In the study, a new, simple and alternative formula is proposed to calculate numerically crack widths of concrete on a finite element (FE) model. By considering more general tension softening behavior of concrete, the proposed expression is derived irrespective of any tension softening model given in the literature or design codes. The test results of six reinforced concrete (RC) deep beams having different geometrical and material properties selected from a recent existing experimental study of the authors are used to verify the accuracy and reliability of the proposed formula and the created numerical FE models of the specimens. Moreover, the crack width results obtained from the FE models are compared with the test results to see the performance of the proposed formula. The results of the study demonstrate that the proposed formula gives very accurate results in a comparison with the test results. The ratios of errors on the results stay commonly at an acceptable level as well. Consequently, the proposed formula is quite simple, unique, and robust to determine crack widths of RC deep beams on an FE model.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2003.05a
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pp.912-917
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2003
In this paper a new truss modeling technique for describing the beam shear resistance mechanism is proposed based on the reinterpretation of the well-known relationship between shear and the rate of change of bending moment in a reinforced concrete beam subjected to combined shear and moment loads. The core of the model is that a new perspective on the shear resistance can be gained by viewing the internal stress filed in terms of the superposition of two base components of shear resistance; arch action and beam action. The arch action can be described as a simple tied-arch which is consisted of a curved compression chord and a tension tie of the longitudinal steel, while the beam action between the two chords can be modeled as a membrane shearing element with forming a smeared truss action. The compatibility of deformation associated to the two action is taken into account by employing an experimental factor or internal state force factor a. Then the base equation of V=dM/dx is numerically duplicated. The new model was examined by the 362 experimental results. The shear strength predicted by the internal force state factor a show better correlation with the tested values than the present shear design.
Two different types of rubber aggregates (40 mesh rubber powder and 1-4 mm rubber particles respectively) were devised to substitute fine aggregates at 10%, 15%, 20% and 30% by volume in self-compacting concrete to investigate their basic mechanical properties. The results show that with the increase of rubber content, the reduction of compressive strength, splitting tensile strength and static modulus of elasticity gradually increase, and energy dissipation performance gradually increase. The rubber addition significantly reduces brittleness and decelerates damaged process. Whilst, the effect of rubber particles is greater when they are finer. Considering the mechanical properties, the optimal rubber content is 10%. It is recommended that the rubber volume content in rubberized concrete (RC) should not be higher than 20%. In addition, a constitutive model under uniaxial compression was proposed basing on the strain equivalent principle of Lemaitre and the damage theory, which was in good agreement with the test curves.
Reinforced concrete flat slab (RCFS) with columns is a standard gravity floor system for tall buildings in North America. Typically, RCFS-column connections are designed to resist gravity loads, and their contribution to resisting seismic forces is ignored. However, past experimental research has shown that RCFS-column connections have some strength and ductility, which may not be ignored. Advanced numerical models have been developed in the past to determine the nonlinear cyclic behavior of RCFS-column connections. However, these models are either too complicated for nonlinear dynamic analysis of an entire building or not developed to model the behavior of modern RCFS-column connections. This paper proposes a new nonlinear model suitable for modern RCFS-column connections. The numerical model is verified using experimental data of specimens with various material and reinforcement properties. A 40-story RC shear wall building was designed and analyzed to investigate the influence of RCFS on the global response of tall concrete buildings. The seismic responses of the building with and without the RCFS were modelled and compared. The results show that the modelling of RCFS has a significant impact on the inter-story drifts and force demands on both the seismic force-resisting and gravity elements.
MinJoo Lee;Hyo-Gyoung Kwak;Sung-Wook Kim;Gang-Kyu Park
Computers and Concrete
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v.31
no.6
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pp.561-570
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2023
In this paper, the structural performance of RC and HPFRCC slabs exposed to a TNT explosion were numerically investigated. A finite element model was established using the MM-ALE method in the LS-DYNA program to simulate a near-ground TNT explosion at a scaled distance of 1.08 m/kg3. The K&C model was calibrated to exactly reflect the material properties of HPFRCCs that were developed in KICT and KNU. Numerical and experimental results were compared for the damage distribution and failure shape of the slabs. Based on the verified numerical model, a parametric study was carried out to demonstrate the effects of compressive strength and thickness of the slab on the blast resistance. In particular, the spallation failure on the back side of the slab is greatly dependent on the thickness. Finally, additional numerical simulations were conducted to explore the variation in blast pressure characteristics according to the scaled distance and explosive shape. It was confirmed that the pressure induced by cubic TNT was more destructive to the slab than cylindrical and spherical TNT in a nearfield explosion.
