Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.21
no.5
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pp.483-491
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2008
The effectiveness of a new fiber-steel composite plate designed specifically to be used for strengthening of reinforced concrete members has been investigated. Twelve reinforced concrete beams were tested. Seven of the beams were strengthened with carbon fiber-steel composite plate(CSP), four of the beams were strengthened with glass fiber-steel composite plate(GSP), and one beam was used as a control specimen. The experimental results showed that new strengthening system controls the premature debonding and provides a more ductile failure mode than other conventional strengthening systems. The observed ductility ratios were $3.01\sim3.81$ and $3.55\sim4.95$ for strengthened beam with CSP and GSP, respectively. The maximum load was increased by 115% and 107% for strengthened beam with CSP and GSP, respectively, comparing with control beam. In addition, experimental and analytical results were well agreed.
In this article the non-linear behavior of the shear wall with low yield stress retrofitted with Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) is investigated under pushover loading. The models used in this study are in ${\frac{1}{2}}$ scale of one story frame and simple steel plates with low yield stress filled the frame span. The models used were simulated and analyzed using finite elements method based on experimental data. After verification of the experimental model, various parameters of the model including the number of GFRP layers, fibers positioning in one or two sides of the wall, GFRP angles in respect to the wall and thickness of the steel plate were studied. The results have shown that adding the GFRP layers, the ultimate shear capacity is increased and the amount of energy absorbed is decreased. Besides, the results showed that using these fibers in low-thickness plates is effective and if the positioning angle of the fibers on the wall is diagonal, its behavior will improve.
Seddighi, Mehdi;Barkhordari, Mohammad A.;Hosseinzadeh, S.A.A.
Steel and Composite Structures
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v.33
no.5
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pp.729-746
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2019
The nonlinear behavior of single- and multi-story steel plate shear walls (SPSWs) strengthened with three different patterns of fiber reinforced polymer (FRP) laminates (including single-strip, multi-strip and fully FRP-strengthened models) is studied using the finite element analysis. In the research, the effects of orientation, width, thickness and type (glass or carbon) of FRP sheets as well as the system aspect ratio and height are investigated. Results show that, despite an increase in the system strength using FRP sheets, ductility of reinforced SPSWs is decreased due to the delay in the initiation of yielding in the infill wall, while their initial stiffness does not change significantly. The content/type/reinforcement pattern of FRPs does affect the nonlinear behavior characteristics and also the mode and pattern of failure. In the case of multi-strip and fully FRP-strengthened models, the use of FPR sheets almost along the direction of the infill wall tension fields can maximize the effectiveness of reinforcement. In the case of single-strip pattern, the effectiveness of reinforcement is decreased for larger aspect ratios. Moreover, a relatively simplified and approximate theoretical procedure for estimating the strength of SPSWs reinforced with different patterns of FRP laminates is presented and compared with the analytical results.
International conference on construction engineering and project management
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2009.05a
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pp.1272-1277
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2009
Since improved capacity for RC bridges has been required due to deterioration or increase in traffic, the deflection of cracked reinforced concrete slabs need to be reconsidered. Strengthening is known as the better way to improve capacity of bridges than reconstructing. In this paper, Fiber Reinforced Plastic (FRP) was introduced as one of the best strengthening methods for civil structures. The structures strengthened with FRPs can improve the strengthening capacity and serviceability. Therefore, CFRP sheet and Glass Fiber-Steel Composite Plate (GSP) in this research were used for strengthening slabs of RC bridges. Experimental data from the strengthening will be helpful to better understand the effect of the strengthening and effective flexural rigidity.
In order to know the shear performances of a bolted connection in reinforced glulam depending upon the combination of textile glass fiber, a tensile-type shear test was conducted. Textile glass fiber was used as a reinforcement, whose glass fiber arrangement was a plain weaving type or a diagonal cloth type. Reinforced glulam was made up of 5 plies and it was produced by inserting and laminating the plies between laminas depending upon a changed insert position and combination form of textile glass fiber. Tensile-type shear test specimens were a steel plate insert-type and joined at end-distance 7D with bolts whose diameter 12 or 16 mm. In textile glass fiber reinforced glulam, whose volume ratio was 1%, the yield shear strength of a 12 mm bolted connection increased by 10% when a test specimen had reinforced internal layers than when external layers were reinforced. As for textile glass fiber reinforced glulam, whose volume ratio was 2%, the yield shear strength of a 12 mm bolted connection increased significantly by about 22% compared to the bolted connection of non-reinforced glulam, and the yield shear strength of a 16 mm bolted connection was improved by about 20% compared to the bolted connection of non-reinforced glulam.
