International Journal of Concrete Structures and Materials
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제18권2E호
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pp.133-142
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2006
An experimental study was conducted to investigate the effectiveness of transverse steel in reinforced concrete tied columns subjected to monotonically increasing axial compression. Eighteen large-scale columns($260{\times}260{\times}1,200mm$) were tested. Effects of such main variables as concrete compressive strength, configurations of transverse steel, transverse reinforcement ratio, spacing of transverse steel, and spalling of concrete cover were investigated. High-strength concrete columns under concentric axial loads show extremely brittle behavior unless the columns are confined with transverse steel that can provide sufficiently high lateral confinement pressure. A consistent decrease in the deformability of the column test specimens was observed with increasing concrete strength. Test results of this study were compared with existing confinement models of modified Kent-Park, Sheikh-Uzumeri, Mander, and Saatcioglu-Razvi. The comparison indicates many existing models to predict the behavior of confined concrete overestimate or underestimate the ductility of confined concrete.
On the basis of the philosophy that "the compressive axial load capacity after spalling of shell concrete should be maintained as that before spalling" by applying the confinement model of high strength concrete proposed in the previous proceeding paper and equivalent lateral confining pressure considering configurations of transverse reinforcement, the amounts of transverse reinforcement from the compressive capacity design method about high strength reinforced concrete tied columns can be calculated through the formula proposed in this paper. The proposed design equation of transverse steel amounts for high strength reinforced concrete tied columns was quite agreeable with the test results of HSC tied columns conducted by other researchers as well as author.as author.
An experimental study was conducted to investigate the effectiveness of transverse reinforcement in reinforced concrete tied columns subjected to monotonically increasing axial compression. Eighteen large-scale columns(260$\times$260$\times$120mm) were fabricated to simulate similarly an actual structural members size. Effects of main variables such as the concrete compressive strength, the tie configuration, the transverse reinforcement ratio, the tie spacing, and the spatting of the concrete cover were studied in this research program.
Lateral pressure by tied reinforcement greatly enhances the maximum strength and ductility of columns under concentric loading. The lateral confinement effects will be improves ductility of high-strength concrete. The major purpose of this paper is to study on the improvements of maximum strength and strain at the point of tied high-strength concrete columns subject to axial loads. For this purpose, this study collected the other analytical results and the experimental data that has been performed by a lot of worldwide researchers and also analyzed it statistically. As the result, the theoretical equation for predict maximum strength and strain at the point was proposed. It is based on calculation of lateral confinement pressure generate from tensile that develop in transverse reinforcement.
With increasing use of high strength concrete tied columns in structural engineering, it becomes necessary to examine the applicability of related sections of current design codes. High strength concrete has an advantage of strength capacity and stiffness especially for column elements. This paper presents an experimental study of high strength concrete tied columns subjected to eccentric loading. The main variables included in this test were concrete compressive strength, steel amount, eccentricity, and slenderness ratio. The concrete compressive strength varied from 34.9Mpa(356kg/$\textrm{cm}^2$
) to 93.2Mpa(951kg/$\textrm{cm}^2$
) and the longitudinal steel ratios were between 1.1% and 5.5%. The eccentricity was selected for the different failure modes, i.e., compression control, balanced point, and tension control. The slenderness ratio varied from 19 to 61. The column specimens with same slenderness ratio but with different concrete compressive strength were constructed and tested. The purpose of this paper is to show failure modes of high strength reinforced concrete columns.
Experimental and analytical study were conducted to develop the confined model of reinforced high strength concrete tied columns subjected to monotonically increasing concentric axial compression. Twenty-one large-scale columns(260$\times$260$\times$1200mm) used high strength concrete of 50 and 85MPa were fabricated to simulate an actual structural members size. Test results indicated that gains of strength and ductility of high strength concrete columns could be increased, if efficient arrangements and volumetric ratios of transverse reinforcements were provided. The proposed model satisfactorily predicted the experimental stress-strain curves for high strength concrete up to 100MPa.
