Ji, Xiaodong;Zhang, Mingliang;Kang, Hongzhen;Qian, Jiaru;Hu, Hongsong
Earthquakes and Structures
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v.7
no.2
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pp.179-199
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2014
The steel tube-reinforced concrete (ST-RC) composite column is a novel type of composite column, consisting of a steel tube embedded in reinforced concrete. The objective of this paper is to investigate the effect of cumulative damage on the seismic behavior of ST-RC columns through experimental testing. Six large-scale ST-RC column specimens were subjected to high axial forces and cyclic lateral loading. The specimens included two groups, where Group I had a higher amount of transverse reinforcement than Group II. The test results indicate that all specimens failed in a flexural mode, characterized by buckling and yielding of longitudinal rebars, failure of transverse rebars, compressive crushing of concrete, and steel tube buckling at the base of the columns. The number of loading cycles was found to have minimal effect on the strength capacity of the specimens. The number of loading cycles had limited effect on the deformation capacity for the Group I specimens, while an obvious effect on the deformation capacity for the Group II specimens was observed. The Group I specimen showed significantly larger deformation and energy dissipation capacities than the corresponding Group II specimen, for the case where the lateral cyclic loads were repeated ten cycles at each drift level. The ultimate displacement of the Group I specimen was 25% larger than that of the Group II counterpart, and the cumulative energy dissipated by the former was 2.8 times that of the latter. Based on the test results, recommendations are made for the amount of transverse reinforcement required in seismic design of ST-RC columns for ensuring adequate deformation capacity.
The purpose of this study is to propose structural technologies on the light-weight composite floor systems in the unit modular and to evaluate structural performance of the composite floor through flexural experiments. The flexural experiments were carried out on total nine specimens(each three type in shape) using steel flat deck and truss deck. From the results of test, all specimens showed the same failure patterns which exhibited deflection at the center of the specimens due to flexural deformation before concrete crushing at the upper of specimens. Also, we know that the proposed floors satisfied in serviceability and would be safe sufficiently. The ratio of experimental yield load by theoretical nominal load was the distribution of 0.86 to 1.27 with an average 1.04. Coefficient of variation in distribution showed good agreement.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2008.11a
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pp.839-842
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2008
The ACI 318-05 code requires the maximum amount of shear reinforcement in reinforced concrete (RC) beams to prevent possible sudden shear failure due to over reinforcement. The design equations of the maximum amount of shear reinforcement provided by the current four design codes, ACI 318-05, CSA-04, EC2-02, and JCI-99, differ substantially from one another. The ACI 318-05, CSA-04, and EC2-02 codes provide an expression for the maximum amount of shear reinforcement ratio as a function of the concrete compressive strength, but Japanese code does not take into account the influence of the concrete compressive strength. For high strength concrete, the maximum amount of shear reinforcement calculated by the EC2-02 and CSA-04 is much greater than that calculated by the ACI 318-05. This paper presents the effects of shear reinforcement ratio and compressive strength of concrete on the maximum shear reinforcement in reinforced concrete beams. Ten RC beams having various shear reinforcement ratio were tested. Although the test beams were designed to have much more amount of shear reinforcement than that required in the ACI 318-05 code, all beams failed due to web concrete crushing after the stirrups reached the yield strain.
The development of strain localization within shear zones is frequently observed during soil deformation. In fact, the phenomenon appears to be more often the norm rather than the exception. Conceptually, any soil condition that renders negative work increment is prone to localization. In this study, a broad range of soil and loading conditions are investigated to test this criterion, including: dilative soil subjected to drained shear (standard case), contractive soil sheared under undrained conditions, cavitation in dilative soil in undrained shear, inhomogeneous soils, particle alignment in contractive soils made of platy particles, soils that experience particle crushing, and the shear of low-moisture and/or lightly cemented loose soils. Unique specimens and test procedures are designed to separately test each of these soil conditions in the laboratory According to experimental test results, soil specimens with post-peak strain softening behavior are prone to progressive failure, localization of deformations, and shear banding. The state of stress, the soil density, inherent mechanical and geometrical properties of soil particles, low water content, and heterogeneity can contribute to triggering strain localization. Considering all possible cases of localization, the best method to obtain the critical state line in the laboratory is to use contractive homogeneous specimens subjected to drained shear.
