International Journal of Concrete Structures and Materials
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v.6
no.1
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pp.49-57
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2012
The main objectives of this research were to experimentally evaluate the impact of Carbon Fiber-Reinforced Polymers (CFRP) amount and strip spacing on the shear behavior of prestressed concrete (PC) beams and to evaluate the applicability of existing analytical models of Fiber-Reinforced Polymer (FRP) shear capacity to PC beams shear-strengthened with CFRP. The Ushaped CFRP strips with different spacing were applied externally to the test specimens in order to observe the overall behavior of the prestressed concrete I-beams and the mode of failure of the applied CFRP strips. Results obtained from the experimental program showed that the application of CFRP strips to prestressed concrete I-beams did in fact enhance the overall behavior of the specimens. The strengthened specimens responded with an increase in ductility and in shear capacity. However, it should be noted that the CFRP strips were not effective at all at spacing greater than half the effective depth of the specimen and that fracture of the strips was the dominant failure mechanism of CFRP. Further research is needed to confirm the conclusion derived from the experimental program.
Tadepalli, Padmanabha Rao;Dhonde, Hemant B.;Mo, Y.L.;Hsu, Thomas T.C.
International Journal of Concrete Structures and Materials
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v.9
no.3
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pp.267-281
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2015
Six full-scale prestressed concrete (PC) I-beams with steel fibers were tested to failure in this work. Beams were cast without any traditional transverse steel reinforcement. The main objective of the study was to determine the effects of two variables-the shear-span-to-depth ratio and steel fiber dosage, on the web-shear and flexural-shear modes of beam failure. The beams were subjected to concentrated vertical loads up to their maximum shear or moment capacity using four hydraulic actuators in load and displacement control mode. During the load tests, vertical deflections and displacements at several critical points on the web in the end zone of the beams were measured. From the load tests, it was observed that the shear capacities of the beams increased significantly due to the addition of steel fibers in concrete. Complete replacement of traditional shear reinforcement with steel fibers also increased the ductility and energy dissipation capacity of the PC I-beams.
This paper deals with the optimum cost design of partially prestressed concrete I crosssectioned beams by using Genetic Algorithms. For this purpose, the optimum cost design of two selected example problems that have different characteristics in behavior are performed via Genetic Algorithms by determining their objective functions, design variables and constraints. The results obtained from the technical literature are compared with the ones obtained from this study. The interpretation of the results show that the design of partially prestressed concrete I crossectioned beams from cost point of view by using Genetic Algorithms is 35~50 % more economical than the traditional ones (technical literature) without conceding safety.
This paper presents an innovative theoretical and numerical model to predict the lateral-torsional buckling (LTB) of simply supported steel I-beams with external prestressed tendons. The model incorporates an updated prestressing force, accounting for thermal effects and various external loadings. Critical multipliers are determined by solving an eigenvalue problem derived from applying Galërkin's approach to a set of nonlinear equilibrium equations. Validation is carried out through Finite Element Method (FEM) simulations, incorporating a new expression for an equivalent thermal expansion coefficient for the beam-tendon system, addressing both mechanical and thermal deformations. The primary aim is to estimate critical conditions considering material property degradation due to fire. The present results are generally in good agreement with those provided by the literature.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.6
no.3
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pp.151-158
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2002
Recently, the externally prestressed unbonded steel I-beam bridges have been increasingly built. The mechanical behavior of prestressed steel I-beams which are with external unbonded tendon is different from that of normal bonded PSC beams in a point of that the slip of tendons at deviators and the change of tendon eccentricity occurs, when external loads are applied in external unbonded steel I-beams. The concept of prestressing steel structures has not been widely considered, in spite of long and successful history of prestressing concrete members. In this study, The field experiment on prestressed steel I-beams has been performed in the various aspects of prestressed I-beam including the tend on type and profile.
