12 typical laminated composite reinforced concrete (RC) walls with different concrete ages and 3 cast-in-place RC walls subjected to low frequency cyclic load were carried out in this study. The failure mode, force-deformation response and energy dissipation capacity of these specimens were investigated. Differences of structural behaviours between composite RC walls and common cast-in-place RC walls were emphasized in the analysis. The compatibility of the composite specimens with different concrete ages was discussed based on the experiment. Test results indicated that the differences between the lateral bearing capacity and the displacement ductility of the composite walls and the common walls were not so obvious. Some of the composite specimen even has higher bearing capacity under the experiment loading situation. Besides, the two parts of the laminated composite specimens demonstrates incompatibility at the later loading sequence on failure mode and strain response when it is in tension. Finally, this laminated composite shear walls are suggested to be applied in rapid reconstruction structures which is not very high.
This paper has presented an effective and accurate meso-scale finite element model for simulating the fracture process of concrete under compression-shear loading. In the proposed model, concrete is parted into four important phases: aggregates, cement matrix, interfacial transition zone (ITZ), and the initial defects. Aggregate particles were modelled as randomly distributed polygons with a varying size according to the sieve curve developed by Fuller and Thompson. With regard to initial defects, only voids are considered. Cohesive elements with zero thickness are inserted into the initial mesh of cement matrix and along the interface between aggregate and cement matrix to simulate the cracking process of concrete. The constitutive model provided by ABAQUS is modified based on Wang's experiment and used to describe the failure behaviour of cohesive elements. User defined programs for aggregate delivery, cohesive element insertion and modified facture constitutive model are developed based on Python language, and embedded into the commercial FEM package ABAQUS. The effectiveness and accuracy of the proposed model are firstly identified by comparing the numerical results with the experimental ones, and then it is used to investigate the effect of meso-structure on the macro behavior of concrete. The shear strength of concrete under different pressures is also involved in this study, which could provide a reference for the macroscopic simulation of concrete component under shear force.
This paper focuses on the study of seismic behavior of steel reinforced concrete special-shaped column-beam joints. Six specimens, which are designed according to the principle of strong-member and weak-joint core, are tested under low cyclic reversed load. Key parameters include the steel form in column section and the ratio of column limb height to thickness. The failure mode, load-displacement curves, ductility, stiffness degradations, energy dissipation capacity and shear deformation of joint core of the test subassemblies are analyzed. The results indicate that SRC special-shaped column-beam joints have good seismic behavior. All specimens failed due to the shear failure of the joint core, and the failure degree between the two sides of joint core is similar for the exterior joint but different for the corner joint. Compared to the joints with channel steel truss, the joints with solid web steel skeleton illustrate better ductility and energy dissipation capacity, but the loading capacity and stiffness are roughly close. With the increasing of the ratio of column limb height to thickness, the joints illustrate higher loading capacity and stiffness, better energy dissipation capacity, but worse ductility.
FRP-concrete interfacial mechanical properties determine the strengthening effect of RC beams strengthened with FRP. In this paper, the model experiments were carried out with eight specimens to study the failure modes and the strengthening effect of RC beams strengthened with FRP. Then a theoretical model based on interfacial performances was proposed and interfacial mechanical behaviors were studied. Finite element analysis confirmed the theoretical results. The results showed that RC beams strengthened with FRP had three loading stages and that the FRP strengthening effects were mainly exerted in the Stage III after the yielding of steel bars, including the improvement of the bearing capacity, the decreased ultimate deformation due to the sudden failure of FRP and the improvement of stiffness in this stage. The mechanical formulae of the interfacial shear stress and FRP stress were established and the key influence factors included FRP length, interfacial bond-slip parameter, FRP thickness, etc. According to the theoretical analysis and experimental data, the calculation methods of interfacial shear stress at FRP end and FRP strain at midspan were proposed. When FRP bonding length was shorter, interfacial shear stress at FRP end was larger that led to concrete cover peeling failure. When FRP was longer, FRP reached the ultimate strain and the fracture failure of FRP occurred. The theoretical results were well consistent with the experimental data.
Hwang, Jin-Ha;Lee, Deuck Hang;Park, Min Kook;Choi, Seung-Ho;Kim, Kang Su;Pan, Zuanfeng
Computers and Concrete
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v.16
no.6
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pp.825-846
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2015
In this study, shear tests on steel fiber reinforced-prestressed concrete (SFR-PSC) members were conducted with test parameters of the concrete compressive strength, the volume fraction of steel fibers, and the level of effective prestress. The SFR-PSC members showed higher shear strengths and stiffness after diagonal cracking compared to the conventional prestressed concrete (PSC) members without steel fibers. In addition, their shear deformational behavior was measured using the image-based non-contact displacement measurement system, which was then compared to the results of nonlinear finite element analyses (NLFEA). In the NLFEA proposed in this study, a bi-axial tensile behavior model, which can reflect the tensile behavior of the steel fiber-reinforced concrete (SFRC) in a simple manner, was introduced into the smeared crack truss model. The NLFEA model proposed in this study provided a good estimation of shear behavior of the SFRPSC members, such as the stiffness, strengths, and failure modes, reflecting the effect of the key influential factors.
