This research was prompted by the paucity of specific code provisions regarding the design of short columns for shear. The purpose of this paper was to investigate whether the use of the normal shear design procedure of various codes may or may not be applied to reliably calculate the shear strength of short columns. Provisions of the codes American ACI 318M-08, Canadian CSA A23.3-04, Japanese AIJ Guidelines, New Zealand NZS 3101, European EN 1998 (EC8) parts 1 and 3, combined with EN 1992-1-1 (EC2), and draft fib Model Code 2010, as well as a strut-and-tie model are applied on short columns tested under cyclic loading that failed in shear. Actual shear resistances are compared to predictions, and the resulting shortcomings of the codes are identified. EN1998-3 appears to be the only code among those considered that may be reliably applied to estimate the shear resistance of short columns. Further, the proposed strut-and tie model can be a useful tool for the detailed design and assessment of short columns.
The objective of optimization is to present a design process that minimizes the total material consumption while satisfying current codes and specifications. In the research an optimization formulation for RC shear wall structures is proposed. And based on conceptual design methodology, an optimization process is investigated. Then optimal design techniques and specific explanations are introduced for residential buildings with shear wall structure, especially for that with a rectangular layout. An example of 30-story building is presented to illustrate the effectiveness of the proposed optimal design process. Furthermore, the influence of aspect ratio on the concrete consumption and the steel consumption of the superstructure are analyzed for this typical RC shear wall structure; and their relations are obtained by regressive analysis. Finally, the optimal material consumption is suggested for the residential building with RC shear wall structure and with rectangular layout. The relation and the data suggested can be used for guiding the design of similar RC shear wall structures.
In this paper, an experimental study have been many studies on the joints of steel structure, for it has great influences on the safety of structures. Research on block shear rupture of the joint receiving pure tension have been done in foreign countries, but not in Korea. This study focuses on the propriety of block shear design code, according to limited state design criteria of steel structures recently established in Korea, by an experiment on the joint of angle tension members. The methods of this study were to compare other study results on block shear rupture mode and ultimate capacity, and to evaluate the propriety of the criteria design code. The result is that tension yield shear ruptures and shear yield tension ruptures happened at the joint, and the experimental rupture load was 15% higher than the capacity entered in the criteria design code. We conclude that it is necessary to revaluate the block shear design code presented by many studies on the limited state design criteria of steel structures.
The review of the literature and design guidelines indicates a lack of design codes governing the shear strength of reinforced concrete (RC) beams strengthened with ultrahigh-performance fiber-reinforced concrete (UHPFRC). This study uses the results of a 3D finite element model constructed previously by the authors and verified against an experimental programme to gain a clear understanding of the shear strength of RC beams strengthened with UHPFRC by using different schemes. Experimental results found in the literature along with the numerical results for shear capacities of normal-strength RC and UHPFRC beams without stirrups are compared with available code design guidelines and empirical models found in the literature. The results show variance between the empirical models and the experimental results. Accordingly, proposed equations derived based on empirical models found in the literature were set to estimate the shear capacity of normal-strength RC beams without stirrups. In addition, the term 'shear span-to-depth ratio' is not considered in the equations for design guidelines found in the literature regarding the shear capacity of UHPFRC beams without stirrups. Consequently, a formula estimating the shear strength of UHPFRC and RC beams strengthened with UHPFRC plates and considering the effect of shear span-to-depth ratio is proposed and validated against an experimental programme previously conducted by the authors.
The number of studies investigating the response of concrete-filled tubes (CFTs) under shear has been very limited in the literature. This lack of research has been traditionally reflected in international design standards as rather conservative shear strength predictions for CFTs. The dearth of research on the shear response is even more pronounced for the case of concrete-filled stainless steel tubes (CFSSTs). In line with this, the present study investigates the shear response of circular and square CFSSTs using advanced finite element (FE) analysis. A thorough review of the previous studies on the shear response of carbon steel CFTs is provided along with a summary of past experimental programmes as well as the developed and codified design methods. A comprehensive numerical study is then conducted considering a wide range of circular and square, austenitic and lean duplex CFSSTs with different concrete infills and shear span-to-depth ratios. The effect of the tail length on the shear response is investigated and the minimum required tail length for achieving full shear capacity is established. The simulations are also used to highlight the importance of the dilation of the concrete core in the shear response of concrete-filled tubes and its relationship with the utilised boundary conditions. Furthermore, the numerical results are compared in detail with the predictions of design approaches developed previously for carbon steel CFTs and their accuracy and applicability to the stainless steel counterpart are demonstrated and recommendations are made accordingly.
