The management of waste tire rubber has become a pressing environmental and health issue, requiring sustainable solutions to mitigate fire hazards and conserve natural resources. The performance of waste materials in structural components needs to be investigated to fabricate sustainable structures. This study aims to investigate the behavior of glass fiber reinforced polymer (GFRP) reinforced rubberized concrete (GRRC) compressive components under compressive loads. Nine GRRC circular compressive components, varying in longitudinal and transverse reinforcement ratios, were constructed. A 3D nonlinear finite element model (FEM) was proposed by means of the ABAQUS software to simulate the behavior of the GRRC compressive components. A comprehensive parametric analysis was conducted to assess the impact of different parameters on the performance of GRRC compressive components. The experimental findings demonstrated that reducing the spacing of GFRP stirrups enhanced the ductility of GRRC compressive components, while the addition of rubberized concrete further improved their ductility. Failure in GRRC compressive components occurred in a compressive columnar manner, characterized by vertical cracks and increased deformability. The finite element simulations closely matched the experimental results. The proposed empirical model, based on 600 test samples and considering the lateral confinement effect of FRP stirrups, demonstrated higher accuracy (R2 = 0.835, MSE = 171.296, MAE = 203.549, RMSE = 195.438) than previous models.
The main objective of this experimental study is to examine the feasibilities of each testing method with various kinds of grip systems for the analysis of tensile strength of GFRP(glass fiber reinforced polymer) reinforcing bars. Three types of grip systems were examined such as resin-sleeved pipe-type grip proposed by CSA(Canadian Standard Association), frictional resistance type metal grip by ASTM(American Standard for Testing and Materials) and wedge-inserted cone-type grip normally used in prestressing tendons. Also, mechanical properties of GFRP rebars with different surface deformations were investigated for each different type of testing grip used in this study. All testing procedures including specimens preparation, set-up of test equipments and measuring devices were made according to the CSA S806-02 recommendations. From the test results, it was found that the highest tensile strengths of GFRP rebars were observed when tested by resin-sleeved grip system regardless of their different surface deformations. But tensile strengths of GFRP rebars by ASTM grip system are only 10% less than those by CSA grip system. On the other hand, CSA grip is not only difficult to prepare but also not disposable. Therefore, ASTM grip system is recommended as a practical alternative to estimate the tensile strength of GFRP rebars.
A hybrid bridge deck is proposed, which includes steel bars, concrete and glass-fiber-reinforced-polymer (GFRP) plates with channel sections. The steel bar in the negative moment region can increase the flexural stiffness, improve the ductility, and reduce the GFRP ratio. Three continuous decks with different steel bar ratios and a simply supported deck were fabricated and tested to study the mechanical performance. The failure mode, deflection, strain distribution, cracks and support reaction were tested and discussed. The steel bar improves the mechanical performance of continuous decks, and a theoretical method is proposed to predict the deformation and the shear capacity. The experimental results show that all specimens failed with shear failure in the positive moment region. The increase of steel bar ratio in the negative moment region can achieve an enhancement in the flexural stiffness and reduce the deflection without increasing GFRP. Moreover, the continuous deck can achieve a yield load, and the negative moment can be carried by GFRP plates after the steel bar yields. Finally, a nonlinear analytical method for the deflection calculation was proposed and verified, with considering the moment redistribution, non-cracked sections and nonlinearity of material. In addition, a simplified calculation method was proposed to predict the shear capacity of GFRP-concrete decks.
Won, Jong Pil;Jang, Chang Il;Park, Chan-Gi;Lee, Sang Woo
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.3D
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pp.325-330
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2008
This study carried out the repeated freezing-thawing test in order to understand the long-term degradation mechanism of GFRP dowel bars. The mechanical property measured by shear test. In addition, analyzes repeated freezing-thawing degradation mechanism of GFRP dowel bars by observe the microstructure through Scanning Electron Microscope (SEM) and Gas Physisorption techniques. As the result of test, it was found that the mechanical property didn't decreased as the exposure time to water and repeated freezing-thawing environment. It shows clearly observed microstructure investigations.
Glass fiber-reinforced polymer (GFRP) bars have been introduced as an effective alternative for the conventional steel reinforcement in concrete structures to mitigate the costly consequences of steel corrosion. However, despite the superior performance of these composite materials in terms of corrosion, the effect of replacing steel reinforcement with GFRP on the seismic performance of concrete structures is not fully covered yet. To address some of the key parameters in the seismic behavior of GFRP-reinforced concrete (RC) structures, two full-scale beam-column joints reinforced with GFRP bars and stirrups were constructed and tested under two phases of loading, each simulating a severe ground motion. The objective was to investigate the effect of damage due to earthquakes on the service and ultimate behavior of GFRP-RC moment-resisting frames. The main parameters under investigation were geometrical configuration (interior or exterior beam-column joint) and joint shear stress. The performance of the specimens was measured in terms of lateral load-drift response, energy dissipation, mode of failure and stress distribution. Moreover, the effect of concrete damage due to earthquake loading on the performance of beam-column joints under service loading was investigated and a modified damage index was proposed to quantify the magnitude of damage in GFRP-RC beam-column joints under dynamic loading. Test results indicated that the geometrical configuration significantly affects the level of concrete damage and energy dissipation. Moreover, the level of residual damage in GFRP-RC beam-column joints after undergoing lateral displacements was related to reinforcement ratio of the main beams.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.18
no.12
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pp.118-125
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2017
In this study, we examined the bond performance of FRP Hybrid Bars. FRP Hybrid Bars are developed by wrapping glass fibers on the outside of deformed steel rebars to solve the corrosion problem. The surface of the FRP Hybrid Bars was coated with resin and silica sand to enhance its adhesion bonding performance with concrete. Various parameters, such as the resin type, viscosity, and size of the silica sand, were selected in order to find the optimal surface condition of the FRP Hybrid Bars. For the bonding test, FRP Hybrid Bars were embedded in a concrete block with a size of 200 mm3 and the maximum load and slip were measured at the interface between the FRP Hybrid Bar and concrete through the pull-out test. From the experimental results, the maximum load and bond strength were calculated as a function of each experimental variable and the resin type, viscosity and size of the silica sand giving rise to the optimal bond performance were evaluated. The maximum bond strength of the specimen using epoxy resin and No. 5 silica sand was about 35% higher than that of the deformed rebar.
