An experimental study was carried out for beam-column joints composed of RC column and RS beams. The purpose of this study is to examine the inelastic seismic behavior for the RC-RS connection. Two interior and one exterior beam-column assemblies with variable moment ratios were tested. Experimental results showed that strength and deformability except stiffness were satisfactory. It is considered that the lack of stiffness was due to the slipping of steel beam from RS beam. The behavioral characteristics of the RC-RS connection were evaluated according to the quideline suggested by Hawkins et al. Nominal strength at 5 % joint distortion was not satisfactory, but all the other requirements, such as strength preserving capability, energy dissipation, and initial stiffness and strength ratios after peak load were satisfactory compared with the guideline. Thus it was concluded that the RC-RS connections can maintain ductility with excellent energy-dissipating capacity if being provided with appropriate reinforced structural system such as RC core wall for the initial lateral stiffness.
In the construction of nuclear power plants, only 420 MPa reinforcing bars are allowed and, therefore, so many large-diameter bars are placed, which results in steel congestion. Consequently, re-bar works are difficult and the quality of RC structures may be deteriorated. To solve the steel congestion, 550 MPa bars are necessary. Among many items for verifying structural performance of reinforced concrete with 550 MPa bars, the 43 mm hooked bars are examined in this study. All specimens failed by side-face blowout and the side cover explosively spalled at maximum loads. The bar force was initially transferred to the concrete primarily by bond along a straight portion. At the one third of maximum load, the bond reached a peak capacity and began to decline, while the hook bearing component rose rapidly. At failure, most load was resisted by the hook bearing. For confined specimens with hoops, the average value of test-to-prediction ratios by KCI code is 1.45. The modification factor of confining reinforcement which was not allowed for larger than 35 mm bars can be applied to 43 mm hooked bars. For specimens with 70 MPa concrete, the average value of test-to-prediction ratios by KCI code is 1.0 which is less than the values of the other specimens. The effects of concrete compressive strength should be reduced. An equation to predict anchorage capacity of hooked bars was developed from regression analysis including the effects of compressive strength of concrete, embedment length, side cover thickness, and transverse reinforcement index.
Kim, Jin-Sup;Kwon, Min-Ho;Seo, Hyun-Su;Lim, Jeong-Hee;Kim, Dong-Young
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.17
no.6
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pp.21-30
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2013
As increasing number of large-size earthquake, the social interest of seismic retrofitting of RC structure is growing. Especially, the RC columns that are not reflected seismic design can not resist lateral loads by the earthquake. The brittle fracture of Non-seismic designed columns lead to full collapse of the building. Thus, the emergency columns reinforcement method is needed. That have a fast construction time, do not cause damage to the column. In the past, cross-sectional expansion method, a steel plate reinforcing method is applied mainly, but in recent years, carbon fiber sheet taking advantage of FRP (Fiber Reinforced Polymer) is widely used. In this study, retrofitting effect of seismic performance of FRP seismic reinforcement, which is possible to emergency construction, was examined. Reinforced concrete specimens were constructed to experimental study. The seismic performence of specimes retrifitted with FRP seismic reinforcement were evaluated. As a result, the seismic performance of specimen reinforced with FRP seismic reinforcement has been improved.
