Even though Korean peninsula is located in regions of moderate seismic risks, current seismic design provisions of the roadway bridge design code have adopted the AASHTO code which is based on the requirements for high seismic regions. The objective of this research is to investigate the seismic performance of circular reinforced concrete (RC) bridge piers with limited ductility, which may be desirable in low or moderate seismic regions, such as in Korea. Four test specimens were designed and constructed. The reference specimen was designed with longitudinal steel ratio as 1.01% and the confinement reinforcement ratio as 0.13% without considering earthquake, and three other test specimens were designed in accordance with a limited-ductility concept as 0.3% for the confinement steel ratio. This confinement ratio is 0.32 times of minimum lateral reinforcement specified in current seismic design provisions, and 2.3 times of lateral reinforcement required in nonseismic design provisions. The pseudo-dynamic test was carried out to evaluate the seismic performance of full-scale specimens in size of 1.2m diameter and 4.8m height. Judging from the experiment, the reference specimen was not satisfactory for the demand displacement ductility ${\mu}$=5.0, but three limited-ductility specimens appeared to have the displacement ductility of more than 5.
Choi, Se Woon;Jeon, Ji Hye;Lee, Hwanyoung;Kim, Yousok;Park, Hyo Seon
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.26
no.5
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pp.335-342
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2013
Since the seriousness of environmental pollution came to the fore recently, various efforts have been made globally for the reduction of the environmental load. In particular, in the field of construction, an industry responsible for a considerable amount of pollution, studies have been actively conducted to reduce $CO_2$ emissions and energy consumption. However, most conventional research about pollution as it relates to construction is focused on the maintenance stages where $CO_2$ emissions are the greatest. Research related to the design stage is in its infancy, as it has only been conducted thus far on steel buildings and RC buildings. In fact, in order to achieve environmentally friendly construction considering the Life Cycle Assessment(LCA), the building design should be derived to reduce the $CO_2$ emissions from the early building design stage, and structural engineers should be able to suggest a design plan considering its environmental friendliness. In this study, optimal structural design method for steel reinforced concrete(SRC) columns considering $CO_2$ emissions is presented. The trends of $CO_2$ emissions in SRC columns according to the variations of steel shapes, concrete strengths and loads are investigated.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.11
no.5
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pp.1-9
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2007
This study summarizes the results of a research project aimed at investigating the inelastic rotation capacity of beam-column connections of reinforced concrete moment frames. A total of 91 test specimens for beam-column joint connections were examined in detail, and 28 specimens were classified as special moment frame connections based on the design and detailing requirements in the ACI 318-02 Provisions. Then the acceptance criteria, originally defined for steel moment frame connections in the AISC-02 Seismic Provisions, were used to evaluate the joint connections of concrete moment frames. Twenty-seven out of 28 test specimens that satisfy the design requirements for special moment frame structures provide sufficient strength and are ductile up to a plastic rotation of 0.03 rad. without any major degradation in strength. Joint shear stress, column-to-beam flexural strength ratio, and transverse reinforcement ratio in a joint all play a key role in good performance of the connections.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.2A
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pp.187-196
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2008
The punching shear strength of RC slabs is estimated analytically by the simple truss model. To avoid intrinsic difficulties in punching shear analysis of reinforced concrete slabs, the slabs were divided into three sub-structures as the punching cone and the remaining parts. The strength of the punching cone was evaluated by the stiffness of inclined strut. The stiffness of springs which control lateral displacement of the roller supports consists of the steel reinforcement which passed through the punching cone. Initial angle of struts was determined by curve fitting method of the experimental data with variable reinforcement ratio in order to compensate for uncertainties in the slab's punching shear, the simplification errors and the stiffness of the remaining sub-structures. The validity of computed punching shear strength by simple truss model was shown by comparing with experimental results. The punching shear strength, which was determined by snap-through critical load of shallow truss, can be used effectively to examine punching shear strength of RC slabs.
Lee, Bang Yeon;Ismail, Mohamed A.;Kim, Hyeok-Jung;Yoo, Sung-Won;Kwon, Seung-Jun
Computers and Concrete
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v.20
no.2
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pp.185-196
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2017
Durability problems initiated from steel corrosion are unseen but critical issues, so that many researches are focused on chloride penetration evaluation. Even if RC (Reinforced Concrete) structures are exposed to normal environment, chloride ingress varies with concrete surface conditions and exposed period. This paper presents an analysis technique for chloride behavior evaluation considering time effect on diffusion and surface conditions assumed as double-layered system. For evaluation of deteriorated surface condition, field investigation was performed for concrete pavement exposed to deicing agent for 18 years. In order to consider enhanced surface concrete, chloride profiles in surface-impregnated concretes exposed to chloride attack for 2 years from previous research were investigated. Through reverse analysis, effectively deteriorated/enhanced depth of surface and the related reduced/enlarged diffusion coefficient in the depth are simulated. The proposed analysis technique was evaluated to handle the chloride behavior more accurately considering changes of chloride ingress within surface layer and decreased diffusion coefficient with time. For the concrete surface exposed to deicing agent, the deteriorated depth and enlarged diffusion coefficient are evaluated to be 12.5~15.0 mm and 200% increasing diffusion coefficient, respectively. The results in concrete containing enhanced cover show 10.0~12.5 mm of impregnated depth and 85% reduction of chloride diffusion in tidal and submerged conditions.
Lakshmanan, N.;Raghuprasad, B.K.;Muthumani, K.;Gopalakrishnan, N.;Basu, D.
