The behavior of precast concrete beam-column connection with congested and non-congested stirrup under cyclic loading

Document Type : Original Article

Author

Semnan University

Abstract

 
The behavior of a suggested concrete precast beam-column connection with two different plain and high performance fiber HPFRCC concretes under increasing cyclic loading and constant axial loading are analyzed and investigated in this paper. The internal precast concrete beam-column connection was initially designed based on ACI 318 design code and modeled with finite element method and the analytical results was verified with experimental results and then there was appropriate collaboration between both results.  The numerical models with congested and non-congested stirrups in the critical zone were created and the behavior of connection under cyclic reversal loading were compared with considering two different concrete as regular and HPFRCC.  The results from non-linear finite element analysis indicated that with increasing concrete strength, the stiffness and ultimate strength of connections increased up to 10% and the ductility of connection cast with HPFRCC concrete was significantly increased up to 35%  with congested stirrups.
 

Keywords

Main Subjects

References

 
[1] Park, R. and Thompson, K.J., 1977, “Cyclic load tests on prestressed and partially prestressed Beam-Column joints”. PCI Journal. V.22.NO.5.PP.84-110.
[2] Bull, D.K. and Park, R. 1986, “Seismic Resistance of Frames Incorporating Precast Prestressed concrete
Beam Shells”. PCI Journal. V.B1.NO.4. PP.54-93.
[3] مولودی، فرزین، خیرالدین ،علی، 1395، مقایسه ضوابط طراحی اتصالات تیر به ستون بتن آرمه از دیدگاه آیین نامه،ACI318-2014 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان (1392) و آیین نامه بتن ایران (آبا)"، نشریه علمی- ترویجی مصالح و سازه های بتنی، سال اول، شماره اول.
[4] آغنی، کیان ، افشین، حسن، 1395، " تقویت برشی تیرهای بتن آرمه با پانلهای پیش ساخته بتن فوق توانمند الیافی"، نشریه علمی- ترویجی مصالح و سازه های بتنی، سال اول، شماره اول.
[5] شربتدار، محمد کاظم، نریمانی، ابوالفضل ، 1397،  " مقاوم سازی اتصالات تیر به ستون بتنی به کمک صفحات فلزی محصور کننده  تحت بارهای لرزه­ای"، نشریه علمی- ترویجی مصالح و سازه های بتنی، سال سوم، شماره دو.
[6]  آهوقلندری، سید نیرم   ، اسماعیلی، جمشید ، فرزام، مسعود، 1396، "مقایسه عملکرد یک نوع اتصال تیر به ستون بتنی پیش‌ساخته رایج با اتصالات بتنی درجای معادل" ، تحقیقات بتن ، دوره 10، شماره 2 - شماره پیاپی   18  ، صفحه 79-94  .
[7]مدح خوان ،  مرتضی، بهرامی، سعید ، ناظمی، نیما ، 1396، "بررسی عددی اتصالات پیشنهادی تیر به ستون نیمه‏صلب در قاب‏های بتنی پیش‏ساخته تحت بار جانبی" ، نشریه مهندسی عمران مدرس، دوره ۱۷، شماره ۳ ،جلد ۱۷ شماره ۳ صفحات ۱۷۲-۱۸۲.
[8] یحیی آبادی، علی اکبر، طالب‌خواه، روزبه، ادیبی ، مهدی ، 1398، "منحنی شکنندگی برای قاب‌های بتن مسلح پیش‌ساخته با استفاده از روش تحلیل استاتیکی غیرخطی و مقایسه آن با تحلیل دینامیکی فزاینده"، مجلـه ی علمی و پژوهشـی شریـف (زیر چاپ)
 
[9] Pillai, S.U. and Kirk, D.W. 1981, “Ductile Beam-Column Connection in Precast Concrete”. ACI Structural Journal. V.78 No.6, PP.480-487.
[10] Bhatt, P. and Kirk, D.W. 1985, “Tests on an improved Beam-Column connection for precast concrete”. ACI Structural Journal V.82 NO.6. PP.834-843.
[11] Sekin, M. and Fu, H.C. 1990, “Beam-Column Connection in Precast Reinforced Concrete Construction”. ACI Structural Journal V.87.NO3.PP252-261.
[12] Stanon, J.F., Anderson, R.G., Dolan, C.W. and Mc Cleary, D.E. 1986, “Moment Resistant Connection and Simple Connections”. Research project NO.1/4. Precast/Prestressed Concrete Institute. Chicago.
[13] French, C.W., Hafner, M. and Jayashnakar, V. 1989, “Connection between Precast Elements-Failure within Connection Region”. ASCE Journal of Structural Engineering.V.115.NO.12.PP.3171-3192.
[14] French, C.W., Amu, O. and Tarzikhan, C. 1989, “Connection between Precast Elements-Failure Outside Connection Region”. ASCE Journal of Structural Engineering.V.115.NO.2. PP.316-340.
[15] Cheok, G. and Lew, H.S. 1991, “Performance of Precast Concrete Beam to Column Connections Subject to Cyclic Loading”. PCI Journal.
[16] Tankat, A.T., Ersoy, U. and Ozacebe, G. 1998,”Seismic performance of Precast Concrete Connection”, The 11th European Conference on Earthquake Engineering. Balkema, Austria. PP.30-37.
[17] Khaloo, A.R. and Parastesh, H. 2003, “Cyclic Loading of Ductile Precast Concrete Beam-Column
Connection”. ACI Structural Journal. V.100. NO.3. PP.291-296.
[18] Khaloo, A.R. and Parastesh, H. 2003, “Cyclic Loading Response of simple Moment-Resisting Precast Concrete Beam-Column Connection”. ACI Structural Journal. V.100. NO.4. PP.440-445.
[19] Sudhakar, A., Kulkarni, B., Li, Yip, W.K.  2007, “Finite element analysis of precast hybrid-steel concrete connection under cyclic loading” Journal of Constructional Steel Research.
[20] Can Girgin, S., Serkan Misir, I., Kahraman, E., 2017, “Experimental Cyclic Behavior of Precast Hybrid Beam-Column Connections with Welded Components”, International Journal of Concrete Structures and Materials, Volume 11, Issue 2, pp 229–245.
[21] Wahjudi, d., Suprobo, P.,   Sugihardjo, H. 2014, “Behavior of Precast Concrete Beam-to-Column Connection with U- and L-bent Bar Anchorages Placed Outside the Column Panel–experimental Study”, Procedia Engineering, Volume 95, Pages 122-131
[22] J.D. Nzabonimpa, J.D., Hong, W.K., Park, S.,  2016, “ Experimental investigation of dry mechanical beam–column joints for precast concrete based frames”, Tall and special building. https://doi.org/10.1002/tal.1302.
[23] Mander, J.B. , Priestley, M.J.N. , Park, R. 1988 , “Theoretical stress-strain model for confined concrete” Journal of Structural Engineering, Vol. 114, No. 8, pp. 1804-1826.
[24] Hibbitt, Karlson & Sorensen Inc. ABAQUS/standard user’s manual, Version 6.5. Providence (RI), 2005.
 
Journal of Concrete Structures and Materials
Volume 4, Issue 2 - Serial Number 8
December 2019
Pages 85-99

Files

History

  • Receive Date: 27 March 2019
  • Revise Date: 09 October 2019
  • Accept Date: 04 November 2019

Share

How to cite

Statistics