Hadianfard, Mohammad Ali;Hashemi, Ali;Gholami, Mohammad
Earthquakes and Structures
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v.12
no.4
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pp.449-455
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2017
Using X-braced frames in steel structures is a current procedure to achieve good strength against lateral loads. Study on mid-connections of X-braces and their effects on frame behavior is a subject whose importance has been more or less disregarded by researchers. Experimentally inspecting models involves considerable expense and time; however, computer models can be more suitable substitutes. In this research, a numerical model of X-braced frame has been analyzed using finite element software. The results of pushover analysis of this frame are compared with those of the experimental test. With the help of computer model, the effects of different mid-connection details on ductility and lateral strength of the frame are inspected. Also performances of bolted and welded connections are compared. Taking into account ductility and strength, this study suggests details of a decent pattern for the mid-connection.
In this study, the extreme learning machine and deep learning models were devised to estimate the bond strength of corroded reinforcement in concrete. The six inputs and one output were used in this study. The compressive strength, concrete cover, bond length, steel type, diameter of steel bar, and corrosion level were selected as the input variables. The results of bond strength were used as the output variable. Moreover, the Analysis of variance (Anova) was used to find the effect of input variables on the bond strength of corroded reinforcement in concrete. The prediction results were compared to the experimental results and each other. The extreme learning machine and the deep learning models estimated the bond strength by 99.81% and 99.99% accuracy, respectively. This study found that the deep learning model can be estimated the bond strength of corroded reinforcement with higher accuracy than the extreme learning machine model. The Anova results found that the corrosion level was found to be the input variable that most affects the bond strength of corroded reinforcement in concrete.
Kim, Sung-Wan;Yun, Da-Woon;Jeon, Bub-Gyu;Kim, Seong-Do
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.26
no.4
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pp.30-39
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2022
Maintaining structural integrity of major apparatuses in a nuclear power plant, including piping system, is recognized as a critical safety issue. The integrity of piping system is also a critical matter related to the safety of a nuclear power plant. The actual failure mode of a piping system due to a seismic load is the leakage due to a fatigue crack, and the structural damage mechanism is the low-cycle fatigue due to large relative displacement that may cause plastic deformation. In this study, in-plane cyclic loading tests were conducted under various constant amplitudes using specimens composed of steel straight pipes and a steel pipe tee in the piping system of a nuclear power plant. The loading amplitude was increased to consider the relative displacement generated in the piping system under seismic loads, and the test was conducted until leakage, which is the limit state of the steel pipe tee, occurred due to fatigue cracks. The limit state of the steel pipe tee was expressed using a damage model based on the damage index that used the force-displacement relationship. As a result, it was confirmed that the limit state of the steel pipe tee can be quantitatively expressed using the damage index.
Since tunnels are built underground, it is impossible to check visually the location and degree of deterioration of steel ribs. Therefore, in tunnel maintenance, GPR images are generally used to detect steel ribs. While research on GPR image analysis employing artificial neural networks has primarily focused on detecting underground pipes and road damage, there have been limited applications for analyzing tunnel GPR data, specifically for steel rib detection, both internationally and domestically. In this study, a one-step object detection algorithm called YOLO, based on a convolutional neural network, was utilized to automate the localization of steel ribs using GPR data. The performance of the algorithm is then analyzed. Two datasets were employed for the analysis. A dataset comprising 512 original images and another dataset consisting of 2,048 augmented images. The omission rate, which represents the ratio of undetected steel ribs to the total number of steel ribs, was 0.38% for the model using the augmented data, whereas the omission rate for the model using only the original data was 7.18%. Thus, from an automation standpoint, it is more practical to employ an augmented dataset.
Tensile constitutive stress-strain model of steel fiber reinforced concrete (SFRC) in fib MC2010 was investigated. In order to model tensile behavior of SFRC, three point loading flexural tests were conducted on notched small beams according to BE-EN-14651. Design parameters for the constitutive model were determined from the flexural tests. Flexural test and finite element analysis were conducted on large SFRC beam without steel reinforcements and compared with each other. In addition, parametric study on the effect of compressive and tensile model, and characteristic length on flexural behavior of the SFRC beam was conducted also. In results, pre-peak load-displacement curves from the FE analysis was close to experimental curves but significant difference was shown in post-peak behavior. The reason of the difference is originated from the fact that the fiber distribution and orientation were not being properly considered in the MC2010 model. This study shows that modification and detail explanations on the orientation factor K in MC2010 might require to better reproduce the behaviour of large scale SFRC beams.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.25
no.6
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pp.209-217
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2021
This paper investigates the effect of high strength hooked-end steel fiber content and aspect ratio on the compressive and flexural performance of concrete. A total of ten mixtures were prepared and tested. Concretes with specific compressive strength of 30 MPa were reinforced with three different aspect ratios (l/d) of steel fibers 64, 67, and 80 and three different percentages of steel fibers 0.25, 0.50, and 0.75% by volume of concrete. Tensile strengths of steel fibers with l/d of 64, 67, and 80 are 2,000, 2,400, and 2,100 MPa, respectively. The compressive and flexural properties of plain and steel fiber-reinforced concrete (SFRC) mixtures were evaluated and compared. The experimental results indicated that the incorporation of high-strength hooked-end steel fibers had significant effects on the compressive and flexural performance of concrete. With the increase of steel fiber content, compressive performances, such as Poisson's ratio and toughness, of concrete were improved. The steel fibers with the least l/d of 67 resulted in a larger enhancement of compressive performances. The residual flexural strength, that is, post-cracking flexural resistance and toughness, of concrete is mainly depended on the dosage and aspect ratio of steel fibers. The residual flexural strength at serviceability (SLS) and ultimate limit state (ULS) defined in fib Model Code 2010 (MC2010) is increased as the fiber content and aspect ratio increase.
