Strengthening of reinforced concrete beam-column joints to increase seismic resistance.

Mahdi Hayatrouhi

doi:10.51202/9783816791782

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Strengthening of reinforced concrete beam-column joints to increase seismic resistance.

Autor:innen:
Reihe:: Berichte des Instituts für Massivbau der Universität Hannover, Band 9
Verlag:: 2014

Zusammenfassung

The categorized literature review of retrofitting and strengthening methods of reinforced concrete (RC) beam-column joints clarified that non-disruptiveness; practical implementation, ductility and perseverance of lateral resistance as well as economical issues still remain the most challenging aspects of seismically retrofitting the vulnerable existing RC beam-column joints. Current research attempted to observe the seismic design principals of RC frame structures in seismic retrofitting of the vulnerable frames as a strategy of retrofitting based on the capacity design concept. Accordingly, the beam sidesway mechanism was redefined for seismic retrofitting by relocating the beam plastic hinges far enough away from the joints. Consequently, with introducing innovative energy dissipation devices such as Multi Functional Corbels (HMFC) and Harmonica Damper Plates (HHDP), the innovative Retrofitting Techniques 1 and 2 (RT1 and RT2) were proposed. The introduced devices of HMFC and HHDP as a passive energy dissipation system absorb energy through inelastic deformations. The proposed RT1 and RT2 were experimentally evaluated through a series of 3/4-scale beam-column joint specimens under an extremely severe loading history. The excellent performance of retrofitted specimens through the experimental study confirmed that the proposed retrofitting techniques (RT1 and RT2) are able to retain structural integrity with the minimum strength and stiffness degradation. As intended, the energy dissipation capacity was dramatically increased and beam sidesway mechanism was actually formed. Furthermore, a series of non-linear finite element analysis using ATENA was carried out on all reference and retrofitted specimens. The FEM models were validated with experimental outcomes. Subsequently, the validated models were utilized to develop a new simplified method for upgrading based on the advantages of RT1 and RT2. In the new proposed innovative Retrofitting Technique 3 (RT3), HHDP was replaced by Frictional-Bending Damper Plate (HFBDP) which dissipates energy based on friction and bending. The effectiveness and reliability of the proposed RT3 was investigated through a numerical analysis. As confirmed through experimental and numerical investigation, all acceptance criteria of ACI Committee 374 [ACI 374.1-05] were effectively satisfied by the proposed retrofitting techniques.

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Bibliographische Angaben

Copyrightjahr: 2014
ISBN-Print: 978-3-8167-9177-5
ISBN-Online: 978-3-8167-9178-2
Verlag: Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart
Reihe: Berichte des Instituts für Massivbau der Universität Hannover
Band: 9
Sprache: Englisch
Seiten: BC
Produkttyp: Monographie

