Rehabilitation and retrofitting of structures designed in accordance to standard design codes is an essential practice in structural engineering and design. For steel structures, one of the challenges is to strengthen the panel zone as well as its analysis in moment-resisting frames. In this research, investigations were undertaken to analyze the influence of the panel zone in the response of structural frames through a computational approach using ETABS software. Moment-resisting frames of six stories were studied in supposition of real panel zone, different values of rigid zone factor, different thickness of double plates, and both double plates and rigid zone factor together. The frames were analyzed, designed and validated in accordance to Iranian steel building code. The results of drift values for six stories building models were plotted. After verifying and comparing the results, the findings showed that the rigidity lead to reduction in drifts of frames and also as a result, lower rigidity will be used for high rise building and higher rigidity will be used for low rise building. In frames with story drifts more than the permitted rate, where the frames are considered as the weaker panel zone area, the story drifts can be limited by strengthening the panel zone with double plates. It should be noted that higher thickness of double plates and higher rigidity of panel zone will result in enhancement of the non-linear deformation rates in beam elements. The resulting deformations of the panel zone due to this modification can have significant influence on the elastic and inelastic behavior of the frames.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.53
no.6
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pp.447-455
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2016
Precise propulsion shafting alignment of ships is very important to prevent damage of its support bearings due to excessive reaction forces caused by hull deflection, forces acted on propeller and crankshaft, and so forth. In this paper, a new iterative shafting alignment calculation procedure considering the interaction between shaft deflection and oil film pressure of Sterntube Journal Bearing (SJB) bush with single or multiple slopes is proposed. The procedure is based on a pressure analysis to evaluate distributed equivalent support stiffness of SJB by solving Reynolds equation and a deflection analysis of shafting system by a finite element method based on Timoshenko beam theory. SJB is approximated with multi-point biaxial elastic supports equally distributed to its length. Their initial stiffness values are estimated from dynamic reaction force calculated by assuming SJB as single rigid support. Then, the shaft deflection and the support stiffness of SJB are sequentially and iteratively calculated by applying a criteria on deflection variation between sequential calculation results. To demonstrate validity and applicability of the proposed procedure for optimal slope design of SJB, numerical analysis results for a shafting system are described.
Hidayat, Banu A.;Hu, Hsuan-Teh;Hsiao, Fu-Pei;Han, Ay Lie;Sosa, Lisha;Chan, Li-Yin;Haryanto, Yanuar
Computers and Concrete
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v.27
no.5
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pp.457-472
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2021
Reinforced concrete (RC) buildings in Taiwan have suffered failure from strong earthquakes, which was magnified by the non-ductile detailing frames. Inadequate reinforcement as a consequence of the design philosophy prior to the introduction of current standards resulted in severe damage in the column and beam-column joint (BCJ). This study establishes a finite element analysis (FEA) of the non-ductile detailing RC column, BCJ, and three-story building that was previously tested through a tri-axial shaking table test. The results were then validated to laboratory specimens having the exact same dimensions and properties. FEA simulation integrates the concrete damage plasticity model and the elastic-perfectly plastic model for steel. The load-displacement responses of the column and BCJ specimens obtained from FEA were in a reasonable agreement with the experimental curves. The resulting initial stiffness and maximum base shear were found to be a close approximation to the experimental results. Also, the findings of a dynamic analysis of the three-story building showed that the time-history data of acceleration and displacement correlated well with the shaking table test results. This indicates the FEA implementation can be effectively used to predict the RC frame performance and failure mode under seismic loads.
To fundamentally solve the problem of deterioration of concrete structures, it has been researched that the high durable concrete structure reinforced with the FRP rebar can be one of major solution to the newly-developed concrete structure. FRP rebar has lots of advantages such as non-corrosive, high performance and light weight against the conventional steel rebar. Among these kinds of FRP rebars, GFRP rebar has usually been considered as the best reinforcement because of its economic point of view. Even though the material capacity of the GFRP rebar was already investigated, there are some problems such as low modulus of elastic that will be cause for degrade of the serviceability of flexural concrete member reinforced with the GFRP rebar. Thus, the deflection characteristics of the GFRP rebar reinforced concrete structure should be considered then investigated. In this study, ACI 440 guideline (2003), ISIS Canada Design Manual (2001) and Toutanji et al. (2000) was considered for predicting the moment of inertia of the concrete beam reinforced with the GFRP rebar. And it was also evaluated that load-deflection relationship had a good accordance with the test and analysis result. In the result of this study, it could be estimated that the load-deflection relationship using the suggested equation of moment of inertia in this study indicated better accordance with the test result than that of the others until failure.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.14
no.11
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pp.5939-5946
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2013
The bridge approach slabs (BAS) to provide a transitional roadway between a roadway pavement and a bridge structure have not performed adequately due to various factors. The current Korean Roadway Design Guidelines treat the BAS as a simply supported beam with 70% of the span length and do not consider settlement and void development underneath the slab. To investigate the effect of soil settlements on the bending moment of BAS, a beam on elastic support (BAS-ES) was used in the present study. The parameters used in this study were span length, washout length, washout location, and soil modulus. It was shown from the parametric study that washout regions closer to the midspan exhibit maximum moment in the slab. Since voids under the BAS have typically been observed to be closer to bridge abutments, the springs from the abutment were removed to simulate settlement and void development in the model. The design moments based on AASHTO LRFD Bridge Design Specifications were compared to those of Korean Standard Specifications for Highway Bridge and Design Trucks for Highway Bridges. Even if the design moment from BAS-ES was used to incorporate the effect of the potential washout, significant savings could still be achieved compared to the current BAS design.
Kim, Kang Seok;Nah, Hwan Seon;Kim, Kang Sik;Lee, Hyeon Ju;Lee, Kang Min
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.15
no.2
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pp.61-69
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2011
Fiber Reinforced Plastic (FRP) sheets have been widely used to retrofit and rehabilitate RC structures, while in case of retrofitting steel structures, there are no codes and researches. It stems from configuration of member and characteristics of bonding behavior. This study focused on the static behavior of steel beams reinforcement by AFRP sheets. The main objective of the experimental programme was the evaluation of the force transfer mechanism, the increment of the beam load carrying capacity and the bending stiffness. A bending test was conducted on a H-shaped steel beam, with aramid FRP sheets bonded to its flanges. The mid-span deflection and the strain from three points along AFRP sheets were recorded Test results exhibit that the increment of the load-carrying capacity with reference to a mid-span deflection level of 15 mm(1/125mm of the clear span) was equal to 9.4% and for the two layers case, an elastic stiffness increment is slightly higher than one layer case.
Kim, Woo-Chul;Bae, Sung-Whan;Kim, Sam-Jin;Kim, Chul-Sung;Kim, Kwang-Joo;Yoon, Jung-Bum;Jung, Myung-Hwa
Journal of the Korean Magnetics Society
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v.17
no.2
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pp.81-85
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2007
MnTe layers of high crystalline quality were successfully grown on Si(100) : B and Si(111) substrates by molecular beam epitaxy (MBE). Under tellurium-rich condition and the substrate temperature around $400^{\circ}C$, a layer thickness of $700{\AA}$ could be easily obtained with the growth rate of $1.1 {\AA}/s$. We investigated the structural, magnetic and transport properties of MnTe layers by using x-ray diffraction (XRD), superconducting quantum interference device (SQUID) magnetometry, and physical properties measurement system (PPMS). Characterization of MnTe layers on Si(100) : B and Si(111) substrates by XRD revealed a hexagonal structure of polycrystals with lattice parameters, ${\alpha}=4.143{\pm}0.001{\AA}\;and\;c=6.707{\pm}0.001{\AA}$. Investigation of magnetic and transport properties of MnTe films showed anomalies unlike antiferromagnetic powder MnTe. The temperature dependence of the magnetization data taken in zero-field-tooling (ZFC) and field-cooling (FC) conditions indicates three magnetic transitions at around 21, 49, and 210 K as well as the great irreversibility between ZFC and FC magnetization in the films. These anomalies are attributable to a magnetic-elastic coupling in the films. Magnetization measurements indicate ferromagnetic behaviour with hysteresis loops at 5 and 300 K for MnTe polycrystalline film. The coercivity ($H_c$) values at 5 and 300 K are 55 and 44 Oe, respectively. In electro-transport measurements, the temperature dependence of resistivity revealed a noticeable semiconducting behaviours and showed conduction via Mott variable range hopping at low temperatures.
