Michael Adane;Hyungoo Kang;Seungho Chun;Jinkoo Kim
Steel and Composite Structures
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v.50
no.5
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pp.549-562
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2024
In this study a steel moment frame system to be installed on the exterior surface of an existing structure is proposed as a seismic retrofit device. The seismic performance of the retrofit system was investigated by installing it on the exterior of a single story single bay reinforced concrete frame and testing it under cyclic loading. The cyclic loading test results indicated that the steel frame significantly enhanced the strength and ductility of the bare structure. Finite element analysis was carried out to validate the test results, and it was observed that there was good agreement between the two results. An analytical model was developed in order to apply the retrofit system to an example structure subjected to seven mainshock-aftershock sequential earthquake records. It was observed that the model structure was severely damaged due to the mainshock earthquakes, and the seismic response of the model structure increased significantly due to the subsequent aftershock earthquakes. The seismic retrofit of the model structure using the proposed steel frame turned out to be effective in decreasing the seismic response below the given limit state.
Purpose: In accordance with the increase in the number of buildings repaired and reinforced following deterioration from when a fire occurs in a previously reinforced building, the impact on the structure after the fire is analyzed to establish standards for repair and reinforcement measures. Method: After curing for 28 days, the process was to measure the compressive strength and induce destruction through a compressor, repair and reinforce it with epoxy, and conduct a re-compressive strength test on some specimens after curing for 3 days to understand the degree of strength restoration. The rest of the repaired and reinforced specimens as well as the unrepaired and unreinforced specimens were then put into an oven and heated according to the temporal and temperate conditions listed below, and then the compressive strength was tested to estimate the impact of fire. Result: After reinforcing the yielded specimen with epoxy, the process was to then put it in an oven and heat it at different temperatures over time. It was found that there was a decrease in the strength of the reinforcement more than that of the actual specimen. Conclusion: Based on this, it was found that a building repaired and reinforced with epoxy resin is actually more dangerous than a general unrepaired building when it is damaged by fire, and thus, that it must be prepared for fire vulnerabilities.
This paper investigates experimentally the fire resistance performance and spatting resistance of high performance reinforced concrete column member subjected to fire containing polypropylene fiber(PP fiber) and cellulose fiber(CL fiber). An increase in PP fiber and CL fiber contents, respectively resulted in a reduction of fluidity due to fiber ball effect. Air content is constant with m increase in fiber content. Compressive strength reached beyond 50 MPa. Based on fire resistance test, severe failure occurred with control concrete specimen, which caused exposure of reinforcing bar. No spall occurred with specimen containing PP fiber. This is due to the discharge of internal vapour pressure. Use of CL fiber superior to control concrete in the side of spatting resistance, localized failure at comer of specimen was observed. Corner of specimen had deeper neutralization than surface of specimen. Specimen containing PP fiber had the least damaged area due to spatting. Neutralization depth ranged between 6 and 8 mm Residual compressive strength of specimen containing PP fiber maintained 40%, which is larger than control concrete with 20% of residual strength. Specimen containing CL fiber had 25% or residual strength.
The near surface mounted (NSM) FRP strengthening method has been conventionally applied for strengthening the deteriorated concrete structures. The NSM strengthening method, however, has been issued with the problem of limitation of the cutting depth which is usually considered as concrete cover depth. This may be related with degradation of bonding performance in long-term service state. To improve the debonding problem, in this study, the Stirrup partial-cutting NSM (SCNSM) strengthening method using CFRP plate was newly developed. SCNSM strengthening method can be effectively applied to the deteriorated concrete structure without any troubles of insufficient cutting depth. To experimentally verify the structural behavior, the flexural test of the concrete beam by using the SCNSM strengthening method was conducted with the test variable as the strengthening length (32%, 48%, 70%, 80%, 96% of span length). In the result of the test, the NSM and SCNSM strengthened specimen showed similar structural behavior with load-deflection, mode of failure. Additionally, there was no apparent structural degradation by the stirrup partial-cutting. Consequently, it was evaluated that the SCNSM strengthening method can be useful for seriously damaged concrete structures that is hard to apply the conventional NSM strengthening method for increasing the structural capacity.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2008.04a
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pp.85-88
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2008
Performance evaluation of RC bridge piers repaired by CFRP has been investigated. For this purpose, simplified CFRP stress-strain relationship has been proposed and use is made of inelastic time-dependent element developed by authors. Static time-history analysis has been carried out for a RC bridge pier repaired with CFRP. Analytical predictions shows a relatively good correlation with experimental results. In addition, in case of dynamic time-history analysis, effect of the CFRP repair intervention on shear has been evaluated. Comparative analysis reveals that a repaired member produces increased characteristics due to the repair intervention and may affect the overall response of a whole structure. Moreover, effect of shear significantly affect strength, stiffness and displacement response of the pier. In all, It is believed that the present analytical model and scheme enable a healthy evaluation of strength, stiffness and displacement capacities of a RC bridge pier being damaged and repaired.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.29
no.5A
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pp.503-510
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2009