Inhaltsverzeichnis

KapitelSeiten

Titelei/Inhaltsverzeichnis Teilzugriff Seiten i - xxv Download Kapitel (PDF)
1. 1.1 Introduction Kein Zugriff
2. 1.2 Motivation of the research Kein Zugriff
3. 1.3 Objectives Kein Zugriff
4. 1.4 Organization of the research Kein Zugriff
1. 2.1 Introduction Kein Zugriff
2. 2.2 Seismic behaviour of substandard RC beam-column Joints Kein Zugriff
3. 2.2.1 Summary of results Kein Zugriff
4. 1. 1. 2.3.1.1 Vacuum impregnation procedure Kein Zugriff
    2. 2.3.1.2 Vacuum injection technique Kein Zugriff
    3. 2.3.1.3 Pressure injection technique Kein Zugriff
    4. 2.3.1.4 Removal and replacement technique Kein Zugriff
    5. 2.3.1.5 Thin steel plate and pressure-injection technique Kein Zugriff
  2. 1. 2.3.2.1 Masonry block jacketing technique Kein Zugriff
    2. 2.3.2.2 Partial masonry infill technique Kein Zugriff
    3. 2.3.2.3 Prestressed concrete jacketing technique Kein Zugriff
    4. 2.3.2.4 Concrete jacketing Kein Zugriff
    5. 2.3.2.5 Concrete jacketing using HPFRC Kein Zugriff
    6. 2.3.2.6 Concrete jacketing using UNIDO strengthening technique Kein Zugriff
    7. 2.3.2.7 Steel jacketing Kein Zugriff
    8. 2.3.2.8 Diagonal steel bracing methods Kein Zugriff
    9. 2.3.2.9 Planar joint expansion Kein Zugriff
    10. 2.3.3.1 Utilization of carbon-fiber-reinforced polymer, CFRP Kein Zugriff
    11. 2.3.3.2 Utilization of glass-fiber-reinforced polymer, GFRP Kein Zugriff
  3. 2.3.4 The summary of the results and discussion Kein Zugriff
5. 1. 2.4.1 The bond and shear requirements within the beam-column joints Kein Zugriff
  2. 2.4.2 Summary and conclusions of the codes comparison Kein Zugriff
1. 3.1 Introduction Kein Zugriff
2. 3.2 Seismic design principals of structures and joints Kein Zugriff
3. 3.3 Performance-based retrofitting through developing the beam plastic Kein Zugriff
4. 1. 3.3.1 Strategy of seismic retrofitting through the capacity design concept Kein Zugriff
  2. 3.3.2 Forces acting on an exterior beam-column joint Kein Zugriff
  3. 3.3.3 Strength and Failure Sequence Diagram (SFSD) Kein Zugriff
5. 1. 3.4.1 General description Kein Zugriff
  2. 3.4.2 Hysteretic behaviour Kein Zugriff
  3. 3.5.2 Hysteretic behaviour Kein Zugriff
6. 3.6 An Innovative strengthening and retrofitting technique through Kein Zugriff
7. 1. 3.6.1 Approach and modified SFSD Kein Zugriff
  2. 3.6.2 Upgrading the resistance to bond-slip of the beam bottom bars Kein Zugriff
  3. 3.6.3 Procedure for designing and developing Kein Zugriff
8. 3.7 An Innovative strengthening and retrofitting technique through Kein Zugriff
9. HMFC and Harmonica Damper Plates (HHDP), Kein Zugriff
10. 1. 3.7.1 Approach and modified SFSD Kein Zugriff
  2. 3.7.2 Upgrading the resistance to bond-slip of the beam bottom bars Kein Zugriff
  3. 3.7.3 Procedure for designing and developing Kein Zugriff
1. 4.1 Introduction Kein Zugriff
2. 1. 1. 4.2.1.1 Material properties Kein Zugriff
    2. 4.2.1.2 Design, dimensions and details Kein Zugriff
    3. 4.2.1.3 Production of test specimens Kein Zugriff
  2. 1. 4.2.2.1 Design, dimensions and details Kein Zugriff
    2. 4.2.2.2 Fabrication of H1, H2 and H3 Kein Zugriff
  3. 1. 4.2.3.1 Design, dimensions and details Kein Zugriff
    2. 4.2.3.2 Fabrication of D Kein Zugriff
  4. 1. 1. 4.2.4.1.1 Design of retrofitted specimen BD-H1 Kein Zugriff
      2. 4.2.4.1.2 Retrofitting details of specimen BD-H1 Kein Zugriff
    2. 1. 4.2.4.2.1 Design of retrofitted specimen SD-H2-D Kein Zugriff
      2. 4.2.4.2.2 Retrofitting details of specimen SD-H2-D Kein Zugriff
    3. 1. 4.2.4.3.1 Design of retrofitted specimen BD-H3-D Kein Zugriff
      2. 4.2.4.3.2 Retrofitting details of specimen BD-H3-D Kein Zugriff
3. 1. 4.3.1 General specifications Kein Zugriff
  2. 4.3.2 Details and fabrication of the loading setup Kein Zugriff
  3. 4.3.3 Testing procedure and loading history Kein Zugriff
4. 4.4 Instrumentation Kein Zugriff
5. 1. 1. 1. 4.5.1.1.1 Specimen description Kein Zugriff
      2. 4.5.1.1.2 Strength sequences and damage mechanisms Kein Zugriff
      3. 4.5.1.1.3 Joint behaviour Kein Zugriff
      4. 4.5.1.1.4 Decomposition of lateral displacement Kein Zugriff
    2. 1. 4.5.1.2.1 Specimen description Kein Zugriff
