Experimental and analytical behavior of strengthened reinforced concrete columns with steel angles and strips
Description
The need of strengthening reinforced concrete columns, due to loss of strength and/or stiffness, is an essential requirement due to variation of the loads and environmental conditions applied on these columns. Steel jackets around the reinforced concrete (RC) columns are usually made by means of steel plates covering all over the column surface area. For the value of engineering purposes, another technique was developed using steel angles at the corners of the RC columns connected with discrete steel strips. In this paper, an experimental program is designed to evaluate the improvement in load-carrying capacity, stiffness and ductility of strengthened RC columns, concomitant with steel angles and strips. Despite of prevailing a substantially increased loading capacity and strength a pronounced enhancement in ductility and stiffness has been reported. A need for experimental test results with low value of concrete strength to mimic the local old-age structures condition that required strengthening in local countries. Seven columns specimens are tested to evaluate the strength improvement provided by steel strengthening of columns. The method of strengthened steel angles with strips is compared with another strengthening technique. This technique includes connected and unconnected steel-casing specimens. The observed experimental results describe load-shortening curves, horizontal strains in stirrups and steel strips, as well as description of failure mode. The extra-confinement pressure, due to existence of steel cage, of the strengthened RC column can be also observed from experimental results. The code provisions that predict the load-carrying capacity of the strengthened RC composite column has a discrepancy in the results. For this reason, an analytical model is developed in this paper to compare the code limit with experimental observed results. The proposed model accounts for the composite action for concrete confinement and enhancement of the local buckling of steel elements. This adopted model is simplified and applicable to practical design field. In this respect, the experimental results and those of the analytical model showed a good agreement.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
تعد الحاجة إلى تقوية أعمدة الخرسانة المسلحة، بسبب فقدان القوة و/أو الصلابة، شرطًا أساسيًا بسبب تباين الأحمال والظروف البيئية المطبقة على هذه الأعمدة. عادة ما تصنع السترات الفولاذية حول أعمدة الخرسانة المسلحة (RC) عن طريق ألواح فولاذية تغطي جميع أنحاء مساحة سطح العمود. لقيمة الأغراض الهندسية، تم تطوير تقنية أخرى باستخدام زوايا فولاذية في زوايا أعمدة الخرسانة المسلحة المتصلة بشرائط فولاذية منفصلة. في هذه الورقة، تم تصميم برنامج تجريبي لتقييم التحسن في قدرة حمل الأحمال، وصلابة وليونة أعمدة الخرسانة المسلحة المعززة، المصاحبة للزوايا والشرائط الفولاذية. على الرغم من انتشار زيادة كبيرة في قدرة التحميل والقوة، فقد تم الإبلاغ عن تحسن واضح في ليونة وصلابة. الحاجة إلى نتائج اختبار تجريبي ذات قيمة منخفضة من القوة الخرسانية لتقليد حالة هياكل الشيخوخة المحلية التي تتطلب التعزيز في البلدان المحلية. يتم اختبار سبعة عينات من الأعمدة لتقييم تحسين القوة الذي توفره تقوية الأعمدة الفولاذية. تتم مقارنة طريقة تقوية الزوايا الفولاذية بشرائط بتقنية تقوية أخرى. تتضمن هذه التقنية عينات غلاف فولاذي متصلة وغير متصلة. تصف النتائج التجريبية الملحوظة منحنيات تقصير الحمل، والانفعالات الأفقية في الركاب والشرائط الفولاذية، بالإضافة إلى وصف وضع الفشل. يمكن أيضًا ملاحظة ضغط الحبس الإضافي، بسبب وجود قفص فولاذي، لعمود الخرسانة المسلحة المعزز من النتائج التجريبية. تحتوي أحكام التعليمات البرمجية التي تتنبأ بالقدرة على حمل الأحمال للعمود المركب RC المعزز على تناقض في النتائج. لهذا السبب، تم تطوير نموذج تحليلي في هذه الورقة لمقارنة حد التعليمات البرمجية بالنتائج التجريبية الملحوظة. يراعي النموذج المقترح الإجراء المركب للحصر الخرساني وتعزيز الالتواء المحلي للعناصر الفولاذية. هذا النموذج المعتمد مبسط وقابل للتطبيق في مجال التصميم العملي. وفي هذا الصدد، أظهرت النتائج التجريبية ونتائج النموذج التحليلي اتفاقًا جيدًا.Translated Description (French)
La nécessité de renforcer les colonnes en béton armé, en raison de la perte de résistance et/ou de rigidité, est une exigence essentielle en raison de la variation des charges et des conditions environnementales appliquées sur ces colonnes. Les gaines en acier autour des colonnes en béton armé (RC) sont généralement fabriquées au moyen de plaques d'acier couvrant toute la surface des colonnes. Pour la valeur de l'ingénierie, une autre technique a été développée en utilisant des angles en acier aux coins des colonnes RC connectées à des bandes d'acier discrètes. Dans cet article, un programme expérimental est conçu pour évaluer l'amélioration de la capacité de charge, de la rigidité et de la ductilité des colonnes RC renforcées, en même temps que les angles et les bandes d'acier. Malgré une capacité de charge et une résistance considérablement accrues, une amélioration prononcée de la ductilité et de la rigidité a été