Iron containing a high amount of chromium is known to be inferior to ductility due to ${\sigma}$ phase formation so that it is generally difficult to apply the plastic deformation process although the alloy possesses a superior characteristics of an excellent corrosion resistance. In this study, Fe-50mass%Cr alloy was melted using high purity powder and the deformation behavior has been investigated by cold rolling and tensile test. The tensile test yielded that the alloy revealed a serration at an early stage of tensile deformation and then the serrated flow vanished to change to a normal work hardening flow at the later stage. The former was governed by twin formation process, the latter by dislocation multiplication one, bringing about a high ductility of 20% or over. The reduction ratio in cold rolling was attained as high as 90%, thus the high corrosion-resistant alloy is able to possess a high ductility.
Sharbatdar, Mohammad K.;Jafari, Omid Mohammadi;Karimi, Mohammad S.
Advances in concrete construction
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v.6
no.5
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pp.509-525
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2018
In this paper the application of forging process as benefit technique in Reinforced Concrete (RC) beam bars and comparison to lap splices was experimentally investigated with four concrete beam specimens with same dimensions and reinforcement details. The reference specimen was with no splices and the other three beams were with different splices (100% forging in the middle, 50% forging, and 100% lap splices in the middle). Beams were tested with the four points load system. Experimental test results indicated that using forging process as new bar splicing method can have high effects on increasing ductility and energy dissipation of concrete structures. It also proved that this method increased the flexural rigidity, energy absorption, and ductility of the RC beams. And also this research results showed that the flexural capacity and ductility of the beam with 50% forging were respectively increased up to 10% and 75% comparing to that of reference specimen, but the energy absorption of this beams was decreased up to 27%. The ductility of beam with 50% forging was increased up to 25% comparing the ductility of beam with 100% forging.
The frame structures investigated in this paper is composed of Concrete encased columns with L-shaped steel section and steel beams. The seismic behavior of this structural system is studied through experimental and numerical studies. A 2-bay, 3-story and 1/3 scaled frame specimen is tested under constant axial loading and cyclic lateral loading applied on the column top. The load-displacement hysteretic loops, ductility, energy dissipation, stiffness and strength degradation are investigated. A typical failure mode is observed in the test, and the experimental results show that this type of framed structure exhibit a high strength with good ductility and energy dissipation capacity. Furthermore, finite element analysis software Perform-3D was conducted to simulate the behavior of the frame. The calculating results agreed with the test ones well. Further analysis is conducted to investigate the effects of parameters including concrete strength, column axial compressive force and steel ratio on the seismic performance indexes, such as the elastic stiffness, the maximum strength, the ductility coefficient, the strength and stiffness degradation, and the equivalent viscous damping ratio. It can be concluded that with the axial compression ratio increasing, the load carrying capacity and ductility decreased. The load carrying capacity and ductility increased when increasing the steel ratio. Increasing the concrete grade can improve the ultimate bearing capacity of the structure, but the ductility of structure decreases slightly.
Cu as a tramp element has been reported to encourage transverse cracking upon straightening operation during continuous casting or mini-mill processing. Therefore, the hot workability of steels containing Cu should be investigated. The purpose of the present study was to examