Dong-Wook Hwang;Sanjay Kumar;Dong-Hun Ha;Su-Min Jo;Yun-Hae Kim
Composites Research
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v.36
no.4
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pp.259-263
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2023
This study investigated the open hole tensile (OHT) properties of carbon fiber/epoxy composites and compared them to bolt joint tensile (BJT) properties. The net nominal modulus and strength (1376 MPa) were found to be higher than the gross nominal strength (1041 MPa), likely due to increasing hole size. The OHT and BJT specimens exhibited similar stiffness, as expected without bolt rotation causing secondary bending. OHT specimens experienced a sharp drop in stress indicating unstable crack propagation, delamination, and catastrophic failure. BJT specimens failed through shear out on the bolt side and bearing failure on the nut side, involving fiber kinking, matrix splitting, and delamination, resulting in lower strength compared to OHT specimens. The strength retention of carbon fiber/epoxy composites with open holes was 66%. Delamination initiation at the hole's edge caused a reduction in the stress concentration factor. Filling the hole with a bolt suppressed this relieving mechanism, leading to lower strength in BJT specimens compared to OHT specimens. Bolt joint efficiency was calculated as 15%. The reduction in strength in bolted joints was attributed to fiber-matrix splitting and delamination, aligning with Hart Smith's bolted joint efficiency diagram. These findings contribute to materials selection and structural reliability estimation for carbon fiber/epoxy composites. They highlight the behavior of open hole and bolt joint configurations under tensile loading, providing valuable insights for engineering applications.
This paper presents the test results on the shear performance of large-size reinforced concrete beams using recycled fine aggregate to evaluate its applicability to structural concrete. The performance of these beams is compared to that of similar beams casted with natural coarse and fine aggregates. All of the beam specimens without shear reinforcement had $400mm{\times}600mm$ rectangular cross section and a shear span ratio (a/d) of 5.0. Five concrete mixtures with different replacement levels of recycled fine aggregates (0, 30, 60, 70 and 100%) were used to obtain a nominal concrete compressive strength of 28MPa. The test results of load-deflection curve, shear deformation, diagonal cracking load, crack pattern, ultimate shear strength, and failure mode are examined and compared. In addition, code and empirical equations from KCI, JSCE, CSA, Zsutty, and MCFT were considered to evaluate the applicability of these equations for predicting shear strength of reinforced concrete beam with recycled fine aggregate. The results showed that the overall shear behavior of reinforced concrete beams incorporating less than 60% recycled fine aggregate was comparable with that of conventional concrete beam. The MCFT gave good prediction and other code equations were conservative in predicting the shear strength of the tested beams. The beam specimens with replacement of 70 and 100% of natural fine aggregates by recycled fine aggregates showed different failure mode than other tested beams.
A building structural system of moment resisting frame (MRF) with concrete filled steel tubular (CFST) columns and wide flange H beams, is one of the most conveniently constructed structural systems. However, there were few studies on evaluating seismic performance of full-scale CFST columns under high axial compression. In addition, some existing famous design codes propose various limits of width-to-thickness ratio (B/t) for steel tubes of the ductile CFST composite members. This study was intended to investigate the seismic behavior of CFST columns under high axial load compression. Four full-scale square CFST column specimens with a B/t of 42 were carried out that were subjected to horizontal cyclic-reversal loads combined with constantly light, medium and high axial loads and with a linearly varied axial load, respectively. Test results revealed that shear strength and deformation capacity of the columns significantly decreased when the axial compression exceeded 0.35 times the nominal compression strength of a CFST column, P0. It was obvious that the higher the axial compression, the lower both the shear strength and deformation capacities were, and the earlier and faster the shear strength degradation occurred. It was found as well that higher axial compressions resulted in larger initial lateral stiffness and faster degradation of post-yield lateral stiffness. Meanwhile, the lower axial compressions led to better energy dissipation capacities with larger cumulative energy. Moreover, the study implied that under axial compressions greater than 0.35P0, the CFST column specimens with B/t limits recommended by AISC 360 (2016), ACI 318 (2014), AIJ (2008) and EC4 (2004) codes do not provide ultimate interstory drift ratio of more than 3% radian, and only the limit in ACI 318 (2014) code satisfies this requirement when axial compression does not exceed 0.35P0.
