An experimental investigation on the behavior of reinforced concrete coupling beams is presented. The test variables are the span-to-depth ratio, the ratio of flexural reinforcement and the ratio of shear rebar. The distribution of arch action and truss action which compose the mechanism of shear resistance is discussed. This study proposes the deformation model for reinforced concrete coupling beams considering the bond slip of flexural reinforcement. The yielding of flexural reinforcements determines yielding states and the ultimate states of reinforced concrete coupling beam are defined as the ultimate compressive strain of struts and the degradation of compressive strength due to principal tensile strain of struts. It is expected that this model can be applied to displacement-based design methods.
An experimental investigation on the behavior of reinforced concrete coupling beams is presented. The test variables are the span-to-depth ratio, the ratio of flexural reinforcement and the ratio of shear rebar. The distribution of arch action and truss action which compose the mechanism of shear resistance is discussed. This study proposes the deformation model for reinforced concrete coupling beams considering the bond slip of flexural reinforcement. The yielding of flexural reinforcements determines yielding states and the ultimate states of reinforced concrete coupling beam are defined as the ultimate compressive strain of struts and the degradation of compressive strength due to principal tensile strain of struts. It is expected that this model can be applied to displacement-based design methods.
Deformability of RC members in shear after flexural yielding is limited and controlled by governing failure modes and material strength. Shear strength of members in D-regions has been explained by a direct load path (direct strut or arch action) and indirect load path (fan action or truss action). Indirect load path including truss action and fan action rely on bond along tension ties. Generally, superposition of two actions results in total shear strength when shear failure modes control. The ultimate deformation depends on controlling failure modes and thereby, their force transfer patterns. Proposed models are capable of explaining of limited deformability of RC members in D-regions.
Ahmed M. Sheta;Xing Ma;Yan Zhuge;Mohamed A. ElGawady;Julie E. Mills;El-Sayed Abd-Elaal
Steel and Composite Structures
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제46권1호
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pp.75-92
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2023
The novel composite cold-formed steel (CFS)/engineered cementitious composites (ECC) beams have been recently presented. The new composite section exhibited superior structural performance as a flexural member, benefiting from the lightweight thin-walled CFS sections with improved buckling and torsional properties due to the restraints provided by thinlayered ECC. This paper investigated the shear performance of the new composite CFS/ECC section. Twenty-eight simply supported beams, with a shear span-to-depth ratio of 1.0, were assembled back-to-back and tested under a 3-point loading scheme. Bare CFS, composite CFS/ECC utilising ECC with Polyethylene fibres (PE-ECC), composite CFS/MOR, and CFS/HSC utilising high-strength mortar (MOR) and high-strength concrete (HSC) as replacements for PE-ECC were compared. Different failure modes were observed in tests: shear buckling modes in bare CFS sections, contact shear buckling modes in composite CFS/MOR and CFS/HSC sections, and shear yielding or block shear rupture in composite CFS/ECC sections. As a result, composite CFS/ECC sections showed up to 96.0% improvement in shear capacities over bare CFS, 28.0% improvement over composite CFS/MOR and 13.0% over composite CFS/HSC sections, although MOR and HSC were with higher compressive strength than PE-ECC. Finally, shear strength prediction formulae are proposed for the new composite sections after considering the contributions from the CFS and ECC components.
Column shear failures observed during recent earthquakes and experimental data indicate that shear deformations are typically associated with the amount of transverse reinforcement, column aspect ratio, axial load, and a few other parameters. It was shown that in some columns shear displacements can be significantly large, especially after flexural yielding. In this paper, a piecewise linear model is developed to predict an envelope of the cyclic shear response including the shear displacement and corresponding strength predictions at the first shear cracking, peak strength, onset of lateral strength degradation, and loss of axial-load-carrying capacity. Part of the proposed model is developed using the analysis results from the Modified Compression Field Theory (MCFT). The results from the proposed model, which uses simplified equations, are compared with the column test data.
This paper focuses on the premature failure of RC beams bonded with FRP. A number of failure modes for RC beams bonded with FRP have been observed in numerous experimental studies during past decade. Particularly, Rip-off failure and Debonding failure were majority failure modes in RC beams bonded with FRP. Rip-off failure occurred at the plate end due to high interfacial shear and normal stresses however Debonding failure was caused by the yielding of reinforcing bar and the increasing of shear deformation in shear span. On the basis of premature failure mechanism in RC beams bonded with FRP, Basic strengthening length and Premature failure criteria were derived
The porpose of this study is to suggest an experimental for shear wall of reinforced concrete wall structure. A series of experimental be performed for earned to strength and deformation property of reinforced concrete shear wall. These specimens are three R/C walls among five models which had boundary. As a result, it was found that cyclic experiment is very proper and cyclic time must be increased 3 or 5 times. Monotonic test results was indicated over 15% than other experiment for yielding strength and ultimate strength.
Limit states of a tension member are the yielding of gross section, fracture of net section, and block shear failure. Block shear failure is very complicated than other limit state because of interaction of tension and shear failure. Block shear failure is studied continuously since the 1970s. However, failure model to estimate the strength of block shear failure provided in current design specifications is not reflective of the failure mode observed in the various experimental studies. Comparisons between the experimental results and design rules in various specifications about the block shear failure were conducted in this study. Also, the need for further studies of block shear failure were proposed.
본 연구의 목적은 경계요소를 갖는 철근콘크리트 전단벽의 잠재소성힌지길이를 합리적으로 평가할 수 있는 단순모델의 제시이다. 전단벽의 높이에 따른 이상화된 곡률분포로부터, 기본방정식은 항복모멘트와 최대모멘트 그리고 사인장균열에 의한 부가모멘트의 함수로 일반화되었다. 전단벽의 항복모멘트와 최대모멘트는 변형률 적합조건과 힘의 평형조건을 기반하여 산정하였다. 사인장균열 발생의 여부는 ACI 318-11에서 제시된 콘크리트의 전단력으로부터 검토되었으며, 부가모멘트는 Park and Paulay에 의해 제시된 트러스기구를 이용하여 산정하였다. 이들 모멘트식들은 다양한 변수범위에서 변수연구를 수행하였다. 결과적으로 등가소성힌지길이는 주철근 및 수직철근지수와 축력지수의 함수로 제시될 수 있었다. 제시된 등가소성힌지길이의 모델은 실험결과의 비교에서 평균 및 표준편차가 각각 1.019와 0.102로 실험 결과를 정확하게 예측하였다.
This paper presents, basic concepts on deformation models for D-regions critical to shear. Strut-and-tie models are used to construct for deformation estimation at yielding and ultimate deformation. A generic: strut-and-tie model is proposed to investigate deformation patterns and failure mode identification. Superposition of the basic models enables us to explain deformation limits of arch action and truss action. Displacement at yielding is assessed by consideration of deformation of reinforcing steel only while the ultimate displacement is calculated by limits of ultimate strain of concrete in compression and failure mechanisms.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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