Xu, Chao;Wu, Kai;Cao, Ping zhou;Lin, Shi qi;Xu, Teng fei
Computers and Concrete
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v.24
no.6
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pp.513-525
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2019
In this work, an experimental research has been performed on Steel Fiber-Steel Reinforced Concrete (SFSRC)specimens subjected to four-point bending tests to evaluate the feasibility of mutual replacement of steel fibers and conventional reinforcement through studying failure modes, load-deflection curves, stiffness of characteristic points, stiffness degradation curves and damage analysis. The variables considered in this experiment included steel fiber volume percentage with and without conventional reinforcements (stirrups or steel fibers) with shear span depth ratios of S/D=2.5 and 3.5. Experimental results revealed that increasing the volume percentage of steel fiber decreased the creation and propagation of shear and bond cracks, just like shortening the stirrups spacing. Higher crack resistance and suturing ability of steel fiber can improve the stability of its bearing capacity. Both steel fibers and stirrups improved the stiffness and damage resistance of specimens where stirrups played an essential role and therefore, the influence of steel fibers was greatly weakened. Increasing S/D ratio also weakened the effect of steel fibers. An equation was derived to calculate the bending stiffness of SFSRC specimens, which was used to determine mid span deflection; the accuracy of the proposed equation was proved by comparing predicted and experimental results.
Yang, Yong;Yu, Yunlong;Guo, Yuxiang;Roeder, Charles W.;Xue, Yicong;Shao, Yongjian
Steel and Composite Structures
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v.21
no.2
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pp.289-302
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2016
A new kind of partially precast or prefabricated castellated steel reinforced concrete beam, which is abbreviated here as CPSRC beam, was presented and introduced in this paper. This kind of CPSRC beam is composed of a precast outer-part and a cast-in-place inner-part. The precast outer-part is composed of an encased castellated steel shape, reinforcement bars and high performance concrete. The cast-in-place inner-part is made of common strength concrete, and is casted with the floor slabs simultaneously. In order to investigate the shear performance of the CPSRC beam, experiments of six CPSRC T-beam specimens, together with experiments of one cast-in-place SRC control T-beam specimen were conducted. All the specimens were subjected to sagging bending moment (or positive moment). In the tests, the influence of casting different strength of concrete in the cross section on the shear performance of the PPSRC beam was firstly emphasized, and the effect of the shear span-to-depth ratio on that were also especially taken into account too. During the tests, the shear force-deflection curves were recorded, while the strains of concrete, the steel shapes as well as the reinforcement stirrups at the shear zone of the specimens were also measured, and the crack propagation pattern together with the failure pattern was as well observed in detail. Based on the test results, the shear failure mechanism was clearly revealed, and the effect of the concrete strength and shear span-to-depth ratios were investigated. The shear capacity of such kind of CPSRC was furthermore discussed, and the influences of the holes on the steel shape on the shear performance were particularly analyzed.
Shear tests were performed on four ends of full scale U-type beams which were designed by optimum process for the depth with a live load of 4903Pa. The ratio of width to depth of full scale 10.5 m-span, composite U-type beams with topping concrete was greater than 2. Following conclusions were obtained from the evaluation on the shear performance of these precast prestressed beams. 1) Those composite U-type beams performed homogeneously up to the failure load, and conformed to ACI Strength design methods in shear and flexural behaviors. 2) The anchorage requirements on development length of strand In the ACI Provisions preyed to be a standard to determine a failure pattern within the limited test results of the shallow U-type beams. 3) Those all shear crackings developed from the end of the beams did not lead to anchorage failure. However, initiated strand slip may leads the bond failure by increasing the size of diagonal shear crackings. 4) The flexural mild reinforcement around the vertical center of beam section was effective for developments of a ductile failure.
Kim Sang-Woo;Chai Hyee-Dae;Lee Jung-Yoon;Lee Bum-Sik
Journal of the Korea Concrete Institute
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v.17
no.3
s.87
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pp.435-444
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2005
This paper predicted the shear behavior of reinforced concrete columns using Transformation Angle Truss Model (TATM) considered the effects of bending moment and axial force. Nine columns with various shear span- to-depth ratios and axial force ratios were tested to verify the theoretical results obtained from TATM. Fine linear displacement transducers (LVDT) were attached to a side of the column near the shear critical region to measure the curvature, the longitudinal and transverse axial deformations, and the shear deformation of the column. The test was terminated when the value of the applied load dropped to about $85\%$ of the maximum-recorded load in the post-peak descending branch. All the columns were failed in shear before yielding of the flexural steel. The shear strength and the stiffness of the columns increased, as the axial force increased and the shear span-to-depth ratio decreased. Shear stress-shear strain and shear stress-strain of shear reinforcement curves obtained from TATM were agreed well with the test results in comparison to other truss models (MCFT, RA-STM, and FA-STM).
SFRC overcomes brittleness of concrete and has increases strength due to the action of confmement,
crack arrestmg mechan~sm and pull out resistances of steel f~bers ~ n s ~ d e the concrete.
These lead also to the increased strength and ductility under the shear stress. It has been reported
that the secondary remforcement effect of steel fibers IS more pronounced In shear than
flexure. Addition of hooked stee!, fibers into the cementitious materials enhanced shear resistance
and consequently improves structural behavior and shear strength of Reinforced
Hooked-Steel-Fiber Concrete Ream(RHSFCI3) under the shear forces. Experimental observations
were made on the main parameters effecting structural behavior of RHSFCB in this study.
