been employed as grouting mortars for the preplaced aggregate concrete. The objective of this study is to clear the properties of polymer-modified grouting mortars. Polymer-modified mortars using a polystyrene acrylic(St/Ac) emulsion as grouting mortars for preplaced aggregate concrete are prepared with various mix proportions, and tested for flexural and compressive strengths, adhesion in tension. The flexural strength of emulsion-modified grouting mortars does not give much variation with increasing fly ash replacement for cement and sand-binder ratio. With increasing polymer-binder ratio, the flexural strength and adhesion in tension of St/Ac emulsion-modified grouting mortars increases, become nearly constant or reaches a maximum at a polymer-binder ratio of 5%. From the test results, St/Ac emulsion-modified grouting mortar with a polymer-binder ratio of 5%, a fly ash replacement of 10% for cement and sand-binder ratio of 1.0 is recommended as a grouting mortar for preplaced aggregate concrete.
Kashi, Amin;Ramezanianpour, Ali Akbar;Moodi, Faramarz
Computers and Concrete
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v.19
no.4
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pp.339-346
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2017
The main objective of this paper was to illuminate the effect of marine environmental condition on durability of reinforced concrete (RC)-corroded columns strengthened with carbon fiber reinforced polymer (CFRP) and glass fiber reinforced polymer (GFRP) layers. Small-scale columns were prepared and corroded by an accelerated corrosion process. After strengthening, compressive strength tests were carried out on control and weathered specimens. In this research, a marine simulator was designed and constructed similar to the tidal zone of marine environment in south of Iran which was selected as a case study in this research. Mechanical properties of wrapped specimens were studied after placing them inside the simulator for 3000 hours. Marine environment decreased ultimate strength by 4.5% and 26.3% in CFRP and GFRP-wrapped columns, respectively. In some corroded-columns, strengthening was carried out after replacing damaged cover by self-compacted mortar. In this method, by confining with one layer of CFRP and GFRP, 4.2% and 22.4% reduction in ultimate strength was observed, respectively, after exposure. Furthermore, the elastic-brittle behavior has been verified in this retrofit method. Also results of tension tests revealed, the ultimate tensile strength was degraded by 2% and 28.8% in CFRP and GFRP sheets, respectively, after applying marine exposure.
The first determination and assessment of the damages to structures after the earthquake is important for preventing increase in loss of life and property that may occur in later times. When rapid damage assessment is performed after an earthquake, damage assessment forms are generally used. The forms that are filled in the field are assessed in the office environment later. In this study, while the process of earthquake damage assessment was being carried out, the ready-made form was moved to web base and the data to be obtained in the field was transferred to the database by means of tablets and smart phones. Keeping earthquake damages in a database will contribute to the studies to be conducted on earthquake and the earthquake regulations to be prepared. Furthermore, emergency damage assessment will be performed faster and more reliably after the earthquake through this study. As the data transferred to the web base is accessible to different people, savings will be provided for both time and personnel. Furthermore, the assessment will have a healthier and scientific basis. In this study, exemplification was conducted for six different reinforced concrete buildings that were damaged during Van earthquake in October 23. With this study, damage assessment procedures can be completed as soon as possible.
Journal of the Architectural Institute of Korea Structure & Construction
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v.34
no.11
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pp.19-26
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2018
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.
Since the deterioration of concrete bridge decks affect durability, safety, and function, structural rehabilitation of damaged concrete deck that was strengthened with Fiber Reinforced Polymer(FRP) is increasing the latest. But recent studies on the strengthened structures are focused on the static behavior, however only a few studies on the fatigue behavior are performed. In this study, static and fatigue behavior of strengthened deck were peformed on 11 deck specimens strengthened with sheet typed Glass Fiber Reinforced Polymer(GFRP) that were reinforced by two different strengthening methods for the static test. A amount of strengthening material in the each direction such as transverse and longitudinal was adopted experimental variables for the static test and also the stress level of the static maximum load are adopted for the fatigue test. By the results of the experimental study, with respect to the strengthened decks, the resistance effect of crack propagation and effect of stress distribution are improved. In addition, the rate of variation of compliance decreased.
This study presents a new beam-column model comprising material nonlinearity and joint flexibility to predict the nonlinear response of reinforced concrete structures. The nonlinear behavior of connections has an outstanding role on the nonlinear response of reinforced concrete structures. In presented research, the joint flexibility is considered applying a rotational spring at each end of the member. To derive the moment-rotation behavior of beam-column connections, the relative rotations produced by the relative slip of flexural reinforcement in the joint and the flexural cracking of the beam end are taken into consideration. Furthermore, the considered spread plasticity model, unlike the previous models that have been developed based on the linear moment distribution subjected to lateral loads includes both lateral and gravity load effects, simultaneously. To confirm the accuracy of the proposed methodology, a simply-supported test beam and three reinforced concrete frames are considered. Pushover and nonlinear dynamic analysis of three numerical examples are performed. In these examples the nonlinear behavior of connections and the material nonlinearity using the proposed methodology and also linear flexibility model with different number of elements for each member and fiber based distributed plasticity model with different number of integration points are simulated. Comparing the results of the proposed methodology with those of the aforementioned models describes that suggested model that only uses one element for each member can appropriately estimate the nonlinear behavior of reinforced concrete structures.
These days, cement production is increasing due to the growing world population, leading to expanded use of concrete in buildings. Yet, the production of cement significantly increases carbon emissions, putting the future of sustainable development at risk. Geopolymers are under research for their potential to reduce the impact on concrete buildings. In order to tackle this issue, the literature has yet to utilize experiments or numerical modeling to thoroughly investigate the mechanical behavior of columns made of hybrid fiber-reinforced geopolymer concrete (HFRGC) and reinforced with basalt fiber reinforced polymer (BFRP) bars. This research aims to investigate and assess the mechanical performance of steel-reinforced HFRGC columns (SRHC) and BFRP-reinforced HFRGC columns (GRHC) in concentric and eccentric loading conditions through experimental testing and finite element analysis (FEA). HFRGC specimens were prepared using steel and polypropylene fibers. Twelve circular columns, six GRHC, and six SRHC specimens, were constructed with a diameter of 300 mm and a height of 1200 mm. The average axial strength (AS) of GRHC columns was found to be 92.13% of that of SRHC columns, according to the study. Under eccentric stress circumstances, both kinds of specimens showed comparable losses in AS; for example, GRHC specimens with 38 mm spiral spacing showed reductions of 39.01% and 43.12%. Good performance was shown by the suggested analytical relationships that were drawn from the experimental data. The AS of GRHC columns may be predicted using the newly established analytical and FEA models, which are well supported by this comparative analysis that takes into account the wrapping impact of lateral BFRP spirals and the axial participation of primary BFRP bars.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.5
no.3
s.17
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pp.109-115
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2005
The experimental work was performed to investigate the effect influenced to the hystresis and the flexural strength improvement of RC beam using carbon fiber plates. Major parameters of this experimental program were the section size of carbon fiber plates and the damage level of RC beam before reinforcement. Particularly, the damage level of beam is for the cases damaged by overloads. The damage level is for 30%, 60%, and 100% of flexural strength, and no damaged beams were also tested for comparison with the damaged one. from the test results, it showed that the beams reinforced by carbon fiber plates had the higher strength and lower deformation capacity than the general beams and that it had the same ductility ratio of the general beams.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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