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An experimental and analytical investigation of reinforced concrete beam-column joints strengthened with a range of CFRP schemes applied only to the beam
Advances in Structural Engineering ( IF 2.1 ) Pub Date : 2021-05-10 , DOI: 10.1177/13694332211007371
Sarmad Abdulsahab Ali 1 , John P. Forth 1
Affiliation  

This paper investigates the experimental and analytical behaviour of beam-column joints that are subjected to a combination of torque, flexural and direct shear forces, where different Carbon Fibre Polymer (CFRP) strengthening wraps have been applied only to the beam. These wrapping schemes have previously been determined by the research community as an effective method of enhancing the torsional capacities of simply supported reinforced concrete beams. In this investigation, four 3/4-scale exterior beam-column joints were subjected to combined monotonic loading; three different beam wrapping schemes were employed to strengthen the beam region of the joint. The paper suggests a series of rational formulae, based on the space truss mechanism, which can be used to evaluate the joint shear demand of the beams wrapped in these various ways. Further, an iterative model, based on the average stress-strain method, has been introduced to predict joint strength. The proposed analytical approaches show good agreement with the experimental results. The experimental outcomes along with the adopted analytical methods reflect the consistent influence of the wrapping ratio, the interaction between the combined forces, the concrete strut capacity and the fibre orientation on the joint forces, the failure mode and the distortion levels. A large rise in the strut force resulting from shear stresses generated from this combination of forces is demonstrated and leads to a sudden-brittle failure. Likewise, increases in the beams’ main steel rebar strains are identified at the column face, again influenced by the load interactions and the wrapping systems used.



中文翻译:

一系列仅应用于梁的CFRP方案加固的钢筋混凝土梁-柱节点的试验和分析研究

本文研究了受扭矩,挠曲力和直接剪力共同作用的梁柱节点的试验和分析行为,其中仅将不同的碳纤维聚合物(CFRP)加强包裹材料应用于梁。这些包裹方案先前已被研究界确定为提高简单支撑钢筋混凝土梁抗扭能力的有效方法。在这项研究中,对四个3/4比例的外部梁柱节点进行了组合单调荷载。三种不同的光束包裹方案被用来加强接头的光束区域。本文基于空间桁架机制提出了一系列合理的公式,可用于评估以各种方式包裹的梁的联合剪力需求。更多,引入了基于平均应力应变方法的迭代模型来预测接头强度。所提出的分析方法与实验结果显示出良好的一致性。实验结果以及所采用的分析方法反映出包裹率,组合力之间的相互作用,混凝土支杆承载力和纤维取向对接头力,破坏模式和变形水平的一致影响。结果表明,由这种力组合产生的剪应力导致撑杆力大幅上升,并导致突然的脆性破坏。同样,梁的主钢筋应变在柱面处增大,这又受载荷相互作用和所使用的包裹系统的影响。基于平均应力-应变方法,已被引入来预测接头强度。所提出的分析方法与实验结果显示出良好的一致性。实验结果以及所采用的分析方法反映出包裹率,组合力之间的相互作用,混凝土支杆承载力和纤维取向对接头力,破坏模式和变形水平的一致影响。结果表明,由这种力组合产生的剪应力导致撑杆力大幅上升,并导致突然的脆性破坏。同样,梁的主钢筋应变在柱面处增大,这又受载荷相互作用和所使用的包裹系统的影响。基于平均应力-应变方法,已被引入来预测接头强度。所提出的分析方法与实验结果显示出良好的一致性。实验结果以及所采用的分析方法反映出包裹率,组合力之间的相互作用,混凝土支杆承载力和纤维取向对接头力,破坏模式和变形水平的一致影响。结果表明,由这种力组合产生的剪应力导致撑杆力大幅上升,并导致突然的脆性破坏。同样,梁的主钢筋应变在柱面处增大,这又受载荷相互作用和所使用的包裹系统的影响。所提出的分析方法与实验结果显示出良好的一致性。实验结果以及所采用的分析方法反映出包裹率,组合力之间的相互作用,混凝土支杆承载力和纤维取向对接头力,破坏模式和变形水平的一致影响。结果表明,由这种力组合产生的剪应力导致撑杆力大幅上升,并导致突然的脆性破坏。同样,梁的主钢筋应变在柱面处增大,这又受载荷相互作用和所使用的包裹系统的影响。所提出的分析方法与实验结果显示出良好的一致性。实验结果以及所采用的分析方法反映出包裹率,组合力之间的相互作用,混凝土支杆承载力和纤维取向对接头力,破坏模式和变形水平的一致影响。结果表明,由这种力组合产生的剪应力导致撑杆力大幅上升,并导致突然的脆性破坏。同样,梁的主钢筋应变在柱面处增大,这又受载荷相互作用和所使用的包裹系统的影响。实验结果以及所采用的分析方法反映出包裹率,组合力之间的相互作用,混凝土支杆承载力和纤维取向对接头力,破坏模式和变形水平的一致影响。结果表明,由这种力组合产生的剪应力导致撑杆力大幅上升,并导致突然的脆性破坏。同样,梁的主钢筋应变在柱面处增大,这又受载荷相互作用和所使用的包裹系统的影响。实验结果以及所采用的分析方法反映出包裹率,组合力之间的相互作用,混凝土支杆承载力和纤维取向对接力,破坏模式和变形水平的一致影响。结果表明,由这种力组合产生的剪应力导致撑杆力大幅上升,并导致突然的脆性破坏。同样,梁的主钢筋应变在柱面处增大,这又受载荷相互作用和所使用的包裹系统的影响。结果表明,由这种力组合产生的剪应力导致撑杆力大幅上升,并导致突然的脆性破坏。同样,梁的主钢筋应变在柱面处增大,这又受载荷相互作用和所使用的包裹系统的影响。结果表明,由这种力组合产生的剪应力导致撑杆力大幅上升,并导致突然的脆性破坏。同样,梁的主钢筋应变在柱面处增大,这又受载荷相互作用和所使用的包裹系统的影响。

更新日期:2021-05-11
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