Haeri, Hadi;Sarfarazi, Vahab;Zhu, Zheming;Moradizadeh, Masih
Computers and Concrete
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v.22
no.4
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pp.373-381
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2018
Hollow center cracked disc (HCCD) in Brazilian test was modelled numerically to study the crack propagation in the pre-cracked disc. The pre-existing edge cracks in the disc models were considered to investigate the crack propagation and coalescence paths within the modelled samples. The effect of particle size on the hollow center cracked disc (HCCD) in Brazilian test were considered too. The results shows that Failure pattern is constant by increasing the ball diameter. Tensile cracks are dominant mode of failure. These crack initiates from notch tip, propagate parallel to loading axis and coalescence with upper model boundary. Number of cracks increase by decreasing the ball diameter. Also, tensile fracture toughness was decreased with increasing the particle size. In this research, it is tried to improve the understanding of the crack propagation and crack coalescence phenomena in brittle materials which is of paramount importance in the stability analyses of rock and concrete structures, such as the underground openings, rock slopes and tunnel construction.
Memarzadeh, Parham;Mousavian, Sayedmohammad;Ghehi, Mohammad Hosseini;Zirakian, Tadeh
Steel and Composite Structures
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v.35
no.2
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pp.215-235
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2020
Cracks and defects may occur anywhere in a plate under tension. Cracks can affect the buckling stability performance and even the failure mode of the plate. A search of the literature reveals that the reported research has mostly focused on the study of plates with central and small cracks. Considering the effectiveness of cracks on the buckling behavior of plates, this study intends to investigate the effects of some key parameters, i.e., crack size and location as well as the plate aspect ratio and support conditions, on the buckling behavior, stress intensity factor (SIF), and the failure mode (buckling or fracture) in cracked plates under tension. To this end, a sophisticated mathematical code was developed using MATLAB in the frame-work of extended finite element method (XFEM) in order to analyze the buckling stability and collapse of numerous plate models. The results and findings of this research endeavor show that, in addition to the plate aspect ratio and support conditions, careful consideration of the crack location and size can be quite effective in buckling behavior assessment and failure mode prediction as well as SIF evaluation of the cracked plates subjected to tensile loading.
To study the eccentric compression behavior of ultra-high performance fiber reinforced concrete (UHPFRC) columns, six UHPFRC columns and one high-strength concrete (HSC) column were tested. Variation parameters include load eccentricity, volume of steel fibers and stirrup ratio. The crack pattern, failure mode, bearing capacity, and deformation of the specimens were studied. The results showed that the UHPFRC columns had different failure modes. The large eccentric compression failure mode was the longitudinal tensile reinforcements yielded and many horizontal cracks appeared in the tension zone. The small eccentric compression failure mode was the longitudinal compressive reinforcements yielded and vertical cracks appeared in the compressive zone. Because of the bridging effect of steel fibers, the number of cracks significantly increased, and the width of cracks decreased. The load-deflection curves of the UHPFRC columns showed gradually descending without sudden dropping, indicating that the specimens had better deformation. The finite element (FE) analysis was performed to stimulate the damage process of the specimens with monotonic loading. The concrete damaged plasticity (CDP) model was adopted to characterize the behaviour of UHPFRC. The contribution of the UHPFRC tensile strength was considered in the bearing capacity, and the theoretical calculation formulas were derived. The theoretical calculation results were consistent with the test results. This research can provide the experimental and theoretical basis for UHPFRC columns in engineering applications.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1992.10a
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pp.173-178
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1992
Ficticious Crack Model(FCM) is one of the Nonlinear Analysis Method which is presented strictly strain softening phenomena of concrete in the fracture zone. As no stress singularities occur, it is not necessary to use special crack tip elements for this analysis. A special feature of the used method is that it explains not only the growth of existing cracks, but also the formation of new crack, as it is assumed that cracks start forming when the tensile stress reaches ft, i, e the same criterion is used for formation and propagation of cracks.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1991.10a
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pp.113-118
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1991
Fictitious Crack Model(FCM) is one of the Nonlinear Analysis Method which is presented strictly strain softening phenomena of concrete in the fracture zone. As no stress singularities occur, it is not necessary to use special crack tip elements for this analysis. A special feature of the used method is that it explains not only the growth of existing cracks, but aslo the formation of new crack, as it is assumed that cracks start forming when the tensile stress reaches ft, i.e., the same criterion is used for formation and propagation of cracks.
Finite element analysis is performed on the subsurface crack propagation in brittle materials due to sliding contact. The sliding contact is simulated by a rigid asperity moving across the surface of an elastic half-surface containing single and multiple cracks. The single crack, coplanar cracks and parallel cracks are modeled to investigate the interaction effects on the crack growth in contact fatigue. The crack location is fixed and the friction coefficients between asperity and half-space are varied to analyze the effect of surface friction on stress intensity factor for horizontal cracks. The crack propagation direction is predicted based on the maximum range of shear and tensile stress intensity factors. With a coplanar crack, the stress intensity factor was increased. However, with a parallel crack, the stress intensity factor was decreased. These results indicate that the interaction of a coplanar crack increases fatigue crack propagation, whereas that of a parallel crack decreases it.
