Since composite structures are widely used in structural engineering, delamination in such structures is an important issue of research. Delamination is one of a principal cause of failure in composites. In This study the electrical potential (EP) technique is applied to detect and locate delamination in basalt fiber reinforced polymer (FRP) laminate composite pipe by using electrical capacitance sensor (ECS). The proposed EP method is able to identify and localize hidden delamination inside composite layers without overlapping with other method data accumulated to achieve an overall identification of the delamination location/size in a composite, with high accuracy, easy and low-cost. Twelve electrodes are mounted on the outer surface of the pipe. Afterwards, the delamination is introduced into between the three layers (0º/90º/0º)s laminates pipe, split into twelve scenarios. The dielectric properties change in basalt FRP pipe is measured before and after delamination occurred using arrays of electrical contacts and the variation in capacitance values, capacitance change and node potential distribution are analyzed. Using these changes in electrical potential due to delamination, a finite element simulation model for delamination location/size detection is generated by ANSYS and MATLAB, which are combined to simulate sensor characteristic. Response surfaces method (RSM) are adopted as a tool for solving inverse problems to estimate delamination location/size from the measured electrical potential changes of all segments between electrodes. The results show good convergence between the finite element model (FEM) and estimated results. Also the results indicate that the proposed method successfully assesses the delamination location/size for basalt FRP laminate composite pipes. The illustrated results are in excellent agreement with the experimental results available in the literature, thus validating the accuracy and reliability of the proposed technique.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.15
no.4
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pp.1-12
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2011
Seismic fragility analysis has been developed to evaluate the seismic performance of existing nuclear power plants, but now its applicability has been extended to buildings and bridges. In general, the seismic fragility curves are evaluated from the nonlinear time-history analysis (THA) using many earthquake ground motions. Seismic fragility analysis using the nonlinear THA requires a time consuming process of structural modeling and analysis. To overcome this shortcoming of the nonlinear THA, simplified methods such as the displacement coefficient method (DCM) and the capacity spectrum method (CSM) are used for the seismic fragility analysis. In order to evaluate the accuracy of the seismic fragility curve calculated by the DCM and the CSM, the seismic fragility curves of a reinforced concrete shear wall structure calculated by the DCM and CSM are compared with those calculated by the nonlinear THA. In order to construct a numerical fragility curve, 190 artificially generated ground motions corresponding to the design spectrum and the methodology proposed by Shinozuka et al. are used.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.22
no.4
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pp.253-259
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2018
Structure behaviors resulting from an earthquake are experimentally simulated mainly through a shaking table test. As for large-scale structures, however, size effects over a miniature may make it difficult to assess actual behaviors properly. To address this problem, research on the hybrid simulation is being conducted actively. This method is to implement numerical analysis on framework members that affect the general behavior of the structure dominantly through an actual scale experiment and on the rest parts by applying the substructuring technique. However, existing studies on hybrid simulation focus mainly on Slow experimental methods, which are disadvantageous in that it is unable to assess behaviors close to the actual level if material properties change depending on the speed or the influence of inertial force is significant. The present study aims to establish a Real-time hybrid simulation system capable of excitation based on the actual time history and to verify its performance and applicability. The hybrid simulation system built up in this study utilizes the ATS Compensator system, CR integrator, etc. in order to make the target displacement the same with the measured displacement on the basis of MATLAB/Simulink. The target structure was a 2-span bridge and an RC pier to support it was produced as an experimental model in order for the shaking table test and Slow and Real-time hybrid simulations. Behaviors that result from the earthquake of El Centro were examined, and the results were analyzed comparatively. In comparison with the results of the shaking table test, the Real-time hybrid simulation produced more similar maximum displacement and vibration behaviors than the Slow hybrid simulation. Hence, it is thought that the Real-time hybrid simulation proposed in this study can be utilized usefully in seismic capacity assessment of structural systems such as RC pier that are highly non-linear and time-dependent.
