Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.15
no.1
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pp.19-28
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2011
In this study, nonlinear finite element analysis procedures are presented for the structural performance assessment of damaged reinforced concrete structures. A computer program, named RCAHEST (Reinforced Concrete Analysis in Higher Evaluation System Technology), for the analysis of reinforced concrete structures was used. Material nonlinearity is taken into account by comprising tensile, compressive and shear models of cracked concrete and a model of reinforcing steel. This paper defines a damage index based on the predicted inelastic behavior of reinforced concrete structures. The proposed numerical method for the structural performance of damaged reinforced concrete structures is verified by comparison with reliable experimental results.
Background: Fibers have been used in cement mixture to improve its toughness, ductility, and tensile strength, and to enhance the cracking and deformation characteristics of concrete structural members. The addition of fibers into conventional reinforced concrete can enhance the structural and functional performances of safety-related concrete structures in nuclear power plants. Methods: The effects of steel and polyamide fibers on the shear resisting capacity of a prestressed concrete containment vessel (PCCV) were investigated in this study. For a comparative evaluation between the shear performances of structural walls constructed with conventional concrete, steel fiber reinforced concrete, and polyamide fiber reinforced concrete, cyclic tests for wall specimens were conducted and hysteretic models were derived. Results: The shear resisting capacity of a PCCV constructed with fiber reinforced concrete can be improved considerably. When steel fiber reinforced concrete contains hooked steel fibers in a volume fraction of 1.0%, the maximum lateral displacement of a PCCV can be improved by > 50%, in comparison with that of a conventional PCCV. When polyamide fiber reinforced concrete contains polyamide fibers in a volume fraction of 1.5%, the maximum lateral displacement of a PCCV can be enhanced by ~40%. In particular, the energy dissipation capacity in a fiber reinforced PCCV can be enhanced by > 200%. Conclusion: The addition of fibers into conventional concrete increases the ductility and energy dissipation of wall structures significantly. Fibers can be effectively used to improve the structural performance of a PCCV subjected to strong ground motions. Steel fibers are more effective in enhancing the shear performance of a PCCV than polyamide fibers.
Azza M. Al-Ashmawy;Osman Shallan;Tharwat A. Sakr;Hanaa E. Abd-EL-Mottaleb
Structural Engineering and Mechanics
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v.88
no.6
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pp.599-608
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2023
The present study is focused on instigation of the nonlinear mechanical behavior of reinforced concrete beams considering different types of FRP bars through nonlinear finite element simulations. To explore the impact of the FRP reinforcement type and geometry on the nonlinear mechanical behavior of reinforced beam, intensive parametric studies are carried out and discussed. Twenty models were carried out based on the finite element software (ABAQUS). The concrete damage plasticity model was considered. Four types of fiber polymer bars, CFRP, GFRP, AFRP and BFRP as longitudinal reinforcement for concrete beam were used. The validation of numerical results was confirmed by experimental as well as numerical results, then the parametric study was conducted to evaluate the effect of change in different parameters, such as bar diameter size, type of FRP bars and shear span length. All results were analyzed and discussed through, load-deflection diagram. The results showed that the use of FRP bars in rebar concrete beam improves the beam stiffness and enhance the ultimate load capacity. The load capacity enhanced in the range of (20.44-244.47%) when using different types of FRP bars. The load-carrying capacity of beams reinforced with CFRP is the highest one, beams reinforced with AFRP is higher than that reinforced with BFRP but beams reinforced with GFRP recorded the lowest load of capacity compered with other beams reinforced with FRP Bars.
Dongsoo Lee;Dong-Ju Kim;Jinwook Kim;Jong-Sub Lee;Sang Yeob Kim
Smart Structures and Systems
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v.34
no.1
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pp.1-8
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2024
Structural health monitoring (SHM) of concrete structures is necessary because structural safety is directly linked to life safety. This study proposes a transmission line configuration for SHM based on time domain reflectometry (TDR). For this purpose, six transmission lines consisting of electrical wires, rebars, and joints were prepared. The TDR waveforms were measured and analyzed in air and concrete using six transmission lines to select the most suitable configuration. A two-line wire with joints was selected as the optimal transmission line for SHM because it exhibited the highest sensitivity among the configurations. Experiments to apply SHM were performed on defective concrete blocks containing an optimal transmission line. The results showed that the defect locations in concrete were precisely investigated using TDR waveform analysis. The distances estimated from the TDR waveform were similar to the measured distances for the locations of the defects and joints in the concrete blocks. This study suggests that a transmission line consisting of two-line wires and joints may be an effective non-destructive evaluation tool for assessing the structural health of concrete.
