Proceedings of the Korean Society of Agricultural Engineers Conference
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2003.10a
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pp.387-390
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2003
Direct tensile tests were carried out for the tensile members of steel-reinforced polymer concrete with different steel diameters and steel ratios to figure out the effect of tensile strength of polymer concrete. In the experiments, polymer concrete with $1000kgf/cm^2$ of compressive strength, steel with $5200kgf/cm^2$ of tensile strength, and the tensile members with 100 cm of constant length were used. Experimental results showed that, regardless of steel diameters and steel content, the strain energy exerted by concrete till the initial crack was 14-15% of the total energy till the point of yield: The energy was much larger than the one of high-strength cement concrete. The behaviors of tensile members of steel-reinforced polymer concrete were in relatively good agreement with the model suggested by Gupta-Maestrini (1990), which was idealized by the effective tensile stress-strain relationship of concrete and the load-strain relationship of members, while those showed a big difference from CEB-FIP model and ACI-224 equation suggested for the load-displacement relationship that was defined as the cross sectional stiffness of effective axis. Modified ACI-224 model code about the load-displacement relationship for the tensile members of steel-reinforced polymer concrete and theoretical equation for the polymer concrete tensile stiffness of polymer concrete suggested through the results of this study are expected to be used in an accurate structural analysis and design for the polymer concrete structural members.
The paper presents a case study in which the structural condition assessment of the East Bay bridge in Gibsonton, Florida is evaluated with the help of remote health monitoring techniques. The bridge is a four-span, continuous, deck-type reinforced concrete structure supported on prestressed pile bents, and is instrumented with smart Fiber Optic Sensors. The sensors used for remote health monitoring are the newly emerged Fabry-Perot (FP), and are both surface-mounted and embedded in the deck. The sensing system can be accessed remotely through fast Digital Subscriber Lines (DSL), which permits the evaluation of the bridge behavior under live traffic loads. The bridge was open to traffic since March 2005, and the collected structural data have been continuously analyzed since. The data revealed an increase in strain readings, which suggests a progression in damage. Recent visual observations also indicated the presence of longitudinal cracks along the bridge length. After the formation of these cracks, the sensors readings were analyzed and used to extrapolate the values of the maximum stresses at the crack location. The data obtained were also compared to initial design values of the bridge under factored gravity and live loads. The study showed that the proposed structural health monitoring technique proved to provide an efficient mean for condition assessment of bridge structures providing it is implemented and analyzed with care.
Carbon fiber has excellent specific strength, corrosion resistance and heat resistance. And p-Aramid fiber has high toughness and heat resistance and high elasticity, and is used in various fields such as industrial protective materials, bulletproof helmets and vests, as well as industrial fields. However, carbon fiber is relatively expensive, and is susceptible to brittle fracture behavior due to its low fracture strain. On the other hand, the aramid fiber tends to decrease in elastic modulus and strength when applied to the epoxy matrix, but it is inexpensive and has higher elongation and fracture toughness than carbon fiber. Thus the twill hybrid carbonaramid fiber reinforced composite laminate composite was investigated for a delamination fracture toughness under Mode I loading by 2 kinds of MBT and MCC deduction. The specimen was fabricated with 20 hybrid fabric plies. The initial crack was made by inserting the teflon tape in the center plane with a0/W=0.5 length. The results show that SERR(Strain Energy Release Rate) as the critical and stable delamination fracture toughness were 0.09 kJ/㎡, 0.386 kJ/㎡ by MBT deduction, and 0.192 kJ/㎡, 0.67 kJ/㎡ by MCC deduction, respectively.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.20
no.4
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pp.144-152
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2016
This paper focuses on the experimental study for investigating the performance for lap splice of hooked or headed reinforcement in beam with different depths. In the experiment, seven specimens, with its variables as the lap length of headed or hooked bar, the existence of stirrups, etc., was manufactured. Bending test was conducted. Lap strengths by test were compared with the theoretical model based on KCI2012. The result showed that the cracks at failure mode occurred along the axial direction to a headed bar. The initial stiffness and the stiffness after initial crack were similar for all specimens. For HS series specimens without stirrups, a 25% increase in lap length was increased 11.8~18.1% maximum strengths. For HH series specimens without stirrups, a increase in lap length did not affect the maximum strengths because of the pryout failure of headed bar. For HS series specimens, the theoretical lap strengths based on KCI2012 considering the B grade lap and the reduction factor for stirrup were evaluated. They are smaller than the test strengths and can ensure the safety in terms of strength capacity. For HH series specimens, the stirrups in the lap zone are needed to prevent the pryout behaviour of headed bar.
