DDARF (Discontinuous Deformation Analysis for Rock Failure) is a numerical algorithm for simulating jointed rock masses' discontinuous deformation. While its reinforcement simulation is only limited to end-anchorage bolt, which is assumed to be a linear spring simply. Here, several new reinforcement modes in DDARF are proposed, including lining reinforcement, full-length anchorage bolt and equivalent reinforcement. In the numerical simulation, lining part is assigned higher mechanical strength than surrounding rock masses, it may include multiple virtual joints or not, depending on projects. There must be no embedding or stretching between lining blocks and surrounding blocks. To realize simulation of the full-length anchorage bolt, at every discontinuity passed through the bolt, a set of normal and tangential spring needs to be added along the bolt's axial and tangential direction. Thus, bolt's axial force, shearing force and full-length anchorage effect are all realized synchronously. And, failure criterions of anchorage effect are established for different failure modes. In the meantime, from the perspective of improving surrounding rock masses' overall strength, a new equivalent and tentative simulation method is proposed, it can save calculation storage and improve efficiency. Along the text, simulation algorithms and applications of these new reinforcement modes in DDARF are given.
Seo, Soo-Yeon;Lee, Li-Hyung;Chin, Se-Ok;Choi, Yun-Chul
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.7
no.4
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pp.225-233
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2003
Recently, the concern for displacement-based design has been increased as a performance based design method in which the deformation capacity of structure becomes so important. In this paper, a process is presented to accurately evaluate the deformation capacity of multistory RC frame structure. In the calculation of drift of frame, the deformation of beam and column as well as the deformation of anchorage and joint are considered. From the comparison between previous test and calculation results, the usefulness of the process is verified. The proposed process is also applied to the multiple story RC frame buildings(5, 10, 15 stories) designed to have strong column-weak beam. The results showed that the deformation capacity of the buildings could be not properly evaluated when deformations of anchorage and joint were ignored.
Carbon fiber reinforced polymer (CFRP) cable has good mechanical properties and corrosion resistance. However, the anchorage of CFRP cable is a big issue due to the anisotropic property of CFRP material. In this article, a high-efficient bonding anchorage with novel configuration is developed for CFRP cables. The acoustic emission (AE) technique is employed to evaluate the performance of anchorage in the fatigue test and post-fatigue ultimate bearing capacity test. The obtained AE signals are analyzed by using a combination of unsupervised K-means clustering and supervised K-nearest neighbor classification (K-NN) for quantifying the performance of the anchorage and damage evolutions. An AE feature vector (including both frequency and energy characteristics of AE signal) for clustering analysis is proposed and the under-sampling approaches are employed to regress the influence of the imbalanced classes distribution in AE dataset for improving clustering quality. The results indicate that four classes exist in AE dataset, which correspond to the shear deformation of potting compound, matrix cracking, fiber-matrix debonding and fiber fracture in CFRP bars. The AE intensity released by the deformation of potting compound is very slight during the whole loading process and no obvious premature damage observed in CFRP bars aroused by anchorage effect at relative low stress level, indicating the anchorage configuration in this study is reliable.
In order to explore the stable anchoring conditions of coal side under the mining disturbance of soft section coal pillar in Wangcun Coal Mine of Chenghe Mining Area, the distribution model of the anchoring support pressure at the coal pillar side was established, using the strain-softening characteristics of the coal to study the distribution law of anchoring coal side support pressure. The analytical solution for the reinforcement anchorage stress in the coal pillar side was derived with the inelastic state mechanical model. The results show that the deformation angle of the roadway side and roof increases with the roof subsidence due to the mining influence at the adjacent working face, the plastic deformation zone extends to the depth of the coal side, and the increase of anchorage stress can effectively control the roof subsidence and further deterioration of plastic zone. The roadway height and the peak support pressure have a certain influence on the anchorage stress, the required anchorage stress of the coal side rises with the roadway height and the peak support pressure. The required anchorage stress of the coal pillar side decreases as the cohesion between the coal seam and the roof and floor and the anchor length increases. Then, applied the research result to Wangcun coal mine in Chenghe mining area, the design of anchor cable reinforcement support was proposed for the section of coal pillars side that has been anchored and deformed, which achieved great results and effectively controlled the convergence and deformation of the side, providing a safety guarantee for the roadway excavation and mining.
