Deifalla, Ahmed F.;Fattouh, Fattouh M.;Fawzy, Mona M.;Hussein, Ibrahim S.
Steel and Composite Structures
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v.33
no.6
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pp.793-803
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2019
Concrete-filled steel tubular (CFST) beam-columns are widely used owing to their good performance. They have high strength, ductility, large energy absorption capacity and low costs. Externally stiffened CFST beam-columns are not used widely due to insufficient design equations that consider all parameters affecting their behavior. Therefore, effect of various parameters (global, local slenderness ratio and adding hoop stiffeners) on the behavior of CFST columns is studied. An experimental study that includes twenty seven specimens is conducted to determine the effect of those parameters. Load capacities, vertical deflections, vertical strains and horizontal strains are all recorded for every specimen. Ratio between outer diameter (D) of pipes and thickness (t) is chosen to avoid local buckling according to different limits set by codes for the maximum D/t ratio. The study includes two loading methods on composite sections: steel only and steel with concrete. The case of loading on steel only, occurs in the connection zone, while the other load case occurs in steel beam connecting externally with the steel column wall. Two failure mechanisms of CFST columns are observed: yielding and global buckling. At early loading stages, steel wall in composite specimens dilated more than concrete so no full bond was achieved which weakened strength and stiffness of specimens. Adding stiffeners to the specimens increases the ultimate load by up to 25% due to redistribution of stresses between stiffener and steel column wall. Finally, design equations previously prepared are verified and found to be only applicable for medium and long columns.
Kim In Gyu;Chung Chul Hun;Shim Chang Su;Kim Seong Woon
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2004.05a
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pp.770-773
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2004
The full-width, full-depth precast panel system is very efficient for the rehabilitation of deteriorated decks as well as for new bridge construction.. The horizontal bond strength at the interface between the two interconnected elements is of primary importance in order to achieve composite action. The strength of the bond between the two precast members should be high enough to prevent any progressive slip from taking place. However, the case when both of the interconnected elements are precast members bonded by means of grout, is not currently addressed by KBDC or AASHTO. This is the main impetus for this study. A total 43 push-off tests were performed to evaluate the horizontal bond strength and to recommend the best practice for the system. Test parameters included different interface surface conditions, different amount and different types of shear connectors. The presence of the shear keys at the top surface of the beam increased the interface bond capacity tremendously compared to the bond capacity with a different surface conditions.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2006.05a
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pp.278-281
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2006
The aims of this study are to investigate rib geometries of reinforcing bars commercially available in Korea, Japan and USA, and evaluate bond performance using beam-end test specimens. Measurement of rib geometries of the bars include nominal area, average distance of rib, height of rib and an angle of rib perpendicular to bar axis. The result of this study show that rib height of Korean reinforcement bars are much less than those of Japan and USA resulting in the lowest value of relative rib area. Average bond strength of Korean D25 deformed bars is known as 9 % less than that of bars produced in USA. Bond strength depends primarily on the relative rib area. Bond strength of the high relative rib area bars produced in USA show 18% higher than that of bars produced in Korea.
Kim, Yoon-Jung;Shin, Kyung-Jae;Moon, Jeong-Ho;Oh, Young-Suk
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2006.11a
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pp.193-196
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2006
Unlike external bonded plate or carbon fiber, the external unbonded strengthening has some advantages in speed and simplicity of installation. It is not required surface preparations and not affected by environmental conditions. A set of six laboratory tests on RC beams strengthened using the technique are reported, results compared with non-strengthened specimens. The main test parameters are the cross-sectional area of the high-tension bar and the distance of stirrups. Test result show that the beams reinforced are superior to reference specimens, especially for the strength and deformation capacity. Also, it is shown that good efficiencies can be achived in shear strength of the beam.
The paper makes the experimental and finite-element-analysis investigation on the seismic behavior of the rebar-penetrated joint between gangue concrete filled steel tubular column and reinforced gangue concrete beam under low cyclic reversed loading. Two specimens are designed and conducted for the experiment to study the seismic behavior of the rebar-penetrated joint under cyclic loading. Then, finite element analysis models of the rebar-penetrated joint are developed using ABAQUS 6.10 to serve as the complement of the experiment and further analyze the seismic behavior of the rebar-penetrated joint. Finite element analysis models are also verified by the experimental results. Finally, the hysteretic performance, the bearing capacity, the strength degradation, the rigidity degradation, the ductility and the energy dissipation of the rebar-penetrated joint are evaluated in detail to investigate the seismic behavior of the rebar-penetrated joint through experimental results and finite element analysis results. The research demonstrates that the rebar-penetrated joint between gangue concrete filled steel tubular column and reinforced gangue concrete beam, with full and spindle-shaped load-displacement hysteretic curves, shows generally the high ductility and the outstanding energy-dissipation capacity. As a result, the rebar-penetrated joint exhibits the excellent seismic performance and meets the earthquake-resistant requirements of the codes in China. The research provides some references and suggestions for the application of the rebar-penetrated joint in the projects.
