Jakubovskis, Ronaldas;Kupliauskas, Rimantas;Rimkus, Arvydas;Gribniak, Viktor
Structural Engineering and Mechanics
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v.68
no.3
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pp.345-358
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2018
Heterogeneous structure and, particularly, low resistance to tension stresses leads to different mechanical properties of the concrete in different loading situations. To solve this problem, the tension zone of concrete elements is reinforced. Development of the cracks, however, becomes even more complicated in the presence of bar reinforcement. Direct tension test is the common layout for analyzing mechanical properties of reinforced concrete. This study investigates scatter of the test results related with arrangement of bar reinforcement. It employs results of six elements with square $60{\times}60mm$ cross-section reinforced with one or four 5 mm bars. Differently to the common research practice (limited to the average deformation response), this study presents recordings of numerous strain gauges, which allows to monitor/assess evolution of the deformations during the test. A simple procedure for variation assessment of elasticity modulus of the concrete is proposed. The variation analysis reveals different deformation behavior of the concrete in the prisms with different distribution of the reinforcement bars. Application of finite element approach to carefully collected experimental data has revealed the effects, which were neglected during the test results interpretation stage.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics D
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v.35D
no.6
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pp.37-45
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1998
In this paper, we report the first three-dimensional simulation result of the transient enhanced diffusion(TED) of dopants in the ion-implanted silicon by employing our 3D semiconductor process simulator, INPROS system. In order to simulate three-dimensional TED redistribution of dopants in silicon, the dopant distributions after the ion implantation was calculated by Monte Carlo(MC) method, followed by finite element(FE) numerical solver for thermal annealing. Excellent agreement between the simulated 3D profile and the SIMS data has been obtained for ion-implanted arsenic and phosphorus after annealing the boron marker layer at 75$0^{\circ}C$ for 2 hours. Our three-dimensional TED simulation could successfully explain the reverse short channel effect(RSCE) by taking the 3D point defect distribution into account. A coupled TED simulation and device simulation allows reverse short channel effect on threshold to be accurately predicted.
While contacting directly with ground, the tire tread part is in shape of complex patterns of variable ASDs(anti-skid depth) for various tire performances. However, owing to the painstaking mesh generation job and the extremely long CPU-time, conventional 3-D tire analyses have been performed by either neglecting tread pattern or modeling circumferential grooves only. As a result, such simplified analysis models lead to considerably poor numerical expectations. This paper addresses the development of a systematic 3-D mesh generation of tires considering the detailed tread pattern. Basically, tire body and tread meshes are separately generated, and then both are to be combined. For the systematic mesh generation, which consists of a series of meshing steps, we develop in-house subroutines which utilize the useful functions of I-DEAS solid modeler. The detailed pattern mesh can be imparted partially or completely.
Self-compacting concrete (SCC), characterized by the high flowability and resistance to segregation, is due to the high amount of paste (including cement and mineral admixtures) in contrast with normal concrete (NC). However, the high amount of paste will limit the volume fractions of coarse aggregate,and reduce the tendency of coarse aggregate to suppress drying shrinkage deformations. For this reason, SCC tends to produce higher values of drying shrinkage than NC for the most part. In order to assess the drying shrinkage of SCC quantitatively for application to offshore caisson foundations, the formulas presented in the literatures (ACI 209 and CEB-FIP) are used to predict the values of drying shrinkage in SCC according to the corresponding mix proportions. Additionally, a finite element (FE) model, which assumes concrete to be a homogeneous and isotropic material and follows the actual size and environmental conditions of the caisson, is utilized to simulate stress distribution situations and deformations in the SCC caisson resulting from the drying shrinkage. The probability of cracking and the behavior of drying shrinkage of the SCC caisson are drawn from the analytic results calculated by the FE model proposed in this paper.
Introduction of prestressed concrete slabs based on post-tensioned (PT) method aids in constructing larger spans, more useful floor height, and reduces the total weight of the building. In the present paper, for the first time, simulation of 32 two-way PT slab-edge column connections is performed and verified by some existing experimental results which show good consistency. Finite element method is used to assess the performance of bonded and unbonded slab-column connections and the impact of different parameters on these connections. Parameters such as strand bonding conditions, presence or absence of a shear cap in the area of slab-column connection and the changes of concrete compressive strength are implied in the modeling. The results indicate that the addition of a shear cap increases the flexural capacity, further increases the shear strength and converts the failure mode of connections from shear rigidity to flexural ductility. Besides, the reduction of concrete compressive strength decreases the flexural capacity, further reduces the shear strength of connections and converts the failure mode of connections from flexural ductility to shear rigidity. Comparing the effect of high concrete compressive strengths versus the addition of a shear cap, shows that the latter increases the shear capacity more significantly.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.14
no.2
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pp.150-156
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2004
In this paper, the dynamic behavior of a very flexible cable due to moving multibody system along its length is presented. The very deformable motion of a cable is presented using absolute nodal coordinate formulation, which is based on the finite element procedures and the general continuum mechanics theory to represent the elastic forces. Formulation for the sliding joint between a very flexible beam and a rigid body is derived. In order to formulate the constraint equations of this joint, a non-generalized coordinate, which has no inertia or forces associated with this coordinate, is used. The modeling of this sliding joint is very important to many mechanical applications such as the ski lifts. cable cars, and pulley systems. A multibody system moves along an elastic cable using this sliding joint. A numerical example is shownusing the developed analysis program for flexible multibody systems that include a large deformable cable.