Steel plate or FRP materials have been typically used for the seismic retrofit of civil infrastructures. In order to overcome the limitation of each retrofitting material, a composite material, which takes advantages from both metal and fiber polymer materials, has been developed. In the study herein, the composite retrofitting material consists of metal part(steel or aluminum) and FRP sheet part(glass or carbon fiber). The metal part can enhance the ductility and the FRP part the ultimate strength. As a preliminary study to investigate the fundamental mechanical characteristics of the metal-FRP laminated composite material this study performed the tensile test with various experimental variables including the number, the angle and the combination of FRP laminates. From the test results, both aluminum and steel-FRP laminate composite material showed increased fracture toughness. However, the angle and the kind of fibers should be carefully considered in conjunction with the expected loading conditions. In general, steel-FRP laminate composite showed better tensile performance in regards to the seismic retrofit purposes.
Kim, Jeong-Sup;Sin, Yong-Seok;Jo, Cheol-Hee;Kim, Kyoug-Ok
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.10
no.6
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pp.183-190
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2006
From the result of this research above, it may be summed up as follows. As a summary of results from each experiment, as the test body reinforced with the carbon rods was embedded inside the concrete section and made it possible uniform movement, this study has shown that it had excellent characteristics in improving the flexural strength and ductility. Also, it was considered as the carbon-steel sheet composite plate was to exert the strength more if it would complement the adherence with the concrete.
Steel plate or FRP materials have been typically used for the seismic retrofit of civil infrastructures. In order to overcome the limitation of each retrofitting material, a composite material, which takes advantages from both metal and fiber polymer materials, has been developed. In the study herein, the composite retrofitting material consists of metal part(steel or aluminum) and FRP sheet part(glass or carbon fiber). The metal part can enhance the ductility and the FRP part the ultimate strength. As a preliminary study to investigate the fundamental mechanical characteristics of the metal-FRP laminated composite material this study performed the flexural fracture test with various experimental variables including the number, the angle and the combination of FRP laminates. From the aluminum-FRP composite tests no great increase in flexural strength and flexural toughness were observed. However, flexural toughness of steel-FRP laminate composite was increased so that its behavior can be considered in the retrofit design. In addition, the angle and the kind of fibers should be carefully considered in conjunction with the expected loading conditions.
Mirjavadi, Seyed Sajad;Forsat, Masoud;Barati, Mohammad Reza;Hamouda, A.M.S.
Steel and Composite Structures
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v.36
no.1
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pp.87-101
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2020
A multi-scale epoxy/CNT/fiberglass annular sector plate is studied in this paper in the view of determining nonlinear forced vibration characteristics. A 3D Mori-Tanaka model is employed for evaluating multi-scale material properties. Thus, all of glass fibers are assumed to have uni-direction alignment and CNTs have random diffusion. The geometry of annular sector plate can be described based on the open angle and the value of inner/outer radius. In order to solve governing equations and derive exact forced vibration curves for the multi-scale annular sector, Jacobi elliptic functions are used. Obtained results demonstrate the significance of CNT distribution, geometric nonlinearity, applied force, fiberglass volume, open angle and fiber directions on forced vibration characteristics of multi-scale annular sector plates.
In global competition manufacturing companies have to produce modern, new constructions from advanced materials in order to increase competitiveness. The aim of my research was to develop a new composite cellular plate structure, which can be primarily used for structural elements of road, rail, water and air transport vehicles (e.g. vehicle bodies, ship floors). The new structure is novel and innovative, because all materials of the components of the newly developed structure are composites (laminated Carbon Fiber Reinforced Plastic (CFRP) deck plates with pultruded Glass Fiber Reinforced Plastic (GFRP) stiffeners), furthermore combines the characteristics of sandwich and cellular plate structures. The material of the structure is much more advantageous than traditional steel materials, due mainly to its low density, resulting in weight savings, causing lower fuel consumption and less environmental damage. In the study the optimal construction of a given geometry of a structural element of a road truck trailer body was defined by single- and multi-objective optimization (minimal cost and weight). During the single-objective optimization the Flexible Tolerance Optimization method, while during the multi-objective optimization the Particle Swarm Optimization method were used. Seven design constraints were considered: maximum deflection of the structure, buckling of the composite plates, buckling of the stiffeners, stress in the composite plates, stress in the stiffeners, eigenfrequency of the structure, size constraint for design variables. It was confirmed that the developed structure can be used principally as structural elements of transport vehicles and unit load devices (containers) and can be applied also in building construction.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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