In the present paper, the fiber theory has been employed to model the reinforced concrete (RC) deep beams (DBs) considering the reinforcing steel bar-concrete interaction. To simulate numerically the behavior of materials, the uniaxial materials' constitutive laws have been employed for reinforcements and concrete and the bond stress-slip between the reinforcing steel bars and surrounding concrete are taken into account. Because of the high sensitivity of DBs to shear deformations, the Timoshenko beam theory has been applied. The shear stress-strain (S-SS) relationship has been defined by the modified compression field theory (MCFT) model. By modeling about 300 RC panels and employing a produced numerical database, a study has been carried out to show the sensitivity of the MCFT model. This is performed based on the multiple linear regression (MLR) models. The results of this research also illustrate how different parameters such as characteristic compressive strength of concrete, yield strength of reinforcements and the percentages of reinforcements in different directions get involved in the shear behavior of RC panels without applying complex theories. Based on the results obtained from the analysis of the MCFT S-SS model, a relatively simplified numerical S-SS model has been proposed. Application of the proposed S-SS model in modeling and analyzing the considered samples indicates that there is a good agreement between the simulated and the experimental test results. The comparison between the proposed S-SS model and the MCFT model indicates that in addition to the advantage of better accuracy, the main advantage of the proposed method is simplicity in application.
If conventional reinforcements are used for high-strength concrete (HSC) structures, a large amount of the reinforcement must be required to compensate for the brittleness of HSC and make the best use of HSC. This raises some structural problems such as steel congestion and an increase in self-weight. Therefore, alternative reinforcing materials and methods for HSC structures are needed. In this study, four full-scale beam specimens constructed with HSC (100 MPa) were tested to investigate the effect of the different shear reinforcements on the shear behavior. These four specimens were reinforced for shear stirrups with normal and high strength steels, headed bars, and carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) bars, respectively. In addition, steel fibers were added to the HSC in the two of the specimens to observe their beneficial effects. The use of high strength steels resulted in the improvement of the shear capacity since the shear resistance provided by the shear reinforcements and the bond strength were increased. The specimen reinforced with headed bars also showed a superior performance to the conventional steel reinforced specimen due to the considerably high anchorage strength of headed bar. CFRP bars used in this research, however, seemed to be inadequate for shear reinforcement because of the inferior bond capacity. The presence of the steel fibers in concrete led to remarkable improvement in the ductility of the specimens as well as in the overall cracks control capability.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.35
no.5
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pp.1015-1024
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2015
An experiment of composite beam was performed which utilized glass fiber reinforced polymer (GFRP) plank as the permanent formwork with cast-in-place high strength concrete. This research analyzed the flexural failure behavior of composite beam by setting the sand coated at GFRP bottom surface, the perforation and interval of the GFRP plank web, and the width of the top flange as the experimental variables. As a result of the experiments for effectiveness of sand attachment in case of not perforated web, approximately 43% higher ultimate load value was obtained when the sand was coated than not coated case. For effectiveness of perforation and interval of gap, approximately 23% higher maximum load value was seen when interval of the perforation gap was 3 times and the fine aggregate was not coated, and approximately 11% higher value was observed when the perforation gap was 5 times on the coated specimen. For effectiveness of top flange breadth, the ultimate load value was approximately 12% higher in case of 20mm than 40mm width.
A various structural materials are used in construction projects such as a stone, concrete, steel materials. Between of them, concrete are used widely. The compressive strength of concrete is high, and its maintenance and management is comparatively easy. The R.C Building will be superannuated as time passes. This program is generated by propagation of cracks. In order to manage such cracks, time and efforts, expense, etc. are required. In this study, glass sensors were embedding in a model beam and column and leakage of fluorescence and adhesive material was investigated. Further, currents in glass pipe were observed to find the leakage of liquid in glass pipes. Progressive cracks generated by cause the fracture of glass pipes. Therefore, the liquid become to flow and electric current stops, and the cracked part of the member can be found easily. Moreover, the adhesive delays progressive cracking system that responds in air, and the life of a structure can be made to extend. The purpose of this research is to develop of low price sensors that can perform of self-diagnosis in addition to ability of concrete repair concrete to damage.
Nowadays CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) became widely used materials for the strengthening and retrofitting of structures. Many experimental and analytical studies are encountered at literature about strengthening beams by using this kind of materials against static loads and cyclic loads such as earthquake or wind loading for investigating their behavior. But authors did not found any study about strengthening of RC beams by using CFRP against low velocity impact and investigating their behavior. For these reasons an experimental study is conducted on totally ten strengthened RC beams. Impact loading is applied on to specimens by using an impact loading system that is designed by authors. Investigated parameters were concrete compression strength and drop height. Two different sets of specimens with different concrete compression strength tested under the impact loading that are applied by dropping constant weight hammer from five different heights. The acceleration arises from the impact loading is measured against time. The change of velocity, displacement and energy are calculated for all specimens. The failure modes of the specimens with normal and high concrete compression strength are observed under the loading of constant weight impact hammer that are dropped from different heights. Impact behaviors of beams are positively affected from the strengthening with CFRP. Measured accelerations, the number of drops up to failure and dissipated energy are increased. Finite element analysis that are made by using ABAQUS software is used for the simulation of experiments, and model gave compatible results with experiments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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