A residue from the newsprint waste was investigated as a filler in adhesive for bonding southern pine plywood. The residue was prepared by drying the wet residue to 8% moisture content and grinding the dry material using a laboratory Wiley mitt with a 75-${\mu}m$(200-mesh) screen. The residue was compared to a commercial filler commonly used in structural plywood adhesives. A total of 48 three-ply panels. 12.7mm nominal thickness and 0.3 by 0.3 m in size, were fabricated at two press times(4 and 5 min) and three assembly times(20, 40 and 60 min). Evaluations of the residue were carried out by performance tension shear tests after two 4-hour boil accelerated aging tests on plywood. The test results included tension shear strength and estimated wood failure values. All plywood made with the residue filler were comparable to the control-bonded plywood. These results indicate that residue from the newsprint waste streams would be suitable as filler for plywood adhesives.
Choi, Seokdong;Kim, Min-Seok;Kim, Kang Su;Hong, Sung Yub;Han, Sun-Jin
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.24
no.3
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pp.80-86
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2020
In the fabrication process of inverted multi-tee (IMT) slabs, concrete has to be poured twice due to its shape, which is a huge disadvantage as a precast member. To overcome this, a new technique for manufacturing IMT slabs using a slipform method has been recently developed. In this study, flexural and shear tests were carried out to investigate the structural performances of inverted multi-tee (IMT) slabs manufactured using slipform method. To this end, one flexural specimen and two shear specimens with topping concrete were fabricated, and their failure modes and crack patterns, and the slips that occurred between the precast slab and topping concrete were measured and analyzed in detail. In addition, the flexural and shear strengths of the specimens were evaluated by utilizing the structural design code, and a shear strength estimation method, which is suitable for composite IMT slabs with different concrete properties, was proposed for practical design. The IMT slab satisfied the nominal flexural strength calculated by the current design code, and the proposed method provided a good estimation of the shear strength of the specimens.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.18
no.5
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pp.1126-1133
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1994
When designing an internal gear. the bending strength around pitch point as well as that at tooth root fillet should be considered because the bending stress around pitch point may occur as high as that at tooth root fillet. In this study, including stress state around pitch point, the bending strength (tensile side and compressive side) of internal gear tooth is investigated by the use of the finite element method(FEM) with regarding many influencing factors of cutter and gear geometries. Then, the critical sections around pitch point and at tooth root fillet are determined, and the simple formulae based on nominal stresses(bending, compressive, and shear) are derived for the calculations of actual stresses as the functions of tooth thicknesses and radii of curvatures of involute and fillet curve at those critical sections. The stresses calculated by the formulae agree well with those by the FEM. And the bending stresses around pitch point and at tooth root are easily estimated by the use of those formulae, therefore, those formulae are useful for the purpose of the design or the bending strength estimation of internal gear.
The dapped ends of the Gerber's beam were designed by PCI(Prestressed Concrete Institute) and CPCI(Canadian Prestressed Concrete Institute) methods. The depths of nibs with precast and topping concrete, which were halves of the total beam depth, were 77 cm md 18.2 cm, respectably. Shear tests were performed on four full scale beam ends. All specimens designed by PCI and CPCI methods showed crackings at the re-entrant coner of dap before the 32 % of full service design loading, and failed at the load level higher than their design strength but less than their calculated nominal strength. The specimens with increased hanger reinforcement show more effective in development of initial crackings, more ductile in failure with distributed crackings, and failed in higher strength than those of PCI requirement. The tested specimens designed by CPCI method were more ductile in failure than those of the PCI methods.