Seo, Soo-yeon;Choi, Ki-bong;Kwon, Young-sun;Lee, Kang-seok
International Journal of Concrete Structures and Materials
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v.10
no.2
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pp.149-161
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2016
This paper presents an experimental work to study the flexural strength of reinforced concrete (RC) beams strengthened by partially de-bonded near surface-mounted (NSM) fiber reinforced polymer (FRP) strip with various de-bonded length. Especially, considering high anchorage capacity at end of a FRP strip, the effect of de-bonded region at a central part was investigated. In order to check the improvement of strength or deformation capacity when the bonded surface area only increased without changing the FRP area, single and triple lines of FRP were planned. In addition, the flexural strength of the RC member strengthened by a partially de-bonded NSM FRP strip was evaluated by using the existing researchers' strength equation to predict the flexural strength after retrofit. From the study, it was found that where de-bonded region exists in the central part of a flexural member, the deformation capacity of the member is expected to be improved, because FRP strain is not to be concentrated on the center but to be extended uniformly in the de-bonded region. Where NSM FRP strips are distributed in triple lines, a relatively high strength can be exerted due to the increase of bond strength in the anchorage.
In order to reduce deformation of roadway floor heave in deep underground soft rockmass, four support design patterns were analyzed using the Fast Lagrangian Analysis of Continua (FLAC)3D, including the traditional bolting (Design 1), the bolting with the backbreak in floor (Design 2), the full anchorage bolting with the backbreak in floor (Design 3) and the full anchorage bolting with the bolt-grouting backbreak in floor (Design 4). Results show that the design pattern 4, the full anchorage bolting with the bolt-grouting backbreak in floor, was the best one to reduce the deformation and failure of the roadway, the floor deformation was reduced at 88.38% than the design 1, and these parameters, maximum vertical stress, maximum horizontal displacement and maximum horizontal stress, were greater than 1.69%, 5.96% and 9.97%. However, it was perfectly acceptable with the floor heave results. The optimized design pattern 4 provided a meaningful and reliable support for the roadway in deep underground coal mine.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2008.04a
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pp.361-364
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2008
This study was performed to estimate the anchorage behavior for Bi Prestressed Concrete Girder(Bicon girder) which could introduce effectively prestressed forces into concrete girders. A bicon girder is manufactured by means of introducing pure bending moment that prestress simultaneously the compressive member(steel bar) and the tensile member(steel tendon). Therefore, the steel bar and the steel tendon must be unified in both ends and compressive and tensile force be offset. Anchorage dimension of 6 test specimens was designed under PTI specification which defined maximum stress and deformation to estimate structural behavior. Test results showed that the stress and the deformation of anchorage were within limits if the steel bar behaviored elastically.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2000.10a
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pp.121-126
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2000
The attaching method of different types of structure and explanation of stress transfer mechanism are at important issue as beam having definitive factor such as the anchorage of RC main bar, the stress transfer of anchorage-end S member, RC member-anchorage, anchorage-end S member in the composite beam of S and RC member. In this study, the structural properties of composite beam according to attaching method of main bar about end RC-middle S beam were investigated in order to use them as fundamental data for the development of composite structure member. Throughout a series of study, it was shown that the proof stress of main bar - flange welding specimen is the highest and there is no difference between the deformation-properties according to attaching method of main bar.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.25
no.6_3
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pp.1165-1171
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2022
In this paper, the results of an experimental study were presented by measuring and comparing the flexural strength and deformation on the carbon fiber sheet strength reinforced concrete beam considering end anchorage effect. For this purpose, total six specimens of 100×100×600mm size were prepared and tested according to the KDS 14 20 20. The specimens were categorized in three cases as reference beams without strengthening, beams carbon fiber strengthened but not anchored and beams carbon fiber strengthened also anchored. Experimental results showed that the end anchorage contributed to increase the flexural strength about 42% greater than that of carbon fiber sheets alone, and the number and width of cracks were relatively increased. The results support a considerable effects of end anchorage for carbon fiber strengthened reinforced concrete beams in enhancing the flexural performance. Further studies are needed in durability and long term behavior of carbon fiber sheet strengthened reinforced concrete beams.
The main goal of this study was to develop a convenient strengthening technique for retrofitting of reinforced concrete members. For this purpose a new retrofitting material so-called prefabricated-HSPRCC (high performance steel plate reinforced cementitious composite) panel was developed by using high performance concrete and perforated steel plate. Prefabricated-HSPRCC composes advantages of steel and high performance concrete. The prefabricated-HSPRCC panels were either only bonded on the specimens using epoxy mortar or anchored to the specimen by steel bolts as well as bonding. Effect of different variations such as prefabricated-HSPRCC panel thicknesses, steel plate thicknesses, puncture orientation of perforated steel plate, existence of anchorage etc. were studied through a simple experimental work. The behaviour of the specimens under vertical point load was also studied by using simple mechanics. The retrofitted specimens were found to exhibit much better performance both in terms of strength and deformation capability. The anchorage application was found to positively affect this improved performance. Furthermore, as a result of the tests the best parameters of prefabricated-HSPRCC plate for improving strength and deformation capacities were determined.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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