      2. 4.5.1.2.2 Strength sequences and damage mechanisms Kein Zugriff
      3. 4.5.1.2.3 Joint behaviour Kein Zugriff
      4. 4.5.1.2.4 Decomposition of lateral displacement Kein Zugriff
  2. 1. 1. 4.5.2.1.1 Specimen description Kein Zugriff
      2. 4.5.2.1.2 Strength sequences and damage mechanisms Kein Zugriff
      3. 4.5.2.1.3 Joint behaviour Kein Zugriff
      4. 4.5.2.1.4 Behaviour of Multifunctional Corbel (HMFC) Kein Zugriff
      5. 4.5.2.1.5 Decomposition of lateral displacement Kein Zugriff
    2. 1. 4.5.2.2.1 Specimen description Kein Zugriff
      2. 4.5.2.2.2 Strength sequences and damage mechanisms Kein Zugriff
      3. 4.5.2.2.3 Joint behaviour Kein Zugriff
      4. 4.5.2.2.4 Behaviour of Multifunctional Corbel (HMFC) Kein Zugriff
      5. 4.5.2.2.5 Behaviour of Harmonica Damper Plate (HHDP) Kein Zugriff
      6. 4.5.2.2.6 Decomposition of lateral displacement Kein Zugriff
    3. 1. 4.5.2.3.1 Specimen description Kein Zugriff
      2. 4.5.2.3.2 Strength sequences and damage mechanisms Kein Zugriff
      3. 4.5.2.3.3 Joint behaviour Kein Zugriff
      4. 4.5.2.3.4 Behaviour of Multifunctional Corbel (HMFC) Kein Zugriff
      5. 4.5.2.3.5 Behaviour of Harmonica Damper Plate (HHDP) Kein Zugriff
      6. 4.5.2.3.6 Decomposition of lateral displacement Kein Zugriff
6. 1. 1. 4.6.1.1 Strengths in the category of BD Kein Zugriff
    2. 4.6.1.2 Strengths in the category of SD Kein Zugriff
    3. 4.6.1.3 Strengths in all specimens Kein Zugriff
  2. 1. 4.6.2.1 Energy dissipations in the category of BD Kein Zugriff
    2. 4.6.2.2 Energy dissipations in the category of SD Kein Zugriff
    3. 4.6.2.3 Energy dissipation in all specimens Kein Zugriff
  3. 4.6.3 Damage mechanisms Kein Zugriff
  4. 4.6.4 Hierarchy of strength Kein Zugriff
  5. 4.6.5 Joint behaviour Kein Zugriff
  6. 4.6.6 Decomposition of lateral displacement Kein Zugriff
1. 5.1 Introduction Kein Zugriff
2. 1. 1. 5.2.1.1 The relation of Stress-strain for concrete Kein Zugriff
    2. 5.2.1.2 Biaxial stress failure criterion for concrete Kein Zugriff
    3. 5.2.1.3 Models of smeared cracks Kein Zugriff
  2. 5.2.2 Constitutive modelling for reinforcement Kein Zugriff
  3. 5.2.3 Constitutive modelling for reinforcement bond Kein Zugriff
  4. 5.2.3 Constitutive modelling for Von Mises plasticity Kein Zugriff
  5. 5.2.4 Constitutive modelling for interface Kein Zugriff
3. 5.3 Element types Kein Zugriff
4. 5.4 Solutions of nonlinear equations Kein Zugriff
5. 5.5 Numerical models for reference units Kein Zugriff
6. 1. 5.6.1 Sensitivity of element size Kein Zugriff
  2. 5.6.2 Sensitivity of fracture energy Kein Zugriff
  3. 5.6.3 Sensitivity of cyclic reinforcement Kein Zugriff
  4. 5.6.4 Sensitivity of tension stiffening Kein Zugriff
  5. 5.6.5 Sensitivity of cracking model Kein Zugriff
7. 5.7 Numerical models for retrofitted specimens Kein Zugriff
8. 1. 5.8.1 Reference unit BD-B Kein Zugriff
  2. 5.8.2 Reference unit SD-B Kein Zugriff
  3. 5.8.3 Retrofitted specimen BD-H1 Kein Zugriff
  4. 5.8.4 Retrofitted specimen SD-H2-D Kein Zugriff
  5. 5.8.5 Retrofitted specimen BD-H3-D Kein Zugriff
9. 5.9 Developing a new upgrading method, Retrofitting Technique 3 (RT3) Kein Zugriff
1. 1. 1. 6.1.1.1 Strength Kein Zugriff
    2. 6.1.1.2 Energy dissipation Kein Zugriff
    3. 6.1.1.3 Damage mechanisms Kein Zugriff
    4. 6.1.1.4 Hierarchy of strength Kein Zugriff
    5. 6.1.1.5 Joint behaviour Kein Zugriff
    6. 6.1.1.6 Decomposition of lateral displacement Kein Zugriff
  2. 6.1.2 Conclusions of numerical study Kein Zugriff
  3. 6.1.3 General conclusion Kein Zugriff
2. 6.2 Recommendations for further research Kein Zugriff
References Kein Zugriff Seiten 270 - 278
Appendix A: Supplementary Reviews of Laboratory Activities Kein Zugriff Seiten 279 - 281
Appendix B: Scheme and Details of Loading Setup Kein Zugriff Seiten 282 - 304
Appendix C: Installation of Specimens into the Loading Setup Kein Zugriff Seiten 305 - 307
Appendix D: Decomposition of Specimen Deformation Kein Zugriff Seiten 308 - 312
Appendix E: Concept of Relative Energy Dissipation Ratio Kein Zugriff Seiten 313 - BC

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