Mohamad, Hisham;Tee, Bun Pin;Chong, Mun Fai;Lee, Siew Cheng;Chaiyasarn, Krisada
Smart Structures and Systems
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v.29
no.2
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pp.267-278
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2022
Pre-stressed concrete circular spun piles are widely used in various infrastructure projects around the world and offer an economical deep foundation system with consistent and superior quality compared to cast in-situ and other concrete piles. Conventional methods for measuring the lateral response of piles have been limited to conventional instrumentation, such as electrical based gauges and pressure transducers. The problem with existing technology is that the sensors are not able to assist in recording the lateral stiffness changes of the pile which varies along the length depending on the distribution of the flexural moments and appearance of tensile cracks. This paper describes a full-scale bending test of a 1-m diameter spun pile of 30 m long and instrumented using advanced fibre optic distributed sensor, known as Brillouin Optical Time Domain Analysis (BOTDA). Optical fibre sensors were embedded inside the concrete during the manufacturing stage and attached on the concrete surface in order to measure the pile's full-length flexural behaviour under the prescribed serviceability and ultimate limit state. The relationship between moments-deflections and bending moments-curvatures are examined with respect to the lateral forces. Tensile cracks were measured and compared with the peak strains observed from BOTDA data which corroborated very well. By analysing the moment-curvature response of the pile, the structure can be represented by two bending stiffness parameters, namely the pre-yield (EI) and post-yield (EIcr), where the cracks reduce the stiffness property by 89%. The pile deflection profile can be attained from optical fibre data through closed-form solutions, which generally matched with the displacements recorded by Linear Voltage Displacement Transducers (LVDTs).
Horizontal cracks at the mid-depth of concrete slabs were observed at a section of the continuously reinforced concrete pavement(CRCP) structures on the Korea Highway Corporation's Test Road. To investigate the existence and the extent of horizontal cracks in the concrete slab, a number of cores were taken from the section of CRCP. To identify the causes of horizontal cracks, numerical analyses were conducted. Several variables relative to design, material, and environment were considered in the studies to evaluate possible causes of horizontal cracking. A numerical model of CRCP was developed using the finite element discretization, and the shear and normal tensile stress distributions in CRCP were investigated with the model. Numerical analysis results show that the maximum shear and normal tensile stresses develop near the depth of steel bars at transverse cracks. If those maximum stresses reach the strength of concrete, horizontal cracks occur. The maximum stresses become higher as the environmental loads, coefficient of thermal expansion of concrete, and elastic modulus of concrete increase.
The cracks are developed in reinforced concrete(RC) beams at the early stage of service load because of the relatively small tensile strength of concrete. The structural strength and stiffness are decreased by reduction of tensile resistance capacity of concrete due to the developed cracks. Using the fiber reinforced concrete that is increased the flexural strength and tensile strength at tensile part can enhance the strength and stiffness of concrete structures and decrease the tensile flexural cracks and deflections. Therefore, the RC beams used of the fiber reinforced concrete at. tensile part ensure the safety and serviceability of the concrete structures. In this work, analytical model of a dual concrete beams composed of the normal strength concrete at compression part and the high tension strength concrete at tensile part is developed by using the equilibrium conditions of forces and compatibility conditions of strains. Three groups of test beams that are formed of one reinforced concrete beam and two dual concrete beams for each steel reinforcement ratio are tested to examine the flexural behavior of dual concrete beams. The comparative study of total nine test beams is shown that the ultimate load of a dual concrete beams relative to the RC beams is increased in approximately 30%. In addition, the flexural rigidity, as used here, referred to the slope of load-deflection curves is increased and the deflection is decreased.
Haeri, Hadi;Sarfarazi, Vahab;Zhu, Zheming;Marji, Mohammad Fatehi
Smart Structures and Systems
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v.22
no.5
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pp.611-620
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2018
In this research the effect of bedding layer angle and bedding layer thickness on the shear failure mechanism of concrete has been investigated using PFC3D. For this purpose, firstly calibration of PFC3d was performed using Brazilian tensile strength. Secondly shear test was performed on the bedding layer. Thickness of layers were 5 mm, 10 mm and 20 mm. in each thickness layer, layer angles changes from $0^{\circ}$ to $90^{\circ}$ with increment of $25^{\circ}$. Totally 15 model were simulated and tested by loading rate of 0.016 mm/s. The results shows that when layer angle is less than $50^{\circ}$, tensile cracks initiates between the layers and propagate till coalesce with model boundary. Its trace is too high. With increasing the layer angle, less layer mobilize in failure process. Also the failure trace is very short. It's to be note that number of cracks decrease with increasing the layer thickness. The minimum shear test strength was occurred when layer angle is more than $50^{\circ}$. The maximum value occurred in $0^{\circ}$. Also, the shear test tensile strength was increased by increasing the layer thickness.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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