International Journal of Concrete Structures and Materials
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v.9
no.1
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pp.61-67
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2015
The concept of horizontal shear connection utilization on wood-concrete beams intends to be an alternative connection detail for composite wood-concrete decks. The volume of sawn-wood is over three times more expensive than concrete, in Brazil. In order to be competitive in the Brazilian market we need a composite deck with the least amount of wood and a simple and inexpensive connection detail. This research project uses medium to high density tropical hardwoods managed from the Brazilian Amazon region and construction steel rods. The beams studied are composed of a bottom layer of staggered wood boards and a top layer of concrete. The wood members are laterally nailed together to form a wide beam, and horizontal rebar connectors are installed before the concrete layer is applied on top. Two sets of wood-concrete layered beams with horizontal rebar connectors (6 and 8) were tested in third-point loading flexural bending. The initial results reveal medium composite efficiency for the beams tested. An improvement on the previously conceived connection detail (set with six connectors) for the composite wood-concrete structural floor system was achieved by the set with eight connectors. The new layout of the horizontal rebar connectors added higher composite efficiency for the beams tested. Further analysis with advanced rigorous numerical Finite Element Modeling is suggested to optimize the connection parameters. Composite wood-concrete decks can attend a large demand for pedestrian bridges, as well as residential and commercial slabs in the Brazilian Amazon.
This paper presents a new simple two-dimensional frame finite element able to accurately estimate the load-carrying capacity of reinforced concrete beams flexurally strengthened externally bonded fiber reinforced polymer (FRP) strips and plates. The proposed analysis model considers distributed plasticity with layer-discretization of the cross-sections and the bond-slip behavior of epoxy layer. The proposed model is used to predict the load-carrying capacity and the applied load-midspan deflection response of RC beams subjected to bending loading. Numerical simulations and experimental measurements are compared based on numerous tests available in the literature and published by different authors. The numerically simulated response agree remarkably well with the corresponding experimental results. Thus, the proposed model is suitable for efficient and accurate modeling and analysis of flexural strengthening of RC beams with externally bonded FRP sheets/plates and for practical use in design-oriented parametric studies.
Shaheen, Yousry B.I.;Mahmoud, Ashraf M.;Refat, Hala M.
Structural Engineering and Mechanics
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v.64
no.2
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pp.155-171
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2017
This paper presents a proposed method for producing reinforced composite concrete columns reinforced with various types of metallic and non metallic mesh reinforcement. The experimental program includes casting and testing of twelve square columns having the dimensions of $100mm{\times}100mm{\times}1000mm$ under concentric compression loadings. The test samples comprise all designation specimens to make comparative study between conventionally reinforced concrete column and concrete columns reinforced with welded steel mesh, expanded steel mesh, fiber glass mesh and tensar mesh. The main variables are the type of innovative reinforcing materials, metallic or non metallic, the number of layers and volume fraction of reinforcement. The main objective is to evaluate the effectiveness of employing the new innovative materials in reinforcing the composite concrete columns. The results of an experimental investigation to examine the effectiveness of these produced columns are reported and discussed including strength, deformation, cracking, and ductility properties. Non-linear finite element analysis; (NLFEA) was carried out to simulate the behavior of the reinforced concrete composite columns. The numerical model could agree the behavior level of the test results. ANSYS-10.0 Software. Also, parametric study is presented to look at the variables that can mainly affect the mechanical behaviors of the model such as the change of column dimensions. The results proved that new reinforced concrete columns can be developed with high strength, crack resistance, and high ductility properties using the innovative composite materials.
Steel structures often require strengthening due to the increasing life loads, or repair caused by corrosion or fatigue cracking. Carbon Fiber Reinforced Polymers (CFRP) is one of the materials used to strengthen steel structures. Most studies on strengthening steel structures have been carried out on steel beams and steel columns under centric compression load. No independent article, to the author's knowledge, has studied the effect of CFRP strengthening on steel columns under eccentric compression load, and it seems that there is a lack of understanding on behavior of CFRP strengthening on steel columns under eccentric compression load. However, this study explored the use of adhesively bonded CFRP flexible sheets on retrofitting square hollow section (SHS) steel columns under the eccentric compression load, using numerical investigations. Finite Element Method (FEM) was employed for modeling. To determine ultimate load of SHS steel columns, eight specimens with two types of section (Type A and B), strengthened using CFRP sheets, were analyzed under different coverage lengths, the number of layers, and the location of CFRP composites. Two specimens were analyzed without strengthening (control) to determine the increasing rate of the ultimate load in strengthened steel columns. ANSYS was used to analyze the SHS steel columns. The results showed that the CFRP composite had no similar effect on the slender and stocky SHS steel columns. The results also showed that the coverage length, the number of layers, and the location of CFRP composites were effective in increasing the ultimate load of the SHS steel columns.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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