Due to the impressive flexural performance, enhanced compressive strength and more constrained crack propagation, Fibre-reinforced concrete (FRC) have been widely employed in the construction application. Majority of experimental studies have focused on the seismic behavior of FRC columns. Based on the valid experimental data obtained from the previous studies, the current study has evaluated the seismic response and compressive strength of FRC rectangular columns while following hybrid metaheuristic techniques. Due to the non-linearity of seismic data, Adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) has been incorporated with metaheuristic algorithms. 317 different datasets from FRC column tests has been applied as one database in order to determine the most influential factor on the ultimate strengths of FRC rectangular columns subjected to the simulated seismic loading. ANFIS has been used with the incorporation of Particle Swarm Optimization (PSO) and Genetic algorithm (GA). For the analysis of the attained results, Extreme learning machine (ELM) as an authentic prediction method has been concurrently used. The variable selection procedure is to choose the most dominant parameters affecting the ultimate strengths of FRC rectangular columns subjected to simulated seismic loading. Accordingly, the results have shown that ANFIS-PSO has successfully predicted the seismic lateral load with R2 = 0.857 and 0.902 for the test and train phase, respectively, nominated as the lateral load prediction estimator. On the other hand, in case of compressive strength prediction, ELM is to predict the compressive strength with R2 = 0.657 and 0.862 for test and train phase, respectively. The results have shown that the seismic lateral force trend is more predictable than the compressive strength of FRC rectangular columns, in which the best results belong to the lateral force prediction. Compressive strength prediction has illustrated a significant deviation above 40 Mpa which could be related to the considerable non-linearity and possible empirical shortcomings. Finally, employing ANFIS-GA and ANFIS-PSO techniques to evaluate the seismic response of FRC are a promising reliable approach to be replaced for high cost and time-consuming experimental tests.
This paper aims to investigate the seismic behavior and influence parameters of the large-scaled thin-walled reinforced concrete (RC) tubular columns in air-cooled supporting structures of thermal power plants (TPPs). Cyclic loading tests and finite element analysis were performed on 1/8-scaled specimens considering the influence of wall diameter ratio, axial compression ratio, longitudinal reinforcement ratio, stirrup reinforcement ratio and adding steel diagonal braces (SDBs). The research results showed that the cracks mainly occurred on the lower half part of RC tubular columns during the cyclic loading test; the specimen with the minimum wall diameter ratio presented the earlier cracking and had the most cracks; the failure mode of RC tubular columns was large bias compression failure; increasing the axial compression ratio could increase the lateral bearing capacity and energy dissipation capacity, but also weaken the ductility and aggravate the lateral stiffness deterioration; increasing the longitudinal reinforcement ratio could efficiently enhance the seismic behavior; increasing the stirrup reinforcement ratio was favorable to the ductility; RC tubular columns with SDBs had a much higher bearing capacity and lateral stiffness than those without SDBs, and with the decrease of the angle between columns and SDBs, both bearing capacity and lateral stiffness increased significantly.
This paper presents a technique for determining the optimal number of elements in stochastic finite element analysis based on reliability analysis. Using the change-of-variable perturbation stochastic finite element approach, the probability density function of the dynamic responses of stochastic structures is explicitly determined. This method combines the perturbation stochastic finite element method with the change-of-variable technique into a united model. To further examine the relationships between the random fields, discretization of the random field parameters, such as the variance function and the scale of fluctuation, is also performed. Accordingly, the reliability index is calculated based on the explicit probability density function of responses with Gaussian or non-Gaussian random fields in any number of elements corresponding to the random field discretization. The numerical examples illustrate the effectiveness of the proposed method for a one-dimensional cantilever reinforced concrete column and a two-dimensional steel plate shear wall. The benefit of this method is that the probability density function of responses can be obtained explicitly without the use simulation techniques. Any type of random variable with any statistical distribution can be incorporated into the calculations, regardless of the restrictions imposed by the type of statistical distribution of random variables. Consequently, this method can be utilized as a suitable guideline for the efficient implementation of stochastic finite element analysis of structures, regardless of the statistical distribution of random variables.
