In slender sections there is a substantial post-buckling strength provided after the formation of local buckling waves. These waves happened due to normal stresses or shear stresses or both. In this study, a numerical investigation of the behavior of slender I-section beams in combined pure bending and shear has been described. The studied cases were assumed to be prevented from lateral torsional buckling. To achieve this aim, a finite element model that simulates the geometric and material nonlinear nature of the problem has been developed. Moreover, the initial geometric imperfections were included in the model. Different flange and web width-thickness ratios as well as web panel aspect ratios have been considered to draw complete set of interaction diagrams. Results reflect the interaction behavior between flange and web in resisting the combined action of moments and shear. In addition, the web panel aspect ratio will not significantly affect the combined ultimate shear-bending strength as well as the post local buckling strength gained by the section. Results are compared with that predicted by both the Eurocode 3 and the American Iron and Steel specifications, AISI-2001. Finally, an empirical interaction equation has been proposed.
This study presents the experimental results of twenty three reinforced concrete beams with rectangular web openings externally strengthened with Fiber Reinforced Polymers (FRP) composites bonded around openings. All tested beams had the same geometry and reinforcement details. At openings locations, the stirrups intercepted the openings were cut during fabrication of reinforcement cage to simulate the condition of inclusion of an opening in an existing beam. Several design parameters are considered including the opening dimensions and location in the shear zone, the wrapping configurations, and the amount and the type of the FRP composites in the vicinity of the openings. The wrapping configurations of FRP included: sheets, strips, U-shape strips, and U-shape strips with bundles of FRP strands placed at the top and sides of the beam forming a fan under the strips to achieve closed wrapping. The effect of these parameters on the failure modes, the ultimate load, and the beam stiffness were investigated. The shear contribution of FRP on the shear capacity of tested beams with web openings was estimated according to ACI Committee 440-08, Canadian Standards S6-06, and Khalifa et al. model and examined against the test results. A modification factor to account for the dimensions of opening chords was applied to the predicted gain in the shear capacity according to ACI 440-08 and CSA S6-06 for bonded Glass Fiber Reinforced Polymers (GFRP) around openings. The analytical results after incorporating the modification factor into the codes guidelines showed good agreement with the test results.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.5
no.4
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pp.131-138
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2001
In inverted T-shape composite beam examine the structural behavior by experiment According to arrangement, type of stud connector, type of shear connector, reinforcement by welding of stirrup and a close analysis we came to these conclusion. 1) The compare result of bending strength according to arrange type of stud connector : A1-W(stud connector located web)specimen is exceed than A1-F(stud connector located flange). 2) B1-N(using prominence and depression of the web by shear connector) specimen is decrease than A1-W(using stud bolt by shear connector)specimen in bending strength and B2-N(reinforced by welding the stirrup to lower flange)specimen is similar with A2-W specimen. 3) According to reinforced by welding the stirrup to flange, the stiffness and bending strength of the beams are increase. A-scries stirrup comparatively low effective in the increase of strength by welding the stirrup to flange because enough composite effect show by stud connector, but B-series stirrup is comparatively high effective in shear connector effect because shortage of prominence and depression of the web.
This paper presents the flexural behavior and strengthening effect of reinforced concrete beams bonded with carbon FRP plate. Parameters involved in this experimental study were plate bond length and sheet web anchorage length. Test beams were strengthened with FRP plate on the soffit and anchored with FRP sheet on the web. In general, strengthened beams with no web anchorage were failed by concrete cover failure along the longitudinal reinforcement. On the other hand, strengthened beams with web anchorage were finally failed by delamination shear failure within concrete after breaking of CFRP sheet wrapping around web. The ultimate load and deflection of strengthened beams increased with an increased bond length of FRP plate. Also, the ultimate load and deflection increased with an increased anchorage length of FRP sheet. Particularly, the strengthened beams with web anchorage maintained high ultimate load resisting capacity until very large deflection. The shape of strain distribution of CFRP plate along beam was very similar to that of bending moment diagram. Therefore, an assumption of constant shear stress in shear span could be possible in the analysis of delamination shear stress of concrete. In the case of full bond length, the ultimate resisting shear stress provided by concrete and FRP sheet Increased with an increase of web anchorage length. In the resisting shear force, a portion of the shear force was provided by FRP anchorage sheet.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.3A
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pp.367-373
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2008
In the design of horizontally curved plate girder web panels, it is required to evaluate accurately the elastic buckling strength under pure shear. Currently, elastic shear buckling coefficients of curved web panels stiffened by transverse intermediate stiffeners are determined by assuming conservatively that straight web panels without curvature are simply supported at the juncture between the flange and web. However, depending upon the geometry and the properties of the curved plate girder, the elastically restrained support may behave rather closer to a fixed support. The buckling strength of curved girder web is much greater (maximum 38%) than that of a straight girder calculated under the assumption that all four edges are simply supported in Lee and Yoo (1999). In the present study, a series of numerical analyses based on a 3D finite element modeling is carried out to investigate the effects of geometric parameters on both the boundary condition at the juncture and the horizontal curvature of web panel, and the resulting data are quantified in a simple design equation.