In the previous study, direct inelastic strut-and-tie model (DISTM) was developed to perform inelastic design of reinforced concrete members by using linear analysis for their secant stiffness. In the present study, for convenience in design practice, the DISTM was further simplified so that inelastic design of reinforced concrete members can be performed by a run of linear analysis, without using iterative calculations. In the simplified direct inelastic strut-and-tie model (S-DISTM), a reinforced concrete member is idealized with compression strut of concrete and tension tie of reinforcing bars. For the strut and tie elements, elastic stiffness or secant stiffness is used according to the design strategy intended by engineer. To define the failure criteria of the strut and tie elements, concrete crushing and reinforcing bar fracture were considered. The proposed method was applied to inelastic design of various reinforced concrete members including deep beam, coupling beam, and shear wall. The design results were compared with the properties and the deformation capacities of the test specimens.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.6
no.3
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pp.11-21
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2002
The evaluation of displacement ductility is performed by direct method through tracking the inelastic hysteretic behavior of RC bridge columns subject to cyclic loading using a flexibility-based fiber element mode. To reasonably track the inelastic behavior until the RC bridge column reaches its ultimate state, the average stress-average strain relations and joint elements, which agree well with experiments, are modified and applied considering the tension stiffening behavior and discontinuous displacement between the column and its base. In addition the evaluation of displacement ductility is performed by a direct method easily applicable to numerical analysis. Locations for the integration points, values for the post-crushing concrete strength and low-cycle fatigue failure of longitudinal reinforcement that affect the calculation of yielding and ultimate displacements are proposed for the application to flexibility-based fiber element model. Since less than 10% of error occurs during the displacement ductility analysis, the yielding and ultimate displacements evaluated by the applied analysis method and model appear to be valid.
Kim, Hyung-Uk;Kim, Jung-Seok;Jung, Hyun-Seung;Yoon, Hyuk-Jin;Kwon, Tae-Soo
Composites Research
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v.23
no.4
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pp.28-34
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2010
In this paper, in order to develop a realistic trigger model for a unidirectional Kevlar/Epoxy tube, the numerical model has been established and then verified by comparison with the experimental result. To achieve this goal, four different trigger models were candidated and evaluated using the commercial explicit FE code LS-DYNA. In the finite element analysis, the 2D shell element and Chang-Chang failure criterion was used. Mechanical material properties for the model were obtained by material testing in advance. The numerical results were compared with quasi-static test results under axial compressive loading at 10mm/min. The load-crushed displacement curves were very close to the experiments and SEA (specific energy absorption) showed a good agreement with experimental one within less than 5%.
Kim, Hyung-Uk;Kim, Jung-Seok;Jung, Hyun-Seung;Yoon, Hyuk-Jin;Kwon, Tae-Soo
Journal of the Korean Society for Railway
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v.13
no.3
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pp.271-277
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2010
In this paper, a numerical model for a Kevlar/Epoxy and Carbon-Kevlar/Epoxy tube used as an energy absorbing component has been developed and then results have been verified through experiment. The 2D shell element and Chang-Chang failure criterion of LS-DYNA that is commercial explicit FE code was used. Mechanical material properties for the model were obtained by material testing in advance. The numerical results were compared with quasi-static test results under axial compressive loading at 10mm/min. From the results, in the case of the Kevlar/Epoxy tube, load-crushed displacement curves were very close to the experiments and SEA (specific energy absorption) shows a good agreement with experimental one within less than 6%. However, the Carbon-Kevlar/Epoxy tube shows some differences with the experimental results.
Khan, Muhammad;Mccrary, Evan;Nnaji, Chukwuma;Awolusi, Ibukun
International conference on construction engineering and project management
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2022.06a
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pp.579-586
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2022
Modular building is a fast-growing construction method, mainly due to its ability to drastically reduce the amount of time it takes to construct a building and produce higher-quality buildings at a more consistent rate. However, while modular construction is relatively safer than traditional construction methods, workers are still exposed to hazards that lead to injuries and fatalities, and these hazards could be controlled using emerging smart technologies. Currently, limited information is available at the intersection of modular construction, safety risk, and smart safety technologies. This paper aims to investigate what aspects of modular construction are most dangerous for its workers, highlight specific risks in its processes, and propose ways to utilize smart technologies to mitigate these safety risks. Findings from the archival analysis of accident reports in Occupational Safety and Health Administration (OSHA) Fatality and Catastrophe Investigation Summaries indicate that 114 significant injuries were reported between 2002 and 2021, of which 67 were fatalities. About 72% of fatalities occurred during the installation phase, while 57% were caused by crushing and 85% of crash-related incidents were caused by jack failure/slippage. IoT-enabled wearable sensing devices, computer vision, smart safety harness, and Augment and Virtual Reality were identified as potential solutions for mitigating identified safety risks. The present study contributes to knowledge by identifying important safety trends, critical safety risk factors and proposing practical emerging methods for controlling these risks.
This study evaluated the effectiveness of V-shaped ties as an alternative to the supplementary crossties specified in ACI 318-14 on the flexural ductility of reinforced concrete columns. From column specimens tested under constant axial loads and reversed cyclic lateral loads, the mode of failure and lateral load-lateral displacement relationship were measured according to the variation of the applied axial load levels. After the columns reached the peak lateral load capacity, the $90^{\circ}$ hooks of the crossties gradually opened, which eventually caused premature buckling of the longitudinal reinforcement and severe crushing of the core concrete, whereas no V-ties were extracted from the core concrete until the column failure. As a result, the cumulative work damage indicators up to 80% of the peak lateral load for V-tie columns under the axial load level of 0.2, 0.4, and 0.55 was as much as 2.4, 2.3, and 5.2 times higher, respectively, than those of the companion crosstie columns. The superiority of the V-ties to the conventional crossties in enhancing the flexural ductility of columns became more prominent as the axial load level increases.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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