The failure load of a continuous prestressed concrete beam depends partially on the amount of redistribution of moment that occurs prior to failure. Results from a parametric study, carried out using a nonlinear finite element computer program, are presented to demonstrate the influences of various factors on redistribution of moment in two-span, continuous bonded prestressed concrete beams. Trends in the data from the numerical studies are compared with those from a theoretical expression for percentage of redistribution, and it is shown that the redistribution of moment occurring in a continuous prestressed concrete beam is a function of number of parameters.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.9
no.4
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pp.27-39
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1989
The partially prestressed concrete members have intermediate degree of prestressing between the reinforced and fully prestressed concrete members. Partially prestressed concrete members take advantages of both the merits of fully prestressed concrete members under the service load state and those of reinforced concrete members under the ultimate load state. Total 12 partially prestressed concrete T-beams were m4de and tested to find the effects of prestressing ratio, stirrup arrangement and shape of cross section on the flexural and shear behavior of the partially prestressed concrete beams. In this paper, the test procedure and the ultimate behavior of test beams are described. The validity of prestressing indices is checked by analyzing test results.
In order to improve the cracking resistance of reinforced concrete and give full play to the advantages of prefabricated assembly structure in construction, prestressed reinforced concrete composite beam (PRCC) is proposed. Through the bending static test of seven I-shaped beam specimens, the bending failure modes and bearing capacity of PRCC and reinforced concrete composite beam are compared and analyzed, and the effects of prestress size, prestressed reinforcement layout and prestress application sequence on the flexural behavior of PRCC beams are studied. The results show that the cracking load and ultimate load of PRCC beams significantly increased after prestressing, and prestressed tendons can effectively control the crack development. With the increase of prestressing degree, the deformation resistance and bending stiffness of PRCC beams are increased. The application sequence of prestress has little influence on the mechanical properties of PRCC beams. The crack width, stiffness and normal section bearing capacity of PRCC beam are analyzed, and the calculated results are in good agreement with the experimental results.
Strengthening of reinforced concrete beams with externally bonded fiber reinforced polymer plates/sheets technique has become widespread in the last two decades. Although a great deal of research has been conducted on simply supported RC beams, a few studies have been carried out on continuous beams strengthened with FRP composites. This paper presents a simple uniaxial nonlinear analytical model that is able to accurately estimate the load carrying capacity and the behaviour of damaged RC continuous beams flexural strengthened with externally bonded prestressed composite plates on both of the upper and lower fibers, taking into account the thermal load. The model is based on equilibrium and deformations compatibility requirements in and all parts of the strengthened beam, i.e., the damaged concrete beam, the FRP plate and the adhesive layer. The flexural analysis results and analytical predictions for the prestressed composite strengthened damaged RC continuous beams were compared and showed very good agreement in terms of the debonding load, yield load, and ultimate load. The use of composite materials increased the ultimate load capacity compared with the non strengthened beams. The major objective of the current model is to help engineers' model FRP strengthened RC continuous beams in a simple manner. Finally, this research is helpful for the understanding on mechanical behaviour of the interface and design of the FRP-damaged RC hybrid structures.
International Journal of Concrete Structures and Materials
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v.10
no.3
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pp.297-306
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2016
This paper developed an analytical software, called Simulation of Concrete Structures (SCS), which is used for numerical analysis of shear-critical prestressed steel fiber concrete structures. Based on the previous research at the University of Houston (UH), SCS has been derived from an object-oriented software framework called Open System for Earthquake Engineering Simulation (OpenSees). OpenSees was originally developed at the University of California, Berkeley. New module has been created for steel fiber concrete under prestress based on the constitutive relationships of this material developed at UH. This new material module has been integrated with the existing material modules in OpenSees. SCS thus developed has been used for predicting the behavior of the prestressed steel fiber concrete I-beams and Box-beams tested earlier in this research. The analysis could well predict the entire behavior of the beams including the elastic stiffness, yield point, post-yield stiffness, and maximum load for both web shear and flexure shear failure modes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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