The interaction between concrete core expansion and deformation of perimeter ties has been known to have a significant effect on the effective confinement of rectangular reinforced concrete (RC) tied columns. This interaction produces passive confining pressure to the concrete core. Most existing models for determining the response of RC tied columns do not directly account for the influence of flexural stiffness of the ties and the variation of confining stress along the column height. This study presents a procedure for determining the confined compressive strength of RC square columns confined by rectilinear ties with various tie configurations considering directly the influence of flexural flexibility of the ties and the variation of confining stress along the vertical direction. The concept of area compatibility is employed to ensure compatibility of the concrete core and steel hoop in a global sense. The proposed procedure yields satisfactory predictions of confined strengths compared with experimental results, and the influence of tie flexibility, tie configuration and degree of confinement can be well captured.
철근콘크리트 구조물은 일반적으로 지진에 연성적으로 거동하도록 설계되며, 이러한 연성적인 거동을 위하여 구조부재는 주의 깊게 상세 설계되어진다. 모멘트 연성골조 구조물의 경우 기둥의 소성힌지 구역에서 횡보강근의 상세는 중요한 고려사항이다. 수 년 동안 강도와 연성을 항상시키기 위한 횡보강근의 상세에 대한 인구가 많은 연구자들에 의해 진행되어 왔고, 그 결과 횡보강근에 의한 코아 콘크리트의 적절한 구속과 주근의 횡방향 지지는 기둥의 연성을 가장 효과적으로 증진시키는 것으로 증명되었다. 횡보강근에 의해 구속된 콘크리트의 강도와 연성증진을 고려한 응력-변형률 특성에 대한 연구는 지난 30년 동안 급속하게 이루어졌다. 그러나 현재까지도 구속된 고강도 콘크리트의 특성을 정확하게 예측할 수 있는 모델은 거의 없으며, 이에 대한 자료도 부족한 것으로 보고되고 있다. 따라서 본 연구에서는 콘크리트 강도, 횡보강근의 체적비, 횡보강근의 배근형태 및 간격, 주근의 배열을 주요변수로 하여 고 강도 콘크리트를 사용한 Large-Scale의 기둥을 대상으로 구조실험을 수행하였다. 연구결과 기존 모델의 일부는 최대 응력을 과대평가, 최대 응력에서의 변형률을 과소평가하는 것으로 나타났으며, 대부분의 모델이 응력-변형률 곡선의 하강부분을 합리적으로 예측하지 못하는 것으로 나타났다. 따라서 구속된 고 강도 콘크리트의 거동을 정확히 예측하여 설계에 반영될 수 있는 합리적이면서 실용적인 모델의 개발이 요구된다 하겠다.
In the present paper the problem of monotonically compressed concrete columns is studied numerically, accounting for transverse steel reinforcement and concrete cracking. The positive confinement effect of the ties on the core concrete is modeled explicitly and studied in the case of distributed or concentrated vertical load. The main aim is to investigate the influence of transverse reinforcement steel characteristics on the column load carrying capacity and ductility, in order to provide an evaluation about some standards requirements about the class and ductility of steel to be used for ties. The obtained results show that the influence of transverse reinforcement steel class of ductility is negligible both on the column load carrying capacity and on its ductility. Also the dissipated energy is basically unchanged. In view of these evidences, some standards requirements about the steel class of ductility to be used for ties appear to be rather questionable.
Reinforced concrete column is an effective structural element to take advantage of high strength concrete. This paper presents an experimental and analytical strength of high strength concrete rectangular tied column sections under eccentric loading. The test variables are concrete strength, steel ratios, slenderness and eccentricity. The analytical results of the ACI's rectangular stress block, Zia's modified rectangular stress block, and a trapezoid block are compared with experimentally obtained data. It may be concluded that the trapezoid stress block provided the most reasonable column section capacities for high strength concrete columns.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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