Strengthening of existing old structures has traditionally been accomplished by using conventional materials and techniques, viz., externally bonded steel plates, steel or concrete jackets, etc. Alternatively, fibre reinforced polymer composite (FRPC) products started being used to overcome problems associated with conventional materials in the mid 1950s because of their favourable engineering properties. Effectiveness of FRPC materials has been demonstrated through extensive experimental research throughout the world in the last two decades. However there is a need to use refined analytical tools to simulate response of strengthened system. In this paper, an attempt has been made to develop a numerical model of strengthened reinforced concrete (RC) beams with FRPC laminates. Material models for RC beams strengthened with FRPC laminates are described and verified through a nonlinear finite element (FE) commercial code, with the help of available experimental data. Three dimensional (3D) FE analysis has been performed by assuming perfect bonding between concrete and FRPC laminate. A parametric study has also been performed to examine effects of various parameters like fibre type, stirrup's spacing, etc. on the strengthening system. Through numerical simulation, it has been shown that it is possible to predict accurately the flexural response of RC beams strengthened with FRPC laminates by selecting an appropriate material constitutive model. Comparisons are made between the available experimental results in literature and FE analysis results obtained by the present investigators using load-deflection and load-strain plots as well as ultimate load of the strengthened beams. Furthermore, evaluation of crack patterns from FE analysis and experimental failure modes are discussed at the end.
Gucunski, Nenad;Kee, Seong-Hoon;La, Hung;Basily, Basily;Maher, Ali
Structural Monitoring and Maintenance
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v.2
no.1
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pp.19-34
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2015
One of the main causes of a limited use of nondestructive evaluation (NDE) technologies in bridge deck assessment is the speed of data collection and analysis. The paper describes development and implementation of the RABIT (Robotics Assisted Bridge Inspection Tool) for data collection using multiple NDE technologies. The system is designed to characterize three most common deterioration types in concrete bridge decks: rebar corrosion, delamination, and concrete degradation. It implements four NDE technologies: electrical resistivity (ER), impact echo (IE), ground-penetrating radar (GPR), and ultrasonic surface waves (USW) method. The technologies are used in a complementary way to enhance the interpretation. In addition, the system utilizes advanced vision to complement traditional visual inspection. Finally, the RABIT collects data at a significantly higher speed than it is done using traditional NDE equipment. The robotic system is complemented by an advanced data interpretation. The associated platform for the enhanced interpretation of condition assessment in concrete bridge decks utilizes data integration, fusion, and deterioration and defect visualization. This paper concentrates on the validation and field implementation of two NDE technologies. The first one is IE used in the delamination detection and characterization, while the second one is the USW method used in the assessment of concrete quality. The validation of performance of the two methods was conducted on a 9 m long and 3.6 m wide fabricated bridge structure with numerous artificial defects embedded in the deck.
The main objective of this study is to evaluate the long-term performance of various concrete composites in natural marine environment prevailing in the Gulf region. Durability assessment studies of such nature are usually carried out under aggressive environments that constitute seawater, chloride and sulfate laden soils and wind, and groundwater conditions. These studies are very vital for sustainable development of marine and off shore reinforced concrete structures of industrial design such as petroleum installations. First round of testing and evaluation, which is presented in this paper, were performed by standard tests under laboratory conditions. Laboratory results presented in this paper will be corroborated with test outcome of ongoing three years field exposure conditions. The field study will include different parameters of investigation for high performance concrete including corrosion inhibitors, type of reinforcement, natural and industrial pozzolanic additives, water to cement ratio, water type, cover thickness, curing conditions, and concrete coatings. Like the laboratory specimens, samples in the field will be monitored for corrosion induced deterioration signs and for any signs of failureover initial period ofthree years. In this paper, laboratory results pertaining to microsilica (SF), ground granulated blast furnace slag (GGBS), epoxy coated rebars and calcium nitrite corrosion inhibitor are very conclusive. Results affirmed that the supplementary cementing materials such as GGBS and SF significantly impacted and enhanced concrete resistivity to chloride ions penetration and hence decrease the corrosion activities on steel bars protected by such concretes. As for epoxy coated rebars applications under high chloride laden conditions, results showed great concern to integrity of the epoxy coating layer on the bar and its stability. On the other hand corrosion inhibiting admixtures such as calcium nitrite proved to be more effective when used in combination with the pozzolanic additives such as GGBS and microsilica.