Reactive powder concrete (RPC) is a type of ultra-high strength concrete that has a relatively high brittleness. However, its ductility can be improved by confinement, and the use of RPC in composite RPC filled steel tube columns has become an important subject of research in recent years. This paper aims to present an experimental study of axial capacity calculation of RPC filled circular steel tube columns. Twenty short columns under axial compression were tested and information on their failure patterns, deformation performance, confinement mechanism and load capacity were presented. The effects of load conditions, diameter-thickness ratio and compressive strength of RPC on the axial behavior were further discussed. The experimental results show that: (1) specimens display drum-shaped failure or shear failure respectively with different confinement coefficients, and the load capacity of most specimens increases after the peak load; (2) the steel tube only provides lateral confinement in the elastic-plastic stage for fully loaded specimens, while the confinement effect from steel tube initials at the set of loading for partially loaded specimens; (3) confinement increases the load capacity of specimens by 3% to 38%, and this increase is more pronounced as the confinement coefficient becomes larger; (4) the residual capacity-to-ultimate capacity ratio is larger than 0.75 for test specimens, thus identifying the composite columns have good ductility. The working mechanism and force model of the composite columns were analyzed, and based on the twin-shear unified strength theory, calculation methods of axial capacity for columns with two load conditions were established.
The mechanical behavior of soil and soil-rock mixture is investigated via the discrete element method. A non-overlapping combination method of spheres is used to model convex polyhedron rock blocks of soil-rock mixture in the DEM simulations. The meso-mechanical parameters of soil and soil-rock interface in DEM simulations are obtained from the in-situ tests. Based on the Voronoi cell, a method representing volumtric strain of the sample at the particle scale is proposed. The numerical results indicate that the particle rotation, occlusion, dilatation and self-organizing force chains are a remarkable phenomena of the localization band for the soil and soil-rock mixture samples. The localization band in a soil-rock mixture is wider than that in the soil sample. The current research shows that the 3D discrete element method can effectively simulate the mechanical behavior of soil and soil-rock mixture.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2002.05a
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pp.965-970
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2002
The strengthening of concrete structures in situ with externally bonded carbon fiber is increasingly being used for repair and rehabilitation of existing structures. Carbon fiber is attractive for this application due to its good tensile strength, resistances to corrosion, and low weight. Generally bond strength and behavior between concrete and carbon fiber mesh(CFM) is very important, because of the enhanced bond of CFM. Therefore if bond strength is sufficient, it will be expected to enhance reinforcement effect. If insufficient, reinforcement effect can not be enhanced because of bond failure between concrete and CFM. This study is to investigate the bond strength of CFM to the concrete using direct pull-out test and tensile-shear test. The key variables of the experiment are the location of clip, number of clips and thickness of cover mortar. The general results indicate that the clip anchorage technique for increasing bond strength with CFM appear to be effective to maintain the good post-failure behavior.
Su, Naichuan;Yue, Li;Liao, Yunmao;Liu, Wenjia;Zhang, Hai;Li, Xin;Wang, Hang;Shen, Jiefei
The Journal of Advanced Prosthodontics
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v.7
no.3
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pp.214-223
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2015
PURPOSE. To measure the surface loss of dental restorative zirconia and the short-term bond strength between an indirect composite resin (ICR) and zirconia ceramic after various sandblasting processes. MATERIALS AND METHODS. Three hundred zirconia bars were randomly divided into 25 groups according to the type of sandblasting performed with pressures of 0.1, 0.2, 0.4 and 0.6 MPa, sandblasting times of 7, 14 and 21 seconds, and alumina powder sizes of 50 and $110{\mu}m$. The control group did not receive sandblasting. The volume loss and height loss on zirconia surface after sandblasting and the shear bond strength (SBS) between the sandblasted zirconia and ICR after 24-h immersion were measured for each group using multivariate analysis of variance (ANOVA) and Least Significance Difference (LSD) test (${\alpha}$=.05). After sandblasting, the failure modes of the ICR/zirconia surfaces were observed using scanning electron microscopy. RESULTS. The volume loss and height loss were increased with higher sandblasting pressure and longer sandblasting treatment, but they decreased with larger powder size. SBS was significantly increased by increasing the sandblasting time from 7 seconds to 14 seconds and from 14 seconds to 21 seconds, as well as increasing the size of alumina powder from $50{\mu}m$ to $110{\mu}m$. SBS was significantly increased from 0.1 MPa to 0.2 MPa according to the size of alumina powder. However, the SBSs were not significantly different with the sandblasting pressure of 0.2, 0.4 and 0.6 MPa. The possibilities of the combination of both adhesive failure and cohesive failure within the ICR were higher with the increases in bonding strength. CONCLUSION. Based on the findings of this study, sandblasting with alumina particles at 0.2 MPa, 21 seconds and the powder size of $110{\mu}m$ is recommended for dental applications to improve the bonding between zirconia core and ICR.
The interaction between the frozen soil and building structures deteriorates with the increasing temperature. A nuclear magnetic resonance (NMR) stratification test was conducted with respect to the unfrozen water content on the interface and a shear test was conducted on the frozen soil-structure interface to explore the shear characteristics of the frozen soil-structure interface and its failure mechanism during the thawing process. The test results showed that the unfrozen water at the interface during the thawing process can be clearly distributed in three stages, i.e., freezing, phase transition, and thawing, and that the shear strength of the interface decreases as the unfrozen water content increases. The internal friction angle and cohesive force display a change law of "as one falls, the other rises," and the minimum internal friction angle and maximum cohesive force can be observed at -1℃. In addition, the change characteristics of the interface strength parameters during the freezing process were compared, and the differences between the interface shear characteristics and failure mechanisms during the frozen soil-structure interface freezing-thawing process were discussed. The shear strength parameters of the interface was subjected to different changes during the freezing-thawing process because of the different interaction mechanisms of the molecular structures of ice and water in case of the ice-water phase transition of the test sample during the freezing-thawing process.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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