rapportée. Un besoin de résultats d'essais expérimentaux avec une faible valeur de résistance du béton pour imiter l'état des structures vieillissantes locales qui nécessitait un renforcement dans les pays locaux. Sept échantillons de colonnes sont testés pour évaluer l'amélioration de la résistance fournie par le renforcement en acier des colonnes. La méthode des angles d'acier renforcés avec des bandes est comparée à une autre technique de renforcement. Cette technique comprend des échantillons de tubage en acier connectés et non connectés. Les résultats expérimentaux observés décrivent les courbes de raccourcissement de charge, les déformations horizontales dans les étriers et les bandes d'acier, ainsi que la description du mode de défaillance. La pression d'extra-confinement, due à l'existence d'une cage en acier, de la colonne RC renforcée peut également être observée à partir des résultats expérimentaux. Les dispositions du code qui prédisent la capacité de charge de la colonne composite RC renforcée présentent une divergence dans les résultats. Pour cette raison, un modèle analytique est développé dans cet article pour comparer la limite de code avec les résultats expérimentaux observés. Le modèle proposé tient compte de l'action composite pour le confinement du béton et l'amélioration du flambage local des éléments en acier. Ce modèle adopté est simplifié et applicable au domaine de la conception pratique. À cet égard, les résultats expérimentaux et ceux du modèle analytique ont montré un bon accord.Translated Description (Spanish)
La necesidad de reforzar las columnas de hormigón armado, debido a la pérdida de resistencia y/o rigidez, es un requisito esencial debido a la variación de las cargas y las condiciones ambientales aplicadas a estas columnas. Las camisas de acero alrededor de las columnas de hormigón armado (RC) generalmente se realizan mediante placas de acero que cubren toda el área de superficie de la columna. Para el valor de los propósitos de ingeniería, se desarrolló otra técnica utilizando ángulos de acero en las esquinas de las columnas RC conectadas con tiras de acero discretas. En este documento, se diseña un programa experimental para evaluar la mejora en la capacidad de carga, rigidez y ductilidad de las columnas RC reforzadas, concomitante con ángulos y tiras de acero. A pesar de prevalecer una capacidad de carga y resistencia sustancialmente mayores, se ha informado una mejora pronunciada en la ductilidad y la rigidez. Necesidad de resultados de pruebas experimentales con bajo valor de resistencia del concreto para imitar la condición de las estructuras locales de vejez que requirieron fortalecimiento en los países locales. Se prueban muestras de siete columnas para evaluar la mejora de resistencia proporcionada por el fortalecimiento de acero de las columnas. El método de ángulos de acero reforzado con tiras se compara con otra técnica de refuerzo. Esta técnica incluye muestras de revestimiento de acero conectadas y no conectadas. Los resultados experimentales observados describen curvas de acortamiento de carga, deformaciones horizontales en estribos y tiras de acero, así como la descripción del modo de falla. La presión de extraconfinamiento, debido a la existencia de una jaula de acero, de la columna RC reforzada también se puede observar a partir de los resultados experimentales. Las disposiciones del código que predicen la capacidad de carga de la columna compuesta RC reforzada tienen una discrepancia en los resultados. Por esta razón, en este trabajo se desarrolla un modelo analítico para comparar el límite de código con los resultados experimentales observados. El modelo propuesto tiene en cuenta la acción compuesta para el confinamiento del hormigón y la mejora del pandeo local de los elementos de acero. Este modelo adoptado es simplificado y aplicable al campo del diseño práctico. En este sentido, los resultados experimentales y los del modelo analítico mostraron un buen acuerdo.Files
10.1007%2Fs40091-014-0061-6.pdf.pdf
Files
(2.6 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:fa35dc873e994fa4d783b51c510d8f76
|
2.6 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- السلوك التجريبي والتحليلي للأعمدة الخرسانية المسلحة بزوايا وشرائط فولاذية
- Translated title (French)
- Comportement expérimental et analytique des colonnes en béton armé armé avec des angles et des bandes d'acier
- Translated title (Spanish)
- Comportamiento experimental y analítico de columnas de hormigón armado reforzado con ángulos y tiras de acero
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2054070612
- DOI
- 10.1007/s40091-014-0061-6
References
- https://openalex.org/W1973104922
- https://openalex.org/W1984434270
- https://openalex.org/W1993165121
- https://openalex.org/W1996531411
- https://openalex.org/W2002997530
- https://openalex.org/W2003575398
- https://openalex.org/W2022016640
- https://openalex.org/W2070969508
- https://openalex.org/W2085136638
- https://openalex.org/W2122614455
- https://openalex.org/W2168823898