Latex modified concrete (LMC) is a successful polymer-portland cement concretes, which have been developed and used for many years, in overlaying bridge decks and resurfacing industrial floors. The excellent bond strength to substrate, easy application and high resistance to impact, abrasion, wear, aggressive chemicals and freeze-thaw deterioration have made this material used widely. The objective of this study was to determine experimentally the load-deflection response and ultimate strength of reinforced RC beams. The cracking patterns and the mode of failure were observed. Because of excellent bond strength and repairing effects, the RC beams repaired by LMC at compression or tension zone showed over 100% recovery from damaged structures. The RC beams overlaid by LMC showed significant improvement at load carrying capacity as overlay thickness increases. However, the beams repaired of tension zone without shear stirrups almost showed no strengthen effect, and indicated an interfacial failures. The interfacial behavior was estimated by numerical method adopting the concept of shear flow.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.3A
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pp.349-356
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2008
Recently FRP (Fiber Reinforcement Polymer) is widely used for the strengthening of damaged RC beams. Although many tests were carried out to verify flexural capacity of RC beams strengthened with FRP sheet or plate, the behavior of strengthened RC beams has not yet clearly verified. To investigate the strengthening efficiency of the Near Surface Mounted Reinforcement (NSMR) technique experimentally and analytically, a total of 7 specimens have been tested. The experimental results revealed that specimens strengthened with NSMR improved the flexural capacity of RC beams. Also, while the NSMR specimens utilized CFRP reinforcement efficiently compared to the EBR (Externally Bonded Reinforcement) specimen, the NSMR specimens still have debonding failure between epoxy and concrete interface. This study has proposed the model to predict failure modes and failure loads. Good agreement was obtained between the predicted and the experimental results.
Kim, Jang-Ho Jay;Yi, Na-Hyun;Phan, Duc-Hung;Kim, Sung-Bae;Lee, Kang-Won
Journal of the Korea Concrete Institute
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v.22
no.4
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pp.535-546
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2010
Recently, the probability of collision accident between vehicles or vessels and infrastructures are increasing at alarming rate. Particularly, collision impact load can be detrimental to sub-structures such as piers and columns. The damaged pier from an impact load of a vehicle or a vessel can lead to member damages, which make the member more vulnerable to impact load due to other accidents which. In extreme case, may cause structural collapse. Therefore, in this study, the vehicle impact load on concrete compression member was considered to assess the quantitative design resistance capacity to improve, the existing design method and to setup the new damage assessment method. The case study was carried out using the LS-DYNA, an explicit finite element analysis program. The parameters for the case study were cross-section variation of pier, impact load angle, permanent axial load and axial load ratio, concrete strength, longitudinal and lateral rebar ratios, and slenderness ratio. Using the analysis results, the performance based resistance capacity evaluation method for impact load using satisfaction curve was developed using Bayesian probabilistic method, which can be applied to reinforced concrete column design for impact loads.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.25
no.6
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pp.245-253
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2021
RC slab bridges account for the largest portion of deteriorated bridges in Korea. However, most RC slabs are not included in the first and second classes of bridges, which are subject to bridge safety management and maintenance. The highest damaged components in highway bridges are the subsidiary facilities including expansion joints and bearings. In particular, leakage through expansion joints causes deterioration and cracks of concrete and exposure of reinforced bars. Therefore, this study analyzed the effect of adhesion damage at expansion joints on the response of the deck in RC slab bridges. When the spacing between the expansion joints at both ends was closely adhered, cracks occurred in the concrete at both ends of the deck due to the resistance rigidity at the expansion joints. Based on the response results, the correlation analysis between displacements in the longitudinal direction of the expansion joint and concrete stress at both ends of the deck for each damage scenario was performed to investigate the effect of the occurrence of damage on the bridge behavior. When expansion joint devices at both sides were damaged, the correlation between displacement and stress showed a low correlation of 0.18 when the vehicles proceeded along all the lanes. Compared with those in the intact state, the deflections of the deck in the damaged case at both sides showed a low correlation of 0.34 to 0.53 while the vehicle passed and 0.17 to 0.43 after the vehicle passed. This means that the occurrence of cracks in the ends of concrete changed the behavior of the deck. Therefore, data-deriven damage detection could be developed to manage the damage to expansion joints that cause damage and deterioration of the deck.
One of the reasons for brittle failure in reinforced concrete structures subjected to severe earthquake is due to large local bond-slippage of bars resulting in fast bond degradation between reinforcing bars and concrete. This study aims to evaluate effects of bar deformation height on bond performance, specially, bond degradation under cyclic loading. Bond test specimens were constructed with machined bars with high relative rib areas. The degree of confinement by transverse bars is also another key parameters in this bond test. From test results, amounts of energy dissipation are calculated and compared for each parameter. Test results show that bond strength and stiffness drops significantly as cycles increases. The confinement and high relative rib area are effective to delay bond degradation, as the reduction of bond strength of cyclic loading compared to monotonic loading decreased for bars with large confinement and high relative rib areas. The energy dissipation also increases as the degree of confinement and relative rib area increases. However, tested bars with very high rib areas show that the bond may be damaged at relatively small slip because of high stiffness. The study will help to understand the bond degradation mechanism due to bar deformation height under cyclic loading and be useful to develop new deformed bars with high relative rib areas.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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