Mohammed Berradia;El Hadj Meziane;Ali Raza;Mohamed Hechmi El Ouni;Faisal Shabbir
Steel and Composite Structures
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v.49
no.2
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pp.161-180
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2023
In the previous research, the axial compressive capacity models for the glass fiber-reinforced polymer (GFRP)-reinforced circular concrete compression elements restrained with GFRP helix were put forward based on small and noisy datasets by considering a limited number of parameters portraying less accuracy. Consequently, it is important to recommend an accurate model based on a refined and large testing dataset that considers various parameters of such components. The core objective and novelty of the current research is to suggest a deep learning model for the axial compressive capacity of GFRP-reinforced circular concrete columns restrained with a GFRP helix utilizing various parameters of a large experimental dataset to give the maximum precision of the estimates. To achieve this aim, a test dataset of 61 GFRP-reinforced circular concrete columns restrained with a GFRP helix has been created from prior studies. An assessment of 15 diverse theoretical models is carried out utilizing different statistical coefficients over the created dataset. A novel model utilizing the group method of data handling (GMDH) has been put forward. The recommended model depicted good effectiveness over the created dataset by assuming the axial involvement of GFRP main bars and the confining effectiveness of transverse GFRP helix and depicted the maximum precision with MAE = 195.67, RMSE = 255.41, and R2 = 0.94 as associated with the previously recommended equations. The GMDH model also depicted good effectiveness for the normal distribution of estimates with only a 2.5% discrepancy from unity. The recommended model can accurately calculate the axial compressive capacity of FRP-reinforced concrete compression elements that can be considered for further analysis and design of such components in the field of structural engineering.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2008.04a
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pp.49-52
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2008
The tensile and bond performance of GFRP rebar are different from those of conventional steel reinforcement. It requires some studies on concrete members reinforced with GFRP reinforcing bars to apply it to concrete structures. GFRP has some advantages such as high specific strength, low weight, non-corrosive nature, and disadvantage of larger deflection due to the lower modulus of elasticity than that of steel. Bridge deck is a preferred structure to apply FRP rebars due to the increase of flexural capacity by arching action. This paper focuses on the behavior of concrete bridge deck reinforced with newly developed GFRP rebar. A total of three real size bridge deck specimens were made and tested. Main variable was reinforcement ratio of GFRP rebar. Static test was performed with the load of DB-24 level until failure. Test results were compared and analyzed with ultimate load, deflection behavior.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.5A
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pp.719-727
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2008
The tensile and bond performance of GFRP rebar are different from those of conventional steel reinforcement. It requires some studies on concrete members reinforced with GFRP reinforcing bars to apply it to concrete structures. GFRP has some advantages such as high specific strength, low weight, non-corrosive nature, and disadvantage of larger deflection due to the lower modulus of elasticity than that of steel. Bridge deck is a preferred structure to apply FRP rebars due to the increase of flexural capacity by arching action. This paper focuses on the behavior of concrete bridge deck reinforced with newly developed GFRP rebars. A total of three real size bridge deck specimens were made and tested. Main variables are the type of reinforcing bar and reinforcement ratio. Static test was performed with the load of DB-24 level until failure. Test results were compared and analyzed with ultimate load, deflection behavior, crack pattern and width.
You, Young-Jun;Park, Young-Hwan;Kim, Hyung-Yeol;Choi, Jin-Won;Kim, Jang-Ho Jay
Journal of the Korea Concrete Institute
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v.25
no.2
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pp.187-194
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2013
Fiber reinforced polymer (FRP) has been gathering interest from designers and engineers for its possible usage as a replacement reinforcement of a steel reinforcing bar due to its advantageous characteristics such as high tensile strength, non-corrosive material, etc. Since it is manufactured with various contents ratios, fiber types, and shapes without any general specification, test results for concrete members reinforced with these FRP reinforcing bars could not be systematically used. Moreover, since investigations for FRP reinforced members have mainly focused on short-term behavior, the purpose of this study is to evaluate long-term behaviors of glass FRP (GFRP) reinforcing bar and concrete beams reinforced with GFRP. In this paper, test results of tensile and bond performance of GFRP reinforcing bar and creep behavior are presented. In the creep tests, results showed that 100 years of service time can be secured when sustained load level is below 55% of tensile strength of GFRP reinforcing bar. A modification factor of 0.73 used to calculate long-term deflection of GFRP reinforced beams was acquired from the creep tests for GFRP reinforced concrete beams. It is expected that these test results would give more useful information for design of FRP reinforced members.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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