Unreinforced masonry buildings represent a significant portion of the existing and historical buildings around the world. Recent earthquakes have shown the need for seismic retrofitting for these types of buildings. Various types of retrofitting materials (i.e., shotcrete, ECC and Fiber Reinforced Polymer sheets (FRPs)) for unreinforced masonry buildings (URM) have been developed. Engineers prefer to use FRPs, because these materials enhance the shear strength of the wall without expansion of wall sectional area and adding weight to the total structure. However, the complexity of the mechanical behavior of the masonry wall and the lack of experimental data from walls retrofitted by FRPs may cause problems for engineers to determine an appropriate retrofitting level. This paper investigate in-plane behavior of URM and retrofitted masonry walls using two different types of FRP materials to determine and provide information for the retrofitting effect of FRPs on masonry shear walls. Specimens were designed to idealize the wall of a low-rise apartment which was built in 1970s in Korea with no seismic reinforcements with an aspect ratio of 1. Retrofitting materials were carbon FRP and Hybrid sheets which have different elastic modulus and ultimate strain capacities. Consequently, this study evaluated the structural capacity of masonry shear walls and the retrofitting effect of an FRP sheet for in-plane behavior. Also, the results were compared to the results obtained from the evaluation method for a reinforced concrete beam retrofitted with FRPs.
In order to substitute FRP bar for steel bar in new structures, it is necessary to establish a reliable design code. But relatively little research has been conducted on the material in Korea. So, a total of 22 beam specimens (18 GFRP reinforced concrete and 4 conventional steel reinforced concrete) were constructed and tested. In the first phase of the experiment, it was carried out to observe flexural behavior, and collect deflection and crack data. In order to eliminate of the uncertainty by the shear reinforcements and induce flexural failure mode, any stirrup were not used and only shear span-depth ratio were adjusted. However, almost beams were broken by shear and the ACI 440.1R, CSA S806, which were used to design test beams, showed considerable deviation between prediction and test results of shear strengths. Therefore in the second phase of the study, shear failure modes and behavior were observed. A standard specimen had dimensions of 3,300 mm long ${\times}$ 800 mm wide ${\times}$ 200 mm effective depth. Clear span and shear span were 2,800 mm, 1,200 mm respectively. Control shear span-depth ratio was 6.0. Four-point bending test over simple support was conducted. Variables of the specimens were concrete compressive strength, type and elastic modulus of reinforcement, shear span-depth ratio, effective reinforcement ratio, the effect of bundle placing method and cover thickness.
A single plate connection(SPC) consists of a plate welded to the columns and bolts connected to the beam web. The SPC is widely used for a simple shear connection of steel structure because it is easy-to-fabricated, easy-to-installed and economical. The conventional SPC is used for 2 to 12 bolts in a single vertical row. It is designed to limit the plate thickness by bolt diameter to obtain flexible and ductile connections. The design strength for eccentric shear shall be the lesser of the shear strength of bolts or bearing strength of plate and when the design strength is decided by edge distance failure, the results can be very conservative. Although the research on special solution for 'weak-plate/strong-bolt' model with 2 to 4 bolts has been conducted by L. S. Muir, and W. A. Thonton, 2004, study on generalized design procedures did not conduct. This study proposed design procedure for evaluation of the design strength of eccentric shear bolt groups on a single plate connection based on the actual edge distance and the direction of bolt reaction forces by using elastic vector method(EVM) and instantaneous center of rotation method(ICM).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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