To study the working mechanism and size effect of an innovative dovetail UHPC joint originated from the 5th Nanjing Yangtze River Bridge, a large-scale testing subject to negative bending moment was conducted and compared with the previous scaled specimens. The static responses, i.e., the crack pattern, failure mode, ductility and stiffness degradation were analyzed. It was found that the scaled specimens presented similar working stages and working mechanism with the large-scale ones. However, the post-cracking ductility and relative stiffness degradation all decrease with the enlarged length/scale, apart from the relative stiffness after flexural cracking. The slab stiffness at the flexural cracking stage is 90% of the initial stiffness while only 24% of the initial stiffness reserved in the ultimate stage. Finite element model (FEM) was established and compared with the experiments to verify its effectiveness in exploring the working mechanism of the innovative joint. Based on this effective method, a series of FEMs were established to further study the influence of material strength, pre-stressing level and ratio of reinforcement on its deflection-load relationship. It is found that the ratio of reinforcement can significantly improve its load-carrying capacity among the three major-influenced factors.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.35
no.1
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pp.46-51
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2015
Stainless steel is a popular structural materials for liquid-hydrogen storage containers and piping components for transporting high-temperature fluids because of its superior material properties such as high strength and high corrosion resistance at elevated temperatures. In general, tungsten inert gas (TIG) arc welding is used for bonding stainless steel. However, it is often reported that the thermal fatigue cracks or initial defects in stainless steel after welding decreases the reliability of the material. The objective of this paper is to clarify the characteristics of ultrasonic guided wave propagation in relation to a change in the initial crack length in the welding zone of stainless steel. For this purpose, three specimens with different artificial defects of 5 mm, 10 mm, and 20 mm in stainless steel welds were prepared. By considering the thickness of s stainless steel pipe, special attention was given to both the L(0,1) mode and L(0,2) mode in this study. It was clearly found that the L(0,2) mode was more sensitive to defects than the L(0,1) mode. Based on the results of the L(0,1) and L(0,2) mode analyses, the magnitude ratio of the two modes was more effective than studying each mode when evaluating defects near the welded zone of stainless steel because of its linear relationship with the length of the artificial defect.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.16
no.12
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pp.2226-2240
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1992
This paper studies the applicability of the method of caustics into anisotropic materials under mode I and mixed static loading conditions and introduces the procedure to obtain stress intensity factors(S.I.F.) in anisotropic materials by the method of caustics. The mapping equations for initial and caustic curves in anisotropic materials were introduced and their computer graphical images were compared to the experimental ones to check the validity of the mapping equations proposed in this paper. The agreement between them was found to satisfactory. Two kinds of method to determine S.I.F. in anisotropic materials by the method of caustics were proposed in this paper and applied into the orthotropic materials under various loading conditions. In the case of mode I loading condition, the S.I.F.'s obtained by this paper's methods were found to be quite similar to the results by other method, boundary element method(B.E.M) and in the case of mixed loading condtion, the S.I.F's by this paper and B.E.M. showed a little differences(2.2-24.4%) with respect to the slanted angle of crack.
Shim, Chang Su;Kim, Hyun Ho;Ha, Tae Yul;Jeon, Seung Min
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.18
no.5
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pp.633-642
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2006
Serviceability design is required to control the cracking at the joint of precast decks with longitudinal prestress in continuous composite bridges. Details of twin-girder bridges are especially complex not only due to their main reinforcements and transverse prestresses for the design of long-span concrete slabs, but also due to the shear pockets for obtaining the composite action. This paper suggests the design guidelines for the magnitude of the effective prestress and for the selection of filling materials and their requirements that would allow for the use of precast decks for twin-girder continuous composite bridges. The necessary initial prestress was also evaluated through long-term behavior analysis. From the analysis, existing design examples were revised and their effectiveness was estimated. When a filling material with a bonding strength higher than the requirement is used in the region of a high negative moment, a uniform configuration of the longitudinal prestressing steels along thewhole span length of continuous composite bridges can be achieved, which would result in the simplification of the details and the reduction of the construction costs.
An experimental research investigation of the fracture properties of polypropylene fiber reinforced concrete is reported. Fibers used in this experiment were two types, monofilament and fibrillated polypropylene fibers. Fiber length was 19 mm, and volume fractions were 0, 1, 2, and 3%. Also, as initial notch depths influence the fracture properties of fiber reinforced concrete, the notch depth ratios by specimen height were 0.15, 0.30 and 0.45. The main objective of this experimental program is to obtain the load-deflection and the load-CMOD curves, to investigate the fracture properties of the polypropylene fiber reinforced concretes. Therefore, the flexural specimen testings on the four-point bending were conducted. Then, the load-load point displacement and the load-crack mouth opening displacement curves were measured. The effects of different volume fractions of the monofilament and the fibrillated polypropylene fiber reinforced concrete on the compressive strength, flexural strength and toughness, stress intensity factor, and fracture energy were investigated through the experimental results.
Magnetic flux leakage (MFL) pigs are traditionally used for the detection of gross corrosion on steel pipelines used for the transmission of natural gas. Alternative nondestructive evaluation (NDE) modalities are required for the detection of stress corrosion cracking (SCC) which tends to exist in colonies oriented axially along the length of the pipeline. This paper describes the use of multiphase rotating magnetic fields in the remote region of the probe as a possible SCC detection mechanism. Details of a prototype pig and test rig are given and the challenges associated with the finite element modeling of the device are discussed. Initial experimental results show that this novel NDE modality is sensitive to axially oriented tight cracks.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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