Results of an experimental investigation on the behavior and ultimate shear capacity of 27 reinforced concrete Transfer (deep) beams are summarized. The main variables were percent longitudinal(tension) steel (0.28 to 0.60%), percent horizontal web steel (0.60 to 2.40%), percent vertical steel (0.50to 2.25%), percent orthogonal web steel, shear span-to-depth ratio (1.10 to 3.20) and cube concrete compressive strength (32 MPa to 48 MPa).The span of the beam has been kept constant at 1000 mm with100 mm overhang on either side of the supports. The result of this study shows that the load transfer capacity of transfer (deep) beam with distributed longitudinal reinforcement is increased significantly. Also, the vertical shear reinforcement is more effective than the horizontal reinforcement in increasing the shear capacity as well as to transform the brittle mode of failure in to the ductile mode of failure. It has been observed that the orthogonal web reinforcement is highly influencing parameter to generate the shear capacity of transfer beams as well as its failure modes. Moreover, the results from the experiments have been processed suitably and presented an analytical model for design of transfer beams in high-rise buildings for estimating the shear capacity of beams.
Beams of steel frame-tube structures (SFTSs) typically have span-to-depth ratios of less than five. This makes a flexural beam unsuitable for such an application because the plastic hinges at the beam-ends cannot be adequately developed. This leads to lower ductility and energy dissipation capacities of SFTSs. To address this, SFTSs with bolted web-connected replaceable shear links (SFTS-BWSLs) are proposed. In this structural system, a web-connected replaceable shear link with a back-to-back double channel section is placed at the mid-length of the deep beam to act as a ductile fuse. This allows energy from earthquakes to be dissipated through link shear deformation. SFTS and SFTS-BWSL buildings were examined in this study. Several sub-structures were selected from each designed building and finite element models were established to study their respective hysteretic performance. The seismic behavior of each designed building was observed through static and dynamic analyses. The results indicate that the SFTS-BWSL and SFTS have similar initial lateral stiffness and shear leg properties. The SFTS-BWSL had lower strength, but higher ductility and energy dissipation capacities. Compared to the SFTS, the SFTS-BWSL had lower interstory drift, base shear force, and story shear force during earthquakes. This design approach could concentrate plasticity on the shear link while maintaining the residual interstory drift at less than 0.5%. The SFTS-BWSL is a reliable resistant system that can be repaired by replacing shear links damaged due to earthquakes.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1995.04a
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pp.331-338
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1995
Results of an experimental of the shear and flexures strength of doubly reinforced concrete beams were summarized. A total of 24 beams was tested; 4 without web reinforcement and 20 with web reinforcement in the form of vertical stirrups. Main variables were compressive strength of concrete which was 26.88MPa and 63.4MPa, spacing of stirrups which was no-stirrups, 200, 150, 120, 100 and 90mm. Tests results were compared with stength predicted using the equations of ACI 318-89. The shear reinforcement ratio of the beams, which failed simultaneously under both flexures and shear, were 0.66pvmax for low strength concrete beams and 0.56pvmax for high strength concrete beams, respectively. Thus, ACI equations for shear reinforcement were very conservative.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1996.04a
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pp.280-285
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1996
The shear behavior of reinforced concrete deep beams with web opennings has been scrutinized experimentally to verify the influences of the structural parameters such as size, shape, location and reinfrocements of web openings, and shear span ratio. A total of 22 specimens has been tested under one or two point loading conditions at the laboratory. In the tests most specimens have shown shear failures with inclined cracks from the loacing points to the supports through openings. The ultimate strengths of the specimens measured from the tests have shown wide differences depending on the locations of the openings which deter the formation of the compression struts between the loading points and the supports. The effects of the reinforcements and the geomtry of the openings on the shear strengths and the crack developments have been carefully checked and analyzed.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1998.10a
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pp.519-524
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1998
The shear behavior and reinforcement effects of simply supported reinforced concrete deep beams with web opening subject to concentrated loads have been scrutinized experimentally to verify the effects of structural parameters such as size, location and reinforcements of web opening. A total of 14 specimens were tested at the laboratory under two-point top loading. The shear span ratio was taken constantly 0.8, and various types of reinforcements based on truss models were adopted. In the tests, the effects of loction, reinforcements of web openings on the shear behavior, and crack initiation and propagation have been carefully checked and analyzed.
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