Smart Structures and Systems
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v.3
no.1
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pp.23-49
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2007
Wavelet transforms are the emerging signal-processing tools for damage identification and time-frequency localization. A small perturbation in a static or dynamic displacement profile could be captured using multi-resolution technique of wavelet analysis. The paper presents the wavelet analysis of damaged linear structural elements using DB4 or BIOR6.8 family of wavelets. Starting with a localized reduction of EI at the mid-span of a simply supported beam, damage modeling is done for a typical steel and reinforced concrete beam element. Rotation and curvature mode shapes are found to be the improved indicators of damage and when these are coupled with wavelet analysis, a clear picture of damage singularity emerges. In the steel beam, the damage is modeled as a rotational spring and for an RC section, moment curvature relationship is used to compute the effective EI. Wavelet analysis is performed for these damage models for displacement, rotation and curvature mode shapes as well as static deformation profiles. It is shown that all the damage indicators like displacement, slope and curvature are magnified under higher modes. A localization scheme with arbitrary location of curvature nodes within a pseudo span is developed for steady state dynamic loads, such that curvature response and damages are maximized and the scheme is numerically tested and proved.
Corrosion of reinforcement is the greatest threat to the safety of existing reinforced concrete (RC) structures. Most of the olden structures are gravity load designed (GLD) and are seismically deficient. In present study, investigations are carried out on corrosion damaged GLD beam-column sub-assemblages under reverse cyclic loading, in order to evaluate their seismic performance. Five GLD beam-column sub-assemblage specimens comprising of i) One uncorroded ii) Two corroded iii) One uncorroded strengthened with steel bracket and haunch iv) One corroded strengthened with steel bracket and haunch, are tested under reverse cyclic loading. The performances of these specimens are assessed in terms of hysteretic behaviour, energy dissipation and strength degradation. It is noted that the nature of corrosion i.e. uniform or pitting corrosion and its location have significant influence on the behaviour of corrosion damaged GLD beam-column sub-assemblages. The corroded specimens with localised corrosion pits showed in-cyclic strength degradation. The study also reveals that external strengthening which provides an alternate force path but depends on the strength of the existing reinforcement bars, is able to mitigate the seismic risk of corroded GLD beam-column sub-assemblages to the level of control uncorroded GLD specimen.
In a reinforced concrete building different shapes of column are adopted depending on the structural orientation and the architectural aspect. When there is an increase in loading due to changes in usage or revision in the design codes these columns need to be strengthened for enhanced performance during their service life. Strengthening materials such as carbon fiber and glass fiber polymer has been successfully used however, due to high cost application other alternative materials need to be explore. Galvanized steel wire mesh (GSWM) is one of the suitable materials locally available. High tensile strength, low weight, corrosion resistance, easy installation, minimum change in dimensions of the sections and cost effectives are the advantages of GSWM. Therefore, in this paper, four different shapes of column such as circular, square, rectangular and L were wrapped with different layers GSWM and jacketed with mortar. All the specimens were tested under axial compression. The objective of the study is to investigate the effectiveness of GSWM as a confining material for strengthening of column having varying shape. Test results shows that the axial strength enhanced with wrapping of GSWM jacket and a circular column presented the highest load carrying capacity and ductility as compared to the others. From the study of 22 column specimens, it is found that axial load is increased upto 20% and 19% when circular and square column are strengthened with one wrap of GSWM respectively, while a rectangular and L column required a wraps of two and three layers respectively in order to achieved the same load capacity as that of a circular column. Based on the present study, it is concluded that GSWM can be effectively used for strengthening of different shapes of concrete columns economically.
In different high seismic regions around the world, many non-ductile existing reinforced concrete frame buildings, built without adequate seismic detailing requirements, have been damaged or collapsed after past earthquakes. The assessment and the retrofit of these non-ductile concrete structures is crucial theme of research for all the scientific community of engineers. In particular, a careful assessment of the existing building is fundamental for understanding the failure mechanisms that govern the collapse of the structure or the achievement of the recommended limit states. Based on the seismic assessment, the best retrofit strategy can be designed and applied to the structure. A school building located in Avellino province (Italy) is the case study. The analysis of seismic vulnerability carried out on the mentioned building has highlighted deficiencies in both static and seismic load conditions. The retrofit of the building has been designed based on different retrofit options in order to show the real retrofit design developed from the engineers to achieve the seismic safety of the building. The retrofit costs associated to structural operations are calculated for each case and have been summed up to the costs of the in situ tests. The paper shows a real retrofit design case study in which the best solution is chosen based on the results in terms of structural performance and cost among the different retrofit options.
Xie, Qiang;Sinaei, Hamid;Shariati, Mahdi;Khorami, Majid;Mohamad, Edy Tonnizam;Bui, Dieu Tien
Steel and Composite Structures
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v.30
no.5
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pp.433-441
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2019
The aim of this research is reinforcing of concrete with variety of fiber reinforced polymer (FRP) configurations and investigates the load capacity and ductility of these connections using an experimental investigation. Six scaled-down RC exterior joints were tested under moderately monotonic loads. The results show that, the shape of the FRP had a different effect on the joint capacity and the connection ductility coefficient. The greatest effect on increasing the ductility factor was seen in the sample where two reinforcement plates were used on both sides of the beam web (RCS5 sample). For the sample with the presence of FRP plates at the top and bottom of the beam (RCS3 sample), the ductility factor was reduced even the load capacity of this sample increased. Except for the RCS3 sample, the rest of the samples exhibited an increase in the ductility factor due to the FRP reinforcement.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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