Kim, Seung-Hun;Lee, Ae-Bock;Han, Byung-Chan;Ha, Sang-Su;Yun, Hyun-Do
Structural Engineering and Mechanics
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v.18
no.4
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pp.493-516
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2004
This paper addresses the behavior and strength of structural walls with a concrete compressive strength exceeding 69 MPa. This information also enhances the current database for improvement of design recommendations. The objectives of this investigation are to study the effect of axial-load ratio on seismic behavior of high-strength concrete flexural walls. An analysis has been carried out in order to assess the contribution of deformation components, i.e., flexural, diagonal shear, and sliding shear on total displacement. The results from the analysis are then utilized to evaluate the prevailing inelastic deformation mode in each of wall. Moment-curvature characteristics, ductility and damage index are quantified and discussed in relation with axial stress levels. Experimental results show that axial-load ratio have a significant effect on the flexural strength, failure mode, deformation characteristics and ductility of high-strength concrete structural walls.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1992.10a
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pp.202-207
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1992
The objective of this study is to develop analytical techniques of polymer impregnated concrete flexural members for its proper applications. crystalline methylmethacrylate(MMA) is chosen as a monomer of polymer impregnants, On the basis of members. fracture toughness, fracture energy , critical crack width, and tension softening relations near crack tip are formulated in terms of member depth, initial notch length and the flexural strength of normal concrete. The structural analysis rocedure and the finite element computer program developed in the study are applicable to evaluate elastic behavior, ultimate strength, and tension softening behavior of MMA type PIC structural members subject to various loading conditions. It is concluded that the developed structural analysis procedure and the finite element computer program are applicable to analysis and design of in-situ and precast PIC structural members.
Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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2012.05a
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pp.29-30
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2012
The precast concrete column-beam structure, Green Frame, allows the main structural members such as precast concrete column and beam to be produced on the site, resulting in a reduction of transportation cost and the margin of plant. However, existing plywood from for in-situ production of precast concrete members has problems like putting in inordinate human resource, falling-off in quality and workability. To solve those problems, form system for in-situ production of precast concrete members shall be developed. In this regard, this study aims to analyze the structural concept of from system for in-situ production. The result of this study will use for development of form system for in-situ production.
In the construction industry, composite structures have revolutionized traditional design principles, opening innovative possibilities. The Concrete Encased - Concrete Filled Steel Tubular (CE-CFST) column stands out as a distinctive composite structure, offering structural stability and resilience for various engineering applications. Comprising Reinforced Concrete (RC) and Concrete Filled Steel Tubular (CFST) components, CE-CFST columns are valued for their inherent properties, including ductility and rigidity, CE-CFST is commonly used in the construction of bridges, high-rise buildings, and more. This article aims to provide a concise overview of the evolutionary development of CE-CFST columns and their performance in structural applications. Through a comprehensive review, the study delves into the behaviour of CE-CFST columns under different scenarios. It examines the influences of key parameters such as size, infills, cross section, failure causes, and design codes on the performance of CE-CFST columns, highlighting their enhanced functionality and future potential. Moreover, the review meticulously examines previous applications of CE-CFST columns, offering insights into their practical implementation.
Over the past years, hybrid building systems, consisting of reinforced concrete frames in bottom and steel frames in top are used as a cost-effective alternative to traditional structural steel or reinforced concrete constructions. Dynamic analysis of hybrid structures is usually a complex procedure due to various dynamic characteristics of each part, i.e. stiffness, mass and especially damping. In hybrid structures, one or more transitional stories with composite sections are used for better transition of lateral and gravity forces. The effect of transitional storey has been considered in no one of the studies in the field of hybrid structures damping. In this study, a method has been proposed to determining the equivalent modal damping ratios for hybrid steel-concrete buildings with transitional storey. In the proposed method, hybrid buildings are considered to have three structural systems, reinforced concrete, composite steel and concrete (transitional storey) and steel system. In this method, hybrid buildings are substituted appropriately with 3-DOF system.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2008.04a
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pp.90-94
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2008
This study suggested a section of a new module that will allow for applying a large section in order to solve the technical difficulties mentioned above and to secure low stiffness of FRP, developed a new FRP + concrete composite girder that is filled with the appropriate amount of concrete. To identify the structural behavior of this FRP + concrete composite girder, experiments were conducted to measure its shear strength according to the difference in the strength of confined concrete and variation of the shear span to depth. The results of the shear strength test confirmed the composite effect from confining concrete and the effect of increase in strength proportional to the strength of concrete.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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