Seo, Soo-Yeon;Oh, Tae-Gun;Kim, Kyeong-Tae;Yoon, Seong-Joe
Journal of the Korea Concrete Institute
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v.22
no.3
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pp.357-366
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2010
This paper presents experimental results about shear wall with various lateral reinforcement details in boundary elements. The research objective is to study the structural behavior of shear wall with boundary column confined by rectangular spiral hoops and headed cross ties developed to improve workability in the fabrication of boundary columns. These two details can be fabricated in a factory and put together on-site after being delivered so that the construction work may be reduced. Main parameters in the experimental study were the types of hoop and cross tie: rectangular spiral hoop and headed cross tie vs. standard hoop and cross tie with hook. Four half scaled shear wall specimens with babel shape were made and tested by applying horizontal cyclic load under constant axial force, 10% of nominal compressive strength of concrete. Based on the test result, it was shown that the shear wall with rectangular spiral hoop and headed cross tie in boundary columns has structural capacity compatible with conventional shear wall. The specimen SW-Hh which has bigger hoop bar and higher volumetric ratio of transverse reinforcements than other showed improved energy dissipating characteristic but it presented a rapid reduction of strength after peak point. The results indicates that, it is necessary to consider volumetric ratio of transverse reinforcements as well as hoop space in designing of shear wall with boundary columns for improved strength and ductility.
Seismic isolation is often used in protecting mission-critical structures including hospitals, data centers, telecommunication buildings, etc. Such structures typically house vibration-sensitive equipment which has to provide continued service but may fail in case sustained accelerations during earthquakes exceed threshold limit values. Thus, peak floor acceleration is one of the two main parameters that control the design of such structures while the other one is peak base displacement since the overall safety of the structure depends on the safety of the isolation system. And in case peak base displacement exceeds the design base displacement during an earthquake, rupture and/or buckling of isolators as well as bumping against stops around the seismic gap may occur. Therefore, obtaining accurate peak floor accelerations and peak base displacement is vital. However, although nominal design values for isolation system and superstructure parameters are calculated in order to meet target peak design base displacement and peak floor accelerations, their actual values may potentially deviate from these nominal design values. In this study, the sensitivity of the seismic performance of structures equipped with linear and nonlinear seismic isolation systems to the aforementioned potential deviations is assessed in the context of a benchmark shear building under different earthquake records with near-fault and far-fault characteristics. The results put forth the degree of sensitivity of peak top floor acceleration and peak base displacement to superstructure parameters including mass, stiffness, and damping and isolation system parameters including stiffness, damping, yield strength, yield displacement, and post-yield to pre-yield stiffness ratio.
Kim, Dong-Hwan;Bae, Ji-Hyun;Cho, Byeong-Hoon;Lee, In-Bog;Baek, Seung-Ho;Ryu, Hyun-Mi;Son, Ho-Hyun;Um, Chung-Moon;Kwon, Hyuck-Choon
Restorative Dentistry and Endodontics
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v.29
no.2
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pp.170-176
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2004
Objectives : In the unique metal iris method. the developing interfacial gap at the cavity floor resulting from the cavity wall property during polymerizing composite resin might affect the nominal shear bond strength values. The aim of this study is to evaluate that the iris method reduces the cohesive failure in the substrates and the cavity wall property effects on the shear bond strength tests using iris method. Materials and Methods : The occlusal dentin of 64 extracted human molars were randomly divided into 4 groups to simulate two different levels of cavity wall property (metal and dentin iris) and two different materials ($ONE-STEP^{\circledR}$ and $ALL-BOND^{\circledR}$ 2) for each wall property. After positioning the iris on the dentin surface. composite resin was packed and light-cured. After 24 hours the shear bond strength was measured at a crosshead speed of 0.5 mm/min. Fracture analysis was performed using a microscope and SEM. The data was analyzed statistically by a two-way ANOV A and t-test. Results : The shear bond strength with metal iris was significant higher than those with dentin iris (p=0.034). Using $ONE-STEP^{\circledR}$, the shear bond strength with metal iris was significant higher than those with dentin iris (p=0.005), but not in $ALL-BOND^{\circledR}$ 2 (p=0.774). The incidence of cohesive failure was very lower than other shear bond strength tests that did not use iris method. Conclusions:The iris method may significantly reduce the cohesive failures in the substrates. According to the bonding agent systems. the shear bond strength was affected by the cavity wall property.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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