Aging and severe environments are major causes of damage in reinforced concrete (RC) structures such as buildings and bridges. Deterioration such as concrete cracks, corrosion of steel, and deformation of structural members can significantly degrade the structural performance and safety. Therefore, effective and easy-to-use methods are desired for repairing and strengthening such concrete structures. Various methods for strengthening and rehabilitation of RC structures have been developed in the past several decades. Recently, FRP composite materials have emerged as a cost-effective alternative to the conventional materials for repairing, strengthening, and retrofitting deteriorating/deficient concrete structures, by externally bonding FRP laminates to concrete structural members. The main purpose of this study is to investigate the effectiveness of adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) in predicting behavior of circular type concrete column retrofitted with FRP. To construct training and testing dataset, experiment results for the specimens which have different retrofit profile are used. Retrofit ratio, strength of existing concrete, thickness, number of layer, stiffness, ultimate strength of fiber and size of specimens are selected as input parameters to predict strength, strain, and stiffness of post-yielding modulus. These proposed ANFIS models show reliable increased accuracy in predicting constitutive properties of concrete retrofitted by FRP, compared to the constitutive models suggested by other researchers.
Won, Deok Hee;Han, Taek Hee;Park, Woo Sun;Park, Jong Sub;Kang, Young Jong
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.14
no.2
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pp.927-935
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2013
Recently, bridge structures has progressed the researches about seismic performance by occurrence of earthquake increased compared with the past. In the substructure of bridge, confining transverse reinforcement has arranged in plastic hinge region to resist the lateral load which increased the lateral confining effect. Columns are increased the seismic performance through secure of the stiffness and ductility The design specification for arrangement of confining transverse reinforcement same specification of domestic and international that suggested to solid reinforced concrete column(RC). This design specification have limits for Internally Confined Hollow RC(ICH RC) column because of different the component and performance characteristics of column. In this paper suggested the modified equation for economics and rational design through investigation of displacement ductility when applied the existing specification at the steel composite hollow RC column.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.26
no.6
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pp.102-111
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2022
The aim of this study is to assess the seismic performance of octagonal hollow cross section reinforced concrete bridge pier, and to investigate the effect of longitudinal reinforcement ratios on the failure behavior. Four octagonal hollow section RC bridge columns of small scale model were tested under a quasi-static cyclically reversed horizontal load with constant axial load. The volumetric ratio of transverse spiral hoop of all specimens was maintained constant(0.206%), the ratios of longitudinal reinforcement were varied(2.36 ~ 4.71%). Failure behavior and seismic performance were investigated. Three specimens with the exception of lap spliced specimen showed flexure-shear failure at final stage. The test results with the exception of lap spliced specimen showed that the displacement ductility factor and accumulated energy dissipation decreased in inverse proportion to the ratio of longitudinal steel.
Abouzar Jafari;Meysam Beheshti;Amir Ali Shahmansouri;Habib Akbarzadeh Bengar
Steel and Composite Structures
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v.48
no.4
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pp.367-383
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2023
A coupled wall consists of two or more reinforced concrete (RC) shear walls (SWs) connected by RC coupling beams (CBs) or steel CBs (hybrid-coupled walls). To fill the gap in the literature on the plastic hinge length of coupled walls, including coupled and hybrid-coupled shear walls, a parametric study using experimentally validated numerical models was conducted considering the axial stress ratio (ASR) and coupling ratio (CR) as the study variables. A total of sixty numerical models, including both coupled and hybrid-coupled SWs, have been developed by varying the ASR and CR within the ranges of 0.027-0.25 and 0.2-0.5, respectively. A detailed analysis was conducted in order to estimate the ultimate drift, ultimate capacity, curvature profile, yielding height, and plastic hinge length of the models. Compared to hybrid-coupled SWs, coupled SWs possess a relatively higher capacity and curvature. Moreover, increasing the ASR changes the walls' behavior to a column-like member which decreases the walls' ultimate drift, ductility, curvature, and plastic hinge length. Increasing the CR of the coupled SWs increases the walls' capacity and the risk of abrupt shear failure but decreases the walls' ductility, ultimate drift and plastic hinge length. However, CR has a negligible effect on hybrid-coupled walls' ultimate drift and moment, curvature profile, yielding height and plastic hinge length. Lastly, using the obtained results two equations were derived as a function of CR and ASR for calculating the plastic hinge length of coupled and hybrid-coupled SWs.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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