Daniel V.C. Teles;Rafael N. Cunha;Ricardo A. Picon;David L.N.F. Amorim;Yongtao Bai;Sergio P.B. Proenca;Julio Florez-Lopez
Structural Engineering and Mechanics
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v.88
no.5
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pp.451-462
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2023
Lumped Damage Mechanics (LDM) is a theory proposed in the late eighties, which assumes that structural collapse may be analyzed as a two-phase phenomenon. In the first (pre-localization) stage, energy dissipation is a continuous process and it may be modelled by means of the classic versions of the theory of plasticity or Continuum Damage Mechanics (CDM). The second, post-localization, phase can be modelled assuming that energy dissipation is lumped in zones of zero volume: inelastic hinges, hinge lines or localization surfaces. This paper proposes a new LDM formulation for cracking in concrete structures in tension. It also describes its numerical implementation in conventional finite element programs. The results of three numerical simulations of experimental tests reported in the literature are presented. They correspond to plain and fiber-reinforced concrete specimens. A fourth simulation describes also the experimental results of a new test using the digital image correlation technique. These numerical simulations are also compared with the ones obtained using conventional Cohesive Fracture Mechanics (CFM). It is then shown that LDM conserves the advantages of both, CDM and CFM, while overcoming their drawbacks.
Kim, Ji Moon;Lee, Hwa Hyung;Kwon, Ki Won;Song, Ho Kyong
Journal of Korean Society of Forest Science
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v.46
no.1
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pp.1-9
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1980
This study was carried out to examine the substitution possibility into fiber pot instead of Jiffy pot for the good transplanting. Fiber pot was made of fiber, wood waste particle, and bark powder (10% of the particle weight) and also latex was added into the furnish as a binder. The pots were sprayed with just enough urea solution to prevent nitrogen deficiency of pot media coming from the breakdown of wood fiber in the pot wan during the plant growing. The utility of fiber pot was compared with that of Jiffy pot in the service test of two tree species under a green-house condition. The results obtained can be summarized as follows ; 1. Fiber pot made of 30% wood fiber+70% particle including 10% of bark powder, and 3%-latex has shown a good results like that of Jiffy pot in the sp. gr., tear factor and burst factor. For water absorption, fiber pot made of 50% fiber+50% particle, and 3%-latex got the best result. In the consideration of the above physical and mechanical properties of the fiber pot for good root penetration through the pot wall and facile handling, fiber pot made of 30% fiber+70% particle, and 3%-latex may be seemed to be good. 2. There were no harms in sapling growth in fiber pot as well as in Jiffy pot. The root penetration ability through the fiber pot was slightly inferior to that of Jiffy pot, and yet the pot damage through transportation seemed to be slighter in fiber pot than in Jiffy pot.
Improving the earthquake resistance of buildings through seismic retrofitting using steel braces can result in brittle failure at the connection between the brace and the building, as well as buckling failure of the braces. This paper proposes a new seismic retrofit methodology combined with glass fiber sheet (GFS) and non-compression X-brace system using carbon fiber (CFXB) for reinforced concrete buildings damaged in earthquakes. The GFS is used to improve the ductility of columns damaged in earthquake. The CFXB consists of carbon fiber bracing and anchors, to replace the conventional steel bracing and bolt connection. This paper reports the seismic resistance of a reinforced concrete frame strengthened using the GFS-CFXB system. Cyclic loading tests were carried out, and the hysteresis of the lateral load-drift relations as well as ductility capacities were investigated. Carbon fiber is less rigid than the conventional materials used for seismic retrofitting, resulting in some significant advantages: the strength of the structure increased markedly with the use of CF X-bracing, and no buckling failure of the bracing was observed.
The Application of Steel Fiber Shotcrete in tunneling construction has become part of tunneling practice at least since the 1970s because of its high bending and tensile properties. Over the past 3 decades, researcher from all over the world have been significantly developing the associated technologies for improved performance of SFRS. But still it has some major drawbacks in terms of durability, damage of pumping hose, wastage due to rebound concrete, corrosion and it costs high. To overcome this situation researcher has to look for some alternative material. Therefore, this part study deals with the three types of fiber in order to find good alternative for steel fiber. Polyamide and Polypropylene fiber were used in this study with 0.6, 0.5% mixing ratio. To evaluate its fresh and harden properties air content, slump, compressive, split tensile and bending strength were measured. After comparing the results of all three types of fiber reinforced concrete with its different mixing proportion this study propose that polyamide fiber with addition ratio of 0.6 % for field use.
Karayannis, Chris G.;Voutetaki, Maristella E.;Chalioris, Constantin E.;Providakis, Costas P.;Angeli, Georgia M.
Smart Structures and Systems
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v.15
no.4
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pp.997-1018
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2015
Structural health monitoring along with damage detection and assessment of its severity level in non-accessible reinforced concrete members using piezoelectric materials becomes essential since engineers often face the problem of detecting hidden damage. In this study, the potential of the detection of flexural damage state in the lower part of the mid-span area of a simply supported reinforced concrete beam using piezoelectric sensors is analytically investigated. Two common severity levels of flexural damage are examined: (i) cracking of concrete that extends from the external lower fiber of concrete up to the steel reinforcement and (ii) yielding of reinforcing bars that occurs for higher levels of bending moment and after the flexural cracking. The purpose of this investigation is to apply finite element modeling using admittance based signature data to analyze its accuracy and to check the potential use of this technique to monitor structural damage in real-time. It has been indicated that damage detection capability greatly depends on the frequency selection rather than on the level of the harmonic excitation loading. This way, the excitation loading sequence can have a level low enough that the technique may be considered as applicable and effective for real structures. Further, it is concluded that the closest applied piezoelectric sensor to the flexural damage demonstrates higher overall sensitivity to structural damage in the entire frequency band for both damage states with respect to the other used sensors. However, the observed sensitivity of the other sensors becomes comparatively high in the peak values of the root mean square deviation index.
In this study, standoff detonation tests and static beam tests on $160{\times}290{\times}2200mm$ RC beams were conducted to investigate the effect of local damage on the flexural strength and ductility index. And also, blast resistance of RC beams strengthened with steel fiber and FRP sheet were evaluated by these tests. The standoff detonation tests were performed with charge weight of 1kg and standoff distance of 0.1m. After the tests, crater diameters and loss weights of specimens were measured to evaluate the local damage of specimens. Flexural strength and ductility index were measured by conducting the static beam tests on the damaged and undamaged specimens. As a test results, normal concrete specimen(NC) showed relatively large crater and spall diameters that caused weight loss of 23.5kg as a local damage. Whereas, steel fiber reinforced concrete specimen(SFRC) and FRP sheet retrofitted specimens(NC-F, NC-FS) showed higher blast resistance than NC by reducing crater size and weight loss. Flexural strength and ductility index were decreased in case of local damaged specimens by detonation. Especially, large decrease of flexural strength was shown in NC as compared with intact specimen and brittle failure was occurred due to buckling of compressive reinforcement. In case of specimens strengthened with steel fiber and FRP sheet, residual flexural strength and ductility index were increased as compared with NC. In these results, it is concluded that critical local damage can be occurred unless enough standoff distance can be assured even if the charge weight is small. and it is verified that strengthening method using steel fiber and FRP sheet can increase blast resistance.
Milled carbon fiber (mCF) was prepared by a ball milling process, and X-ray diffraction (XRD) diffractograms were obtained by a $2{\theta}$ continuous scanning analysis to study mCF crystallinity as a function of milling time. The raw material for the mCF was polyacrylonitrile-based carbon fiber (T700). As the milling time increased, the mean particle size of the mCF consistently decreased, reaching $1.826{\mu}m$ at a milling time of 18 h. The XRD analysis showed that, as the milling time increased, the fraction of the crystalline carbon decreased, while the fraction of the amorphous carbon increased. The (002) peak became asymmetric before and after milling as the left side of the peak showed an increasingly gentle slope. For analysis, the asymmetric (002) peak was deconvoluted into two peaks, less-developed crystalline carbon (LDCC) and more-developed crystalline carbon. In both peaks, Lc decreased and $d_{002}$ increased, but no significant change was observed after 6 h of milling time. In addition, the fraction of LDCC increased. As the milling continued, the mCF became more amorphous, possibly due to damage to the crystal lattices by the milling.
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.32
no.4
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pp.402-410
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1996
Recently carbon fiber reinforced plastic(CFRP) has been used structural materials in corrosive environment such as for water, chemical tank and chemical pipes. However, mechanical properties of such materials may change when CFRP are exposed to corrosive environment for long periods of time. Therefore, it is important to understand the effect of moisture absorption on mechanical properties of the CFRP. In this study, degradation behavior of immersed carbon fiber/epoxy resin composite material was investigated using acoustic emission(AE) technique. Fracture toughness test are performed on the compact tension(CT) test specimens that are pilled by two types of laminates $[0^{\circ}_2$/$90^{\circ}_2]_3s$ and $[0^{\circ}_2$/$90^{\circ}_2]_6s$During the fracture toughness test, AE test was carried out to monitor the damage of CFRP by moisture absorption. In spite of the change of moisture absorption rate, the fracture toughness of CFRP was not change. As immersion time increased, AE event count numbers decreased in low amplitude range of AE for amplitude distribution histogram. The event in low amplitude range was known to be generated by debonding of matrix-fiber interface. Therefore, decrease of AE event count numbers in low amplitude range represents that debonding of matrix-fiber interface which was probably generated by moisture absorption.
To reduce the damage of concrete in fire, a new type of lightweight cinder aggregate concrete was developed due to the excellent fire resistance of cinder. To further enhance its fire resistance, Polypropylene (PP) Fibers which can enhance the fire resistance of concrete were also used in this type of concrete. However, the bond behavior of this new type of concrete after fire exposure is still unknown. To investigate its bond behavior, 185 specimens were heated up to 22, 200, 400, 600 or 800℃ for 2 h duration respectively, which is followed by subsequent compressive and tensile tests at room temperature. The concrete-rebar bond strength of C30 PP fiber-reinforced cinder concrete was subsequently investigated through pull-out tests after fire exposure. The microstructures of the PP fiber-reinforced cinder concrete and the status of the PP fibre at different temperature were inspected using an advanced scanning electron microscopy, aiming to understand the mechanism of the bonding deterioration under high temperature. The effects of rebar diameter and bond length on the bond strength of PP fiber-reinforced cinder concrete were investigated based on the test results. The bond-slip relation of PP fiber-reinforced cinder concrete after exposure at different temperature was derived based on the test results.
This paper presents a method to detect the fiber property variation of laminated CFRP plates using the bivariate Gaussian distribution function. Five unknown parameters are considered to determine the fiber damage distribution, which is a modified form of the bivariate Gaussian distribution function. To solve the inverse problem using the combined computational method, this study uses several natural frequencies and mode shapes in a structure as the measured data. The numerical examples show that the proposed technique is a feasible and practical method which can prove the location of a damaged region as well as inspect the distribution of deteriorated stiffness of CFRP plates for different fiber angles and layup sequences.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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