The deterioration of existing bridges has become a major problem around the world. In the paper, a new model and an associated stress checking method are proposed for concrete box girders strengthened by external prestressing. The new model called the spatial grid model can analyze all the spatial behaviors clearly by transforming the box girder into discrete orthogonal grids which are equivalent to plate elements. Then the three-layer stresses are employed as the stress checking indices to evaluate the stress state of the plate elements. The initial stress check before strengthening reveals the cracked and potential cracking areas for existing bridges, making the strengthening design more targeted and scientific; the subsequent stress check after strengthening evaluates the strengthening effect and ensures safety. A deficient bridge is selected as the practical example, verifying the accuracy and applicability of the proposed model and stress checking method. The results show that principal stresses in the middle layer of plate elements reflect the main effects of external prestressing and thus are the key stress checking indices for strengthening. Moreover, principal stresses check should be conducted in all parts of the strengthened structure not only in the webs. As for the local effects of external prestressing especially in the areas near anchorage and deviator, normal stresses check in the outer and inner layers dominates and local strengthening measures should be taken if necessary.
PURPOSE. Four and six implant-supported fixed full-arch prostheses with various framework materials were assessed under different loading conditions. MATERIALS AND METHODS. In the edentulous maxilla, the implants were positioned in a configuration of four to six implant modalities. CoCr, Ti, ZrO2, and PEEK materials were used to produce the prosthetic structure. Using finite element stress analysis, the first molar was subjected to a 200 N axial and 45° oblique force. Stresses were measured on the bone, implants, abutment screw, abutment, and prosthetic screw. The Von Mises, maximum, and minimum principal stress values were calculated and compared. RESULTS. The maximum and minimum principal stresses in bone were determined as CoCr < ZrO2 < Ti < PEEK. The Von Mises stresses on the implant, implant screw, abutment, and prosthetic screws were determined as CoCr < ZrO2 < Ti < PEEK. The highest Von Mises stress was 9584.4 Mpa in PEEK material on the prosthetic screw under 4 implant-oblique loading. The highest maximum principal stress value in bone was found to be 120.89 Mpa, for PEEK in 4 implant-oblique loading. CONCLUSION. For four and six implant-supported structures, and depending on the loading condition, the system accumulated different stresses. The distribution of stress was reduced in materials with a high elastic modulus. When choosing materials for implant-supported fixed prostheses, it is essential to consider both the number of implants and the mechanical and physical attributes of the framework material.
To study the mechanical behaviors of the margins of porcelain-fused-to-metal crown on the posterior teeth, 5 types of margins on the lower first molar were chosen, and then the finite element models were constructed. 50kg forces were applied to the porcelain on the axial wall supported by the metal vertically. The displacements and stresses of the porcelain-fused-to-metal crown were analyzed to investigate the influence of the type of margins. The results were as follows; 1. High tensile stresses were exhibited on the porcelain of the portion of the coronal line angle insufficient metallic support. 2. In case metal coping had a good supporting form to vertical force, uniform compressive stresses were exhibited on their supporting form. 3. Tensile stresses in the inframetallic margin on the series of the shoulder with a bevel margins were decreased in the bevel portion. 4. Principal stresses on the metal of the chamfer marginal portion were decreased comparing with the series of the shoulder margins. 5. The noticeable compressive stress gradients were exhibited between axial cement layer and metal on the series of the shoulder margins. 6. The principal stresses on the marginal cement layer were higher than that of the occlusal surface and axial wall.
In order to identify the stress distribution on the furrow slice a small soil bin instrumented with soil stress meters was designed and constructed. From a series of experiments conducted in the soil bin the following results were obtained. 1) Neither the cutting conditions nor the soil conditions affected the direction of the principal stress. 2) The magnitude of the principal stress increased as the tillage depth increased. However, no effects due to lift angles were shown on the magnitude of the principal stresses. 3) The maximum principal stress increased with increase of the moisture and clay contents in the soil. 4) In the clay soil, the maximum principal stresses were distributed uniformly over the tillage depth. However, as the sand content increased, the maximum principal stresses decreased gradually on the top layer so that the distribution over the tillage depth became a trapezoidal shape.