The use of post installed anchors with bond type has lately been increasing when it is necessary to repair, reinforce, or remodel structures. This method provides flexibility and simplicity for construction of structural members that require adhering or fixing. Meanwhile, strength evaluation of anchors with expansion type among post-installed anchors systems has nearly reached setting up stage like design code through continual experimental studies for the last ten years, but analyses or experimental studies on anchor system with bond type are not yet sufficient. Accordingly, the designers and builders of korea depend on foreign design codes since there are no exact domestic design code they could credit. In this study, the objectives are investigating the effects on pull-out strength of resin anchors embedded into plain concrete by pull-out experiment of resin anchors with variables such as anchor diameter, anchor interval, embedment depth and edge distance.
Lee, Do Hyung;Kim, Yong Il;Lee, Doo Ho;Jeon, Jeong Moon
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.21
no.4
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pp.403-411
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2009
In the present study, nonlinear earthquake analysis was carried out for a steel girder bridge that had been damaged by the 1995 Kobe earthquake. For such analysis, the use of hysteretic models describing flexure-axial and shear-axial interaction was suggested. The models were incorporated into a structural analysis program in terms of the joint elements representing hinge models, and then a simplified analysis scheme using the hinge models was employed for bridge piers. The analytical predictions of the flexure-axial interactive hinge model show a good correlation with those of the detailed fiber element model. In addition, the analytical predictions of the flexure-shear-axial interactive hinge model enable a displacement component to be separately captured. It is thus recognized that the present study can be a useful scheme for the healthy evaluation of the global displacement performance of piers subjected to earthquake excitation.
Microtunnelling is a technique applied to install a small-size tunnel in a soft cohesionless ground. In microtunnelling, a series of concrete tubular segments are pushed from a starting pit to power-line tunnel under a runway of JFK international airport at New York. During the microtunneling process, bentonite is jetted with very hyh pressure through a nozzle to advance disturbance in the subgrade caused by the pressurized bentonite in the aspects of subgrade stiffness. SASW measurements were performed on the runway above the center line of the shear wave velocity profiles. Besides the change of subgrade stiffness, the change of subgrade strength was also evaluated by the site-specific relationships between shear wave velocity and N value, which was determined by N values. The estimated N values gave a clue to the understanding of the change of subgrade strength.
Despite it has been mentioned that the successful restoration in landscape level was achieved in the Young-il soil erosion control project, quantitative evaluation of restored plant communities (Alnus firma as introduced species and Pinus thunbergii as native species) was hardly founded. Light availability, litter and woody debris cover, and forest structure and composition were determined for 500 m2 band-quadrat in three forest types. Abiotic factors of Q. serrata stands, as reference forest, and A. firma stands were similar but not for P. thunbergii stands. There were no significant difference on mean stem density (stems ha-1, H = 3.6, p = 0.162), and the mean basal area of each stand had marginal significance (m2 ha-1, H = 5.7, p = 0.058) among stands as total basal area was higher with the order of A. firma (21.4 m2 ha-1), P. thunbergii (19.8 m2 ha-1) and Q. serrata (16.2 m2 ha-1). Restoration of vegetation structure was more effective in fast-growing and N-fixing A. firma, as introduced species plantation. However, result of MRPP, NMS ordination and ISPAN for herbaceous layer, not for tree and shrub species composition, indicated that restoration of ground vegetation was likely influenced highly from local environment. Propagule availability from landscape context such as connectedness to natural vegetation and management practices in restored isolated stands are available explanations for restoration effects and gaps between restored plantations and secondary oak forest.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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