The volume fractions of fibers, shear span to depth ratios, and spaclngs of stlrrups were taken
into account as the mam parameters. Some eyuatlons reported in the literatures, regardmg the
predict~ons of the shear strength of RHSFCB have been evaluated stdtlst~cdlly based on the tot
a1 number of 95 test results on RHSFCB faded In shear on shear flexu~al mode.
This study deals with literature review, developing a predicting equation for the ultimate stress of prestressing (PS) CFRP, and experimental test with the parameters affecting the ultimate stress of prestressing CFRF in prestressed concrete beams strengthened by external prestressing. The ACI (American Concrete Institute) predicting equation for the ultimate stress of unbonded prestressing CFRP is analyzed to develop a new integrated predicting equation. The proposed predicting equation takes rationally the effect of internal PS steel into consideration as a function of prestressing tendon depth to neutral depth ratio. In the experimental study, prestressed concrete beams strengthened using external prestressing CFRP are tested with the test parameters having a large effect on the ultimate stress of prestressing CFRP. The test parameters includes infernal prestressing steel and external prestressing CFRP tendon reinforcement ratios, and span to depth ratio. The test results are analyzed to confirm the rationality and applicability of the proposed equation for predicting the ultimate stress of external prestressing CFRP.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2003.05a
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pp.918-923
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2003
Reinforced concrete deep beams are commonly used in many structural applications, including transfer girders, pile caps, foundation walls, and offshore structures. The existing design methods were developed and calibrated using normal strength concrete test results, and their applicability th HSC deep beams must be assessed. For the shear strength prediction of high-strength concrete(HSC) deep beams, this paper proposed Softened Strut-and-Tie Model(SSTM) considered HSC and bending moment effect. The shear strength predictions of the refined model, the formulas the ACI 318-02 Appendix A STM, and Eq. of ACI 318-99 11.8 are compared with the collected experimental data of 74 HSC deep beams with compressive strength in the range of 49-78MPa . It is shown the shear strength of deep beam calculated by those equations are conservative on comparing test results. The comparison shows that the performance of the proposed SSTM is better than the ACI Code approach for all the parameters under comparison. The parameters reviewed include concrete strength, the shear span-depth ratio, and the ratio of horizontal and vertical reinforcement. The proposed SSTM gave a mean predicted to experimental ratio of 0.99, 32 percent higher than ACI 318-02 Code, however with the low coefficient variation.
In recent years. the concept of the modified compression field theory (MCFT) was develped and applied to the analysis of reinforced concrete beams subjected to shear, moment, and axial load. Although too complex for regular use in the shear design or beams. the procedure has value in its ability to provide a rational method of anlysis and design for reinforced concrete members. The objective of this paper is to review the MCFT and apply it for the prediction of the response and shear strength of reinforced concrete beams A Parametric analysis was Performed on a reinforced T-section concrete beam to evaluate and compare the effects of concrete strength. longitudinal reinforcement ratio shear reinforcement ratio, and shear span to depth ratio in two different approaches the MCFT and the ACI code. The analytical study showed that the concrete contribution to shear strength by the MCFT was higher than the one by the ACI code in beams without stirrups, while it was lower with stirrups. On the other hand. shear reinforcement contribution predicted by the MCFT was much higher than the one by the ACI code. This is because the inclination angle of shear crack is much smaller than 45$^{\circ}$assumed in the ACI code.
In the mine exploitation stage; one of the critical issues is the stability assessment of post-pillars. The instability of post-pillars leads to serious safety hazards in mining operations. The focus of this study is to assess the stability of post-pillars in the 130# stope in the central ore body at Trepça hard rock mine by employing both conventional (i.e., critical span curve) and numerical methods (i.e., FLAC3D). Moreover, a new numerical based index (i.e., Pillar Yield Ratio-PYR) was proposed. The aim of PYR index is to determine a border line between stable, potentially unstable, and failure state of post-pillars at a specific mine site. The critical value of pillar width to height ratio is 2.5 for deep production stopes (e.g., > 800 m). Results showed that pillar size, mining height and mining depth significantly have affected the post-pillar stability. The reliability of numerical based index (i.e., PYR) is verified based on empirical underground pillar stability graph developed by Lunder, 1994. The proposed pillar yield ratio index and pillar stability graph can be used as a design tool in new mining areas at Trepça hard rock mine and for other situations with similar geotechnical conditions.
This paper presents a modelling technique for the nonlinear analysis of composite steel-concrete beams with partial shear interaction. It extends the applicability of two stiffness elements previously derived by the authors using the direct stiffness method, i.e. the 6DOF and the 8DOF elements, to account for material nonlinearities. The freedoms are the vertical displacement, the rotation and the slip at both ends for the 6DOF stiffness element, as well as the axial displacement at the level of the reference axis for the 8DOF stiffness element. The solution iterative scheme is based on the secant method, with the convergence criteria relying on the ratios of the Euclidean norms of both forces and displacements. The advantage of the approach is that the displacement and force fields of the stiffness elements are extremely rich as they correspond to those required by the analytical solution of the elastic partial interaction problem, thereby producing a robust numerical technique. Experimental results available in the literature are used to validate the finite element proposed in the paper. For this purpose, those reported by Chapman and Balakrishnan (1964), Fabbrocino et al. (1998, 1999) and Ansourian (1981) are utilised; these consist of six simply supported beams with a point load applied at mid-span inducing positive bending moment in the beams, three simply supported beams with a point load applied at mid-span inducing negative bending moment in the beams, and six two-span continuous composite beams respectively. Based on these comparisons, a preferred degree of discretisation suitable for the proposed modelling technique expressed as a function of the ratio between the element length and depth is proposed, as is the number of Gauss stations needed. This allows for accurate prediction of the nonlinear response of composite beams.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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