A Steel Plate Shear Wall (SPSW) is a lateral load resisting system consisting of an infill plate located within a frame. When buckling occurs in the infill plate of a SPSW, a diagonal tension field is formed through the plate. The study of the tension field behavior regarding the distribution and orientation patterns of principal stresses can be useful, for instance to modify the basic strip model to predict the behavior of SPSW more accurately. This paper investigates the influence of torsional and out-of-plane flexural rigidities of boundary members (i.e. beams and columns) on the buckling coefficient as well as on the distribution and orientation patterns of principal stresses associated with the buckling modes. The linear buckling equations in the sense of von-Karman have been solved in conjunction with various boundary conditions, by using the Ritz method. Also, in this research the effects of symmetric and anti-symmetric buckling modes and complete anchoring of the tension field due to lacking of in-plane bending of the beams as well as the aspect ratio of plate on the behavior of tension field and buckling coefficient have been studied.
A fixed angle softened truss model has been developed in order to predict both shear strength and deformation of reinforced concrete members. The model takes into account the contribution of concrete by accuming the angle of cracks in the postcracking concrete that coincides with the reinforced concrete principal compressive angle determined by the applied stresses. Therefore, this model is capable of predicting the contribution of concrete from the govering equilibrium and compatibility equations including the shear stress and strain developed along concrete diagonal crack. However, the model has a limiting range to be applicable for reinforced concrete members. This research proposes a new algorthm of fixed angle softened truss model capable of removing the limitation of applicability. The proposed algorithm adopts a new conception of constitutive laws. The average normal stresses of concrete in the x- y- directions can be calculated by transforming the principal stresses of concrete. The proposed algorthm is verified by comparing to the test results.
The safety block which prevents drop of laborers at high altitude was analyzed by finite element method. Elastic analysis was done by Ansys ver. 11.0. and tetrahedral meshing was used. As load applied more vertically at the fixed face of saw tooth, the stress concentration became smaller and the load distributed broader. When load worked at saw tooth and the shape was more straight to the direction of load, most stresses except principal stress became smaller. When the area of the load increased, principal stress and equivalent stress could be decreased simultaneously. A principal stress and other various stresses occurred in 3D shape, therefore revised model which has smaller equivalent stress than other models shows excellence on the stability and the credibility.
A strain gage relief technique was used to determine the magnitude and directions of a virgin principal stresses, but the values measured in the same borehole are always not consistent. This paper has shown the use of the eigen analysis to achieve precise and reliable principal stress from measured values. The best fit stress ellipsoid to the data has been obtained through consideration of direction cosine of each principal stress.
Dynamic analyses for a suite of ground of motions were conducted on concrete gravity dam sections to examine the earthquake induced stresses and effective damping. For this purpose, frequency domain methods that rigorously incorporate dam-reservoir-foundation interaction and time domain methods with approximate hydrodynamic foundation interaction effects were employed. The maximum principal tensile stresses and their distribution at the dam base, which are important parameters for concrete dam design, were obtained using the frequency domain approach. Prediction equations were proposed for these stresses and their distribution at the dam base. Comparisons of the stress results obtained using frequency and time domain methods revealed that the dam height and ratio of modulus of elasticity of foundation rock to concrete are significant parameters that may influence earthquake induced stresses. A new effective damping prediction equation was proposed in order to estimate earthquake stresses accurately with the approximate time domain approach.
The continually growing demand for underground space in dense urban cities is also driving the demand for underground highways. Building the underground highway tunnel, however, can involve complex design and construction considerations, particularly when there exists divergence or convergence in the tunnel. In this study, interaction between two asymmetric noncircular tunnels-that is, a larger main tunnel and a smaller tunnel diverging from the main tunnel, was investigated by examining the distributions of the principal stresses and the strength/stress ratio for varying geometric conditions between the two tunnels depending on diverging conditions using both numerical analysis and scale model test. The results of numerical analysis indicated that for the $0^{\circ}$, $30^{\circ}$, $60^{\circ}$ diverging directions, the major principal stress showed an initial gradual decrease and then a little steeper increase with the increased distance from the left main tunnel, except for $90^{\circ}$ where a continuous drop occurred, whereas the minor principal stress exhibited an opposite trend with the major principal stresses. The strength/stress ratio showed generally a bell-shaped but little skewed to left distribution over the distance increased from the left larger tunnel, similarly to the variation of the minor principal stress. For the inter-tunnel distance less than 0.5D, the lowest strength/stress ratio values were shown to be below 1.0 for all diverging directions ($0^{\circ}$, $30^{\circ}$, $60^{\circ}$ and $90^{\circ}$). The failure patterns observed from the model test were found to be reasonably consistent with the results of numerical analysis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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