Rami A. Hawileh;Maha A. Assad;Jamal A. Abdalla; M. Z. Naser
Computers and Concrete
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v.33
no.2
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pp.163-173
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2024
Fiber-reinforced polymers (FRP) have a proven strength enhancement capability when installed into Reinforced Concrete (RC) beams. The brittle failure of traditional FRP strengthening systems has attracted researchers to develop novel materials with improved strength and ductility properties. One such material is that known as polyethylene terephthalate (PET). This study presents a numerical investigation of the flexural behavior of reinforced concrete beams externally strengthened with PET-FRP systems. This material is distinguished by its large rupture strain, leading to an improvement in the ductility of the strengthened structural members compared to conventional FRPs. A three-dimensional (3-D) finite element (FE) model is developed in this study to predict the load-deflection response of a series of experimentally tested beams published in the literature. The numerical model incorporates constitutive material laws and bond-slip behavior between concrete and the strengthening system. Moreover, the validated model was applied in a parametric study to inspect the effect of concrete compressive strength, PET-FRP sheet length, and reinforcing steel bar diameter on the overall performance of concrete beams externally strengthened with PET-FRP.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.41
no.6
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pp.91-98
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2004
This paper proposes a PCB plane model for generic SPICE circuit simulators. The proposed model reflects two frequency-dependent losses, namely skin and dielectric losses. After power/ground plane pair is divided into arrays of unit-cells, each unit-cell is modeled using a transmission line and two loss models. The loss model is composed of a resistor for DC loss, series HL ladder circuit for skin loss and series RC ladder circuit for dielectric loss. To verify the validity of the proposed model, it is compared with SPICE ac analysis using frequency-dependent resistors. Also, we show that the estimation results using the proposed model have a good correlation with that of VNA measurement for the typical PCB stack-up structure of general desktop PCs. With the proposed model, not only ac analysis but also transient analysis can be easily done for circuits including various non-linear/linear devices since the model consists of passive elements onl.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.33
no.4
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pp.1693-1705
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2013
To restore old aqueduct in Korea which is a irrigation bridge to supply water in paddy field area, it is needed to estimate approximate costs of restoration because the basic design for estimation of construction costs is often ruled out in current system. In this paper, estimating models of construction costs were developed on the basis of performance data for restoration of RC aqueduct bridges since 2003. The regression analysis (RA) model and case-based reasoning (CBR) model for the estimation of construction costs were developed respectively. Error rate of simple RA model was lower than that of multiple RA model. CBR model using genetic algorithm (GA) has been applied in the estimation of construction costs. In the model three factors like attribute weight, attribute deviation and rank of case similarity were optimized. Especially, error rate of estimated construction costs decreased since limit ranges of the attribute weights were applied. The results showed that error rates between RA model and CBR models were inconsiderable statistically. It is expected that the proposed estimating method of approximate costs of aqueduct restoration will be utilized to support quick decision making in phased rehabilitation project.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.14
no.1
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pp.175-181
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2010
The three truss models(equilibrium truss model, Mohr compatibility truss model, and the soften truss model) based on a rotating angle is called the rotating-angle model. The three rotating-angle models have a common weakness: they are incapable of predicting the so-called "contribution of concrete". To take into account this "contribution of concrete", the modern truss model(MCFT, STM) treats a cracked reinforced concrete element as a continuous material. By combining the equilibrium, compatibility, and the softened stress-strain relationship of concrete in biaxial state, MTM is capable of producing the nonlinear analysis of reinforced concrete structures composed of membrane element. In this paper, an efficient algorithm is proposed for the solution of proposed model incorporated with failure criteria. This algorithm is used to analyze the behavior of reinforced membrane element using the results of Hsu test.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1999.10a
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pp.451-454
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1999
An existing plasticity model using multiple failure criteria is modified to describe the behavior of reinforced concrete planar members under cyclic load. Multiple failure criteria are used to define both isotropic damage of compressive crushing and anisotropic damage of tensile cracking. A numerical method is developed to define multi-directional and non-orthogonal crack directions. The material model is implemented in the finite element analysis and verified by comparison with existing experiments of reinforced concrete shear wall.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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