Cho, Hyo Nam;Choi, Hyun Ho;Lee, Sang Yoon;Sun, Jong Wan
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.15
no.2
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pp.187-196
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2003
Today, the Working Stress Rating (WSR) is being widely used for the capacity-rating and the safety assessment of railroad steel bridges. Since it cannot incorporate the uncertainties, several studies have been carried out in order to get over the incompleteness of the conventional capacity-rating and safety assessment. A system reliability-based equivalent capacity-rating method, which can evaluate the capacity of existing bridges, has been recently proposed. For more efficient reliability analysis, probabilistic parameters of the random variables in the limit-state models should be reasonably evaluated. Especially, uncertainties for live load effects must be realistically included. In this study, an improved limit-state model was used for the system reliability-based equivalent strength method. This model can incorporate the probabilistic parameters obtained from ambient measurement data. To demonstrate the applicability of the improved system reliability-based equivalent capacity rating method, this was applied to the existing steel plate girder bridge for comparison with the conventional capacity-rating and safety assessment.
The axial load on the concrete-filled steel tube (CFT) column produces confinement stress, which enhances strength of the core concrete. The amount of strength increase in concrete depends on the magnitude of produced confinement stress. From nonlinear analyses, the ultimate resisting capacity of the CFT columns subjected to axial loads was calculated. Nonlinear material properties such as Poisson's ratio and stress-strain relation were considered in the suggested model, and the maximum confining stress was obtained by multi axial yield criteria of the steel tube. This proposed model was verified by comparing the analytical results with experimental results. Then, regression analyses were conducted to predict the maximum confining stress according to D/t ratio and material properties without rigorous structural analysis. To ensure the validity of the suggested regression formula, various empirical formulas and Eurocode4 design code were compared.
Bhargava, Kapilesh;Ghosh, A.K.;Mori, Yasuhiro;Ramanujam, S.
Structural Engineering and Mechanics
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v.16
no.6
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pp.749-769
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2003
The structural deterioration of concrete structures due to reinforcement corrosion is a major worldwide problem. Service life of the age-degraded concrete structures is governed by the protective action provided by the cover concrete against the susceptibility of the reinforcement to the corrosive environment. The corrosion of steel would result in the various corrosion products, which depending on the level of the oxidation may have much greater volume than the original iron that gets consumed by the process of corrosion. This volume expansion would be responsible for exerting the expansive radial pressure at the steel-concrete interface resulting in the development of hoop tensile stresses in the surrounding cover concrete. Once the maximum hoop tensile stress exceeds the tensile strength of the concrete, cracking of cover concrete would take place. The cracking begins at the steel-concrete interface and propagates outwards and eventually resulting in the through cracking of the cover concrete. The cover cracking would indicate the loss of the service life for the corrosion-affected structures. In the present paper, analytical models have been developed considering the residual strength of the cracked concrete and the stiffness provided by the combination of the reinforcement and expansive corrosion products. The problem is modeled as a boundary value problem and the governing equations are expressed in terms of the radial displacement. The analytical solutions are presented considering a simple 2-zone model for the cover concrete viz. cracked or uncracked. A sensitivity analysis has also been carried out to show the influence of the various parameters of the proposed models. The time to cover cracking is found to be function of initial material properties of the cover concrete and reinforcement plus corrosion products combine, type of rust products, rate of corrosion and the residual strength of the cover concrete. The calculated cracking times are correlated against the published experimental and analytical reference data.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.3
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pp.521-527
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2002
In this paper, tensile behavior and low cycle fatigue behavior of 316L stainless steel which is currently favored structural material for several high temperature components such as the liquid metal cooled fast breeder reactor (LMFBR) were investigated. Research was performed at 55$0^{\circ}C$, $600^{\circ}C$ and $650^{\circ}C$ since working temperature of 316L stainless steel in a real field is from 40$0^{\circ}C$ to $650^{\circ}C$. From tensile tests performed by strain controls with $1{\times}10^{-3}/s,\; l{\times}10^{ -4}/s \;and\; 1{\times}10/^{ -5}/ s $ strain rates at each temperature, negative strain rate response (that is, strain hardening decreases as strain rate increases) and negative temperature response were observed. Strain rate effect was relatively small compared with temperature effect. LCF tests with a constant total strain amplitude were performed by strain control with a high temperature extensometer at R.T, 55$0^{\circ}C$, $600^{\circ}C$, $650^{\circ}C$ and total strain amplitudes of 0.3%~0.8% were used and test strain rates were $1{times}10^{-2} /s,\; 1{times}10^{-3} /s\; and\; 1{times}10^{-4} /s$. A new energy based LCF life prediction model which can explain the effects of temperature, strain amplitude and strain rate on fatigue life was proposed and its excellency was verified by comparing with currently used models.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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