In this study, a novel mountain train system was developed that can run along a steep gradient of 180 ‰ and sharp curve with a minimum radius of 10 m. For this novel mountain train, an embedded precast concrete rack rail track was implemented to share the track with an automobile road and increase constructability in mountainous regions. The embedded rack rail track is connected to a hydraulically stabilized base (HSB) layer with shear anchors, which must have sufficient longitudinal resistance because they bear most of the traction forces originated from the rack rail and longitudinal loads owing to the steep gradient. In addition, the damage to the shear anchor parts, including the surrounding concrete, must be strictly limited under the service load because the maintenance of shear anchors inside the track is extremely difficult after installation. In this study, the focus was made on the shear anchor behavior and design an embedded rack rail track, considering the serviceability and ultimate limit states. Accordingly, the design loads for mountain trains were established, and the serviceability criteria of the anchor were proposed. Subsequently, the resistance and damage of the shear anchors were evaluated and analyzed based on the results of several finite element analyses. Finally, the design method of the shear anchors for the embedded rack rail track was established and verified.
In this research, we carried out finite element analysis depends on the variations such as the strength of the main bar, concrete, shear-span ratio(a/d) and existence of shear reinforcing bar. Throughout the results of FEM analysis, we were able to figure out how each variation can effect on shear performance. As the strength of concrete increased, the maximum shear force enhancement effect of each specimen was evaluated. As a result, the shear strengthening effect was 51~97% for shear reinforced specimens, and 26~44% for non-shear reinforced specimens. As the yield strength of reinforcing bars increases, the shear reinforcement effect of the specimen the specimens without shear reinforcement were 3%~6% higher than those with shear reinforcement. Theoretical and analytical values were compared using the design equations obtained from the CEB code. Theoretical and analytical values were compared using the design equations obtained from the CEB code. As a result, the error rate was the highest at 3.64 in the S1.0-C0 series and the lowest at 1.46 in the S1.7-C1 series. Therefore, the design equation of the CEB code is estimated to underestimate the actual shear strength of deep beams that are not subjected to shear reinforcement.
Both shear and torsional moments apply shear stresses on cross-section of a member, which need to be considered in the design. But in the current Korean Building Code, the design equations for shear and torsional moments are expressed in terms of the sectional strength with different units, causing figures to be drawn separately in two axes. If the design equations are expressed in terms of stresses, then the stresses of shear and torsional moments can be added, allowing figures to be drawn in one axis for easy recognition of the design procedure and the final design results. Moreover, the current code's design equations for shear and torsional moments are considered separately with the intention of summing the area of stirrups with respect to unit length for shear moment ($A_{\upsilon}/s$) and torsional moment ($2A_t/s$). Since the size or type of vertical stirrups are predetermined in the design process, the design equations are expressed in terms of the spacing of stirrups rather than the $A_{\upsilon}/s$ and $2A_t/s$ terms, clarifying various design steps and a design process.
Journal of the Architectural Institute of Korea Structure & Construction
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v.35
no.7
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pp.165-170
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2019
The structural damage caused by earthquake to the upper structure of seismic base-isolated system can be suppressed effectively because it is designed to concentrate the input energy on the seismic isolation floor. Further, the response acceleration of seismic base-isolated system can be greatly reduced compared to the seismic structure because of the long period, which means that the design shear force of the seismic base-isolated system can be reduced appropriately. However, when the design shear force is determined to be reduced, the design stiffness will decrease, and the response acceleration will increase oppositely. Therefore, for finding the extent to which the design shear force of the upper structure can be reduced, this paper considered the seismic base-isolated structure as the analytical model and proposed the design shear force reduction factor of the base-isolated structure through the dynamic response analysis, while considering the decrement effect of response acceleration. The research result shows that the response acceleration of the isolated the upper structure can be reduced by 50%~70% of the seismic structure under the same design conditions, and the design shear force can be reduced by up to 40%. By increasing the design stiffness over to 1.8 times of the original design value, the design shear force can be reduced to the same extent as the response acceleration can be reduced compared to the seismic structure.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.4
no.2
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pp.131-137
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2000
In order to evaluate the design shear strength of composite slabs with truss-shaped shear connectors(TSC), a series of push-out tests on several types of specimens was carried out. The test results for the two parameters of bearing area and solid angle of the connector were compared to obtain the design shear force of the truss-shaped connectors. The results obtained from this study are as follows: (1) The slip-coefficients of TSC ranges from 0.87 to 3.12(${\times}10^6kgf/cm$). (2) The slip stiffness and the shear strength of TSC with $60.6cm^2$ bearing area are greater than those with $14.6cm^2$. (3) For estimating the allowable shear force of TSC, a design equation that is based on the bearing strength of the connector is suggested. (4) The mean safety factors of the critical force and the ultimate force are 2.38 and 4.62. respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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