Recently, the tunnel structures are increasing. And the tunnels are to be large diameter tunnel and long. Therefore, inspection, repair, and maintenance of tunnels are an extremely important part of infrastructure management, with particular technical and safety considerations arising from the very nature of underground construction. To inspect surface state of tunnels, concrete structures, it must generally use method of conventional visual inspection, but this method is very not objective. To measure the width, length, position, direction of a crack, it is very difficult, when the tunnel is long span and high rise. Thus, to make up for this demerits, in this paper is proposed the Tunnel Scanning System that we can check conditions of the tunnel structures quickly, detect the detailed data objectively, count automatically the width of a crack by the original software and follow the trend of long tenn changes in the condition of a tunnel.
High strength concrete (HSC) has been mainly used in large SOC structures. HSC have superior property as well as improvement in durability compared with normal strength concrete. In spite of durability of HSC, explosive spalling in concrete front surface near the source of fire occurs serious problem in structural safety. Therefore, this study is concerned with experimentally investigation of fire resistance at high temperature due to fireproof material covering thickness in addition to concrete cover. From the test result, it was appeared that the use of fireproof material results in good performance for fire resistance and spalling prevention, and the optimal fireproof covering thickness is 1~3mm. On the other hand, the temperature was rapidly increased by explosive spalling within 30 minutes and showed very little rise caused by evaporation heat after then. It was also found that the void channel was remained at high temperature as PP fiber melts at about $200^{\circ}C$, and the pore pressure in concrete was decreased.
Du, Yong;Zhou, Huikai;Jiang, Jian;Liew, J.Y. Richard
Steel and Composite Structures
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v.38
no.2
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pp.121-139
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2021
Ultra-high strength concrete (UHSC) encased steel columns are receiving growing interest in high-rise buildings owing to their economic and architectural advantages. However, UHSC encased steel columns are not covered by the modern fire safety design code. A total of 14 fire tests are conducted on UHSC (120 MPa) encased steel columns under constant axial loads and exposed to ISO-834 standard fire. The effect of load ratio, slenderness, stirrup spacing, cross-section size and concrete cover to core steel on the fire resistance and failure mode of the specimens are investigated. The applicability of the tabulated method in EC4 (EN 1994-1-2-2005) and regression formula in Chinese code (DBJ/T 15-81-2011) to fire resistance of UHSC encased steel columns are checked. Generally, the test results reveal that the vertical displacement-heating time curves can be divided into two phases, i.e. thermal expansion and shortening to failure. It is found that the fire resistance of column specimens increases with the increase of the cross-section size and concrete cover to core steel, but decreases with the increase of the load ratio and slenderness. The EC4 method overestimates the fire resistance up to 186% (220 min), while the Chinese code underestimates it down to 49%. The Chinese code has a better agreement than EC4 with the test results since the former considers the effect of the load ratio, slenderness, cross section size directly in its empirical formula. To estimate the fire resistance precisely can improve the economy of structural fire design of ultra-high strength concrete encased steel columns.
Nonlinear Static Procedures (NSPs) have been developed as a practical tool to estimate the seismic demand of structures. Several researches have accomplished to minimize errors of NSPs, namely pushover procedures, in the Nonlinear Time History Analysis (NTHA), as the most exact method. The most important issue in a typical pushover procedure is the pattern and technique of loading which are extracted based on structural dynamic fundamentals. In this paper, the coefficients of modal force combination is focused involving a meta-heuristic optimization algorithm to find the optimum load pattern which results in a response with minimum amount of errors in comparison to the NTHA counterpart. Other parameters of the problem are based on the FEMA recommendations for pushover analysis of building structures. The proposed approach is implemented on a high-rise 20 storey concrete moment resisting frame under three earthquake records. In order to demonstrate the effectiveness and robustness of the studied procedure the results are presented beside other well-known pushover methods such as MPA and the FEMA procedures, and the results show the efficiency of the proposed load patterns.
Hosseini, Seyed Amin;Ruiz-Garcia, Jorge;Massumi, Ali
Structural Engineering and Mechanics
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v.72
no.3
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pp.395-408
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2019
Engineered structures built in seismic-prone areas are affected by aftershocks in addition to mainshocks. Although aftershocks generally are lower in magnitude than that of the mainshocks, some aftershocks may have higher intensities; thus, structures should be able to withstand the effect of strong aftershocks as well. This seismic scenario arises for far-field mainshock along with near-field aftershocks. In this study, four 2D reinforced concrete (RC) frames with different numbers of stories were designed in accordance with the current Iranian seismic design code. As a way to evaluate the seismic response of the case-study RC frames, the inter-story drift ratio (IDR) demand, the residual inter-story drift ratio (RIDR) demand, the Park-Ang damage index, and the period elongation ratio can be useful engineering demand parameters for evaluating their seismic performance under mainshock-aftershock sequences. The frame models were analyzed under a set of far-field mainshock, near-fault aftershocks seismic sequences using nonlinear dynamic time-history analysis to investigate the relationship among IDR, RIDR, Park-Ang damage index and period ratio experienced by the frames. The results indicate that the growth of IDR, RIDR, Park-Ang damage index, and period ratio in high-rise and short structures under near-fault aftershocks were significant. It is evident that engineers should consider the effects of near-fault aftershocks on damaged frames that experience far-field mainshocks as well.
Due to the many advantages of concrete-filled double steel tube (CFDT) columns, they are highly recommended for use in heavy-load structures such as bridges, subway stations, and high-rise buildings. This study was carried out with the aim of numerically investigating and comparing the performance of CFDT columns under cyclic and seismic loads and providing innovative strengthening methods for CFDT columns. Hollow circular steel sections have been used for internal and external tubes. To make the circular CFDT columns stronger against seismic loads, stiffeners with different shapes (rectangular and T-shaped sheets) have been welded to the outside and inside tubes. The validated finite element (FE) model of the ABAQUS program is used to look into the behavior of CFDT columns numerically. Two frames of 10 and 20 floors with strengthened CFDT columns were modeled. The results showed that the use of stiffeners in the CFDT column has a significant effect on seismic performance, so that the maximum lateral load of the column is increased up to 32.74% under the effect of cyclic load. Also, the results revealed that the use of stiffeners in the columns of moderate and high-rise building frames causes a significant increase in the shear of the base and consequently the stiffness. Among the other important results that followed, it reduced the drift of floors and increased energy absorption.
The near-collapse performance limit is defined as the deformation at the 20% drop of maximum base shear in the decreasing region of the pushover curve for ductile framed buildings. Although monotonic pushover analysis is preferred due to the simple application procedure, this analysis gives rise to overestimated results by neglecting the cumulative damage effects. In the present study, the acceptabilities of monotonic and cyclic pushover analysis results for the near-collapse performance limit state are determined by comparing with Incremental Dynamic Analysis (IDA) results for a 5-story Reinforced Concrete framed building. IDA is performed to obtain the collapse point, and the near-collapse drift ratios for monotonic and cyclic pushover analysis methods are obtained separately. These two alternative drift ratios are compared with the collapse drift ratio. The correlations of the maximum tensile and compression strain at the base columns and beam plastic rotations with interstory drift ratios are acquired using the nonlinear time history analysis results by the simple linear regression analyses. It is seen that these parameters are highly correlated with the interstory drift ratios, and the results reveal that the near-collapse point acquired by monotonic pushover analysis causes unacceptably high tensile and compression strains at the base columns, as well as large plastic rotations at the beams. However, it is shown that the results of cyclic pushover analysis are acceptable for the near-collapse performance limit state.
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.10
no.1
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pp.111-116
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2022
Recently, building structures tend to be super high-rise and large-scale with the development of concrete technology. When high-rise building is constructed of reinforced concrete structure, it has a disadvantage that its own weight increases. Light weight aggregate(LWA) was developed to compensate for these shortcomings. Manufacturing concrete using these light weight aggregates has the advantage of reducing the self weight of the reinforced concrete structure, but has a disadvantage in that the strength of the concrete is reduced. In this study, an experimental study was conducted to investigate the strength characteristics of hardened cement according to the presence or absence of surface coating of lightweight aggregates. As a result, in terms of compressive strength, the surface-coated lightweight aggregate exhibited higher strength than the uncoated lightweight aggregate. Also, it was considered that this is because the interfacial voids of the surface coated lightweight aggregate mixed cement hardened body were filled with blast furnace slag fine powder particles.
Concrete structures may rarely collapse in fire incidents but fire induced damage to structural members is inevitable as a result of material degradation and thermal expansion. This requires certain repairing measures to be applied to restore the performance of post-fire members. A brief review on investigation of post-fire damage of concrete material and concrete structural members is presented in this paper, followed by a review of post-fire repair research regarding various types of repairing techniques (FRP, steel plate, and concrete section enlargement) and different type of structural members including columns, beams, and slabs. Particularly, the fire scenarios adopted in these studies leading to damage are categorized as three levels according to the duration of gas-phase temperature above 600℃ (t600). The repair effectiveness in terms of recovered performance of concrete structural members compared to the initial undamaged performance has been summarized and compared regarding the repairing techniques and fire intensity levels. The complied results have shown that recovering the ultimate strength is achievable but the stiffness recovery is difficult. Moreover, the current fire loading scenarios adopted in the post-fire repair research are mostly idealized as constant heating rates or standard fire curves, which may have produced unrealistic fire damage patterns and the associated repairing techniques may be not practical. For future studies, the realistic fire impact and the system-level structural damage investigation are necessary.
Reinforced concrete structural walls are widely known to provide an efficient lateral load resistance and drift control. However, many reported researches on them are mostly limited to the RC structural walls reinforced according to seismic details. When the pushover analysis technique is used for the prediction of inelastic behavior of frame-wall structures for the seismic evaluation of existing buildings having non-seismic details, the reliability of this analysis method should be checked by the test results. The objective of this study is to verify the correlation between the experimental and analytical responses of a high-rise reinforced concrete frame-wall structure having non-seismic details by using DRAIN-2DX program[11] and the test results performed previously[1]. It is concluded that the behavior of the frame-wall model is mainly affected by the fixed-end rotation(uplift at base) and bending deformation of the wall and that the analysis with the LINKS model[10] in DRAIN-2DX describes them with good reliability.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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