Bengar, Habib Akbarzadeh;Kiadehi, Mohammad Asadi;Shayanfar, Javad;Nazari, Maryam
Steel and Composite Structures
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v.34
no.3
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pp.453-465
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2020
Influences of different variables that affect the effective flexural rigidity of reinforced concrete (RC) members are not considered in the most seismic codes. Furthermore, in the last decades, the application of steel fibers in concrete matrix designs has been increased, requiring development of an accurate analytical procedure to calculate the effective flexural rigidity of steel fiber reinforced concrete (SFRC) members. In this paper, first, a nonlinear analytical procedure is proposed to calculate the SFRC members' effective flexural rigidity. The proposed model's accuracy is confirmed by comparing the results obtained from nonlinear analysis with those recorded from the experimental testing. Then a parametric study is conducted to investigate the effects of different parameters such as varying axial load and steel fiber are then investigated through moment-curvature analysis of various SFRC (normal-strength concrete) sections. The obtained results show that increasing the steel fiber volume percentage increases the effective flexural rigidity. Also it's been indicated that the varying axial load affects the effective flexural rigidity. Lastly, proper equations are developed to estimate the effective flexural rigidity of SFRC members.
In the design of concrete columns, it is important to provide some nominal flexural ductility even for structures not subjected to earthquake attack. Currently, the nominal flexural ductility is provided by imposing empirical deemed-to-satisfy rules, which limit the minimum size and maximum spacing of the confining reinforcement. However, these existing empirical rules have the major shortcoming that the actual level of flexural ductility provided is not consistent, being generally lower at higher concrete strength or higher axial load level. Hence, for high-strength concrete columns subjected to high axial loads, these existing rules are unsafe. Herein, the combined effects of concrete strength, axial load level, confining pressure and longitudinal steel ratio on the flexural ductility are evaluated using nonlinear moment-curvature analysis. Based on the numerical results, a new design method that provides a consistent level of nominal flexural ductility by imposing an upper limit to the axial load level or a lower limit to the confining pressure is developed. Lastly, two formulas and one design chart for direct evaluation of the maximum axial load level and minimum confining pressure are produced.
It has been reported by the existing papers that the ultimate load capacity and energy absorption capacity of the CFST column are considerably higher than those resulting from a simple addition of the capacities of the concrete and the steel tube. It is normally believed that the confined effect for the infilled concrete due to the hoop tension of steel at the parameter of cross sections can remarkably improve the ductility and energy absorption capacities of the CFST columns. This paper provides the results of a study on the load-carrying capacities and energy absorption capacities of the CFST columns, a numerical analysis method, i. e. N-M interaction curves and Moment curvature relationships. The numerical approaches are verified by comparing with the existing test results and the circular and square steel tube sections are selected to clarify the amount of confinement effects to improve the ultimate deformable capacity(a ultimate strain value) of the infilled concrete. Then, an adequate value of the ultimate strain of the infilled concrete and an equation of the ultimate capacity of the CFST column are suggested.
Kim, Dookie;Yi, Jin-Hak;Seo, Hyeong-Yeol;Chang, Chunho
Structural Engineering and Mechanics
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v.29
no.6
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pp.689-707
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2008
This study presents a method to evaluate the seismic risk of an extradosed bridge with seismic isolators of lead rubber bearings (LRBs), and also to show the effectiveness of the LRB isolators on the extradosed bridge, which is one of the relatively flexible and lightly damped structures in terms of seismic risk. Initially, the seismic vulnerability of a structure is evaluated, and then the seismic hazard of a specific site is rated using an earthquake data set and seismic hazard maps in Korea. Then, the seismic risk of the structure is assessed. The nonlinear seismic analyses are carried out to consider plastic deformation of bridge columns and the nonlinear characteristics of soil foundation. To describe the nonlinear behaviour of a column, the ductility demand is adopted, and the moment-curvature relation of a column is assumed to be bilinear hysteretic. The fragility curves are represented as a log-normal distribution function for column damage, movement of superstructure, and cable yielding. And the seismic hazard at a specific site is estimated using the available seismic hazard maps. The results show that in seismically-isolated extradosed bridges under earthquakes, the effectiveness of the isolators is much more noticeable in the columns than the cables and girders.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.5
no.6
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pp.11-19
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2001
A series of test on concrete-filled composite columns was preformed to evaluate structural performance under axial compression and cyclic lateral loading. It was presented that concrete-filled composite columns had high strength, high stiffness and large energy-absorption capacity on account of mutual confinement between the steel plate and filled-in concrete. A cross section analysis procedure developed to predict the moment-curvature relation of composite columns was proven to be on accurate and effective method. The ductility factor and the response modification factor were evaluated for the seismic design of concrete-filled composite columns. It was shown that concrete-filled composite columns could be used as a very efficient earthquake-resistant structural member.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2002.10a
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pp.3-10
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2002
Recently, arches are used structurally because of their high in-plane stiffness and strength, which result from their ability to transmit most of the applied loading by axial forces actions, so that the bending actions are reduced. On the other hand, the resistances of arches to (out-of-plane,) flexural-torsional behavior depend on the rigidities EI/sub y/, for lateral bending, GJ for Uniform torsion, and EI/sub w/ for warping torsion which are related to axial stress for flexural-torsional behavior. The resistance of an arch to out-of-plane behavior may be reduced by its in-plane curvature, and so it may require significant lateral bracing. Thus. it is supposed that In-plane preloading which cause an axial stress, have an effect on out-of-plane free vibration behavior of arches. Because axial stresses caused increase or decrease out-of-plane stiffness. But study about this substance is insufficient. In this thesis, We will study an effect of preloading on lateral free vibration of arches, using finite element method based on Kang and Yoo's curved beam theory (about curved beam element have 7 degree of freedom including warping) with FORTRAN programming.
The U-draw bending operation is known as a representative test method for springback evaluation of sheet metals since the sheet in U-draw bending operation undergoes stretching, bending and unbending deformations occurred at the stamping process. In this study, a simplified approach was proposed for predicting springback and side-wall curls of tailor-welded blank in U-draw bending operations, using moment-curvature relationships derived for sheets undergoing stretching, bending and unbending deformation. Two different welded strips were adopted to compare the effects of weld-line locations on the springback. One (type A) was welded along the centerline of the strip-width and the other (type B) was welded along the centerline of the strip-length. To investigate the effect of different thickness combination on the springback, the tailor-welded strips were joined by the laser welding process and consisted of three types of thickness combinations of sheets, SCP1 0.8t * SCP1 1.2t, SCP1 0.8t * SCP1 1.6t and SCP1 0.8t * TRIP 1.0t. Some calculated results by the simplified formula were compared with experimental results.
This Paper describes a numerical method to evaluate the flexural strength of reinforced concrete members exposed to fire. An analytical method is developed for the moment-curvature relationship for the cross section which is subjected to high temperature. The method performs heat-transfer analysis for the cross sections and subsequently performs numerical analysis using the stress-strain relationships of concrete and reinforcing steel in various heat conditions. The results of the numerical studies are ; 1) the residual flexural strength exposing at high temperature is affected by the heating time, the depth of concrete cover and reinforcement ratio, 2) the residual flexural strength after exposed at high temperature is recovered of its original strength at minimum ratio of reinforcement, while members having half of maximum ratio and maximum ratio of reinforcement do not recover its original strength, 3) furthermore, the concrete may reach its maximum capacity before reinforcement yields in reinforced concrete members having maximum ratio of reinforcement.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.7
no.4
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pp.39-49
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2003
This research is a part of a research program to develope a new design method for reinforced concrete bridge columns under axial load and cyclic lateral load. A nonlinear analytical method is proposed to obtain moment-curvature relationship and lateral load-displacement relationship. Various analytical models that contribute seismic behavior of reinforced concrete bridge columns are adopted and modified by comparing quasi-static test results of reinforced concrete columns with spirals of circular hoops. The analysis adopts confined concrete model, longitudinal reinforcement test result of reinforced concrete columns with spirals or circular hoops. The analysis adopts confined concrete model, etc. The results obtained using the propose analytical method agree well with test results and give conservative estimations particularly for deformation capacity and ductility.
In this paper, the existing formulas of the step-by-step method were generalized for effective estimation of responses of complicated composite sections due to long-term deformation of concrete. The initial transformed section properties of the composite section were derived from material and section properties of concrete section and sections which confine the longterm deformation of concrete. The transformed section properties at each step were derived from the effective modulus of elasticity considered the creep coefficient variation. Improved formulas of the step-by-step method for generalized responses were derived by introducing 5 generalized parameters. The formulas can be more simplified by applying constant increment of creep coefficient at each step. The constant increment of creep coefficient at each step can also reduce computing time and make equal computing error of each step. The generalized responses for axial elastic strain of concrete section were most sensitive to the area rate of concrete section, and the ratio of the second moment of the confining section area was more sensitive than that of the concrete section. Those for elastic curvature of concrete section were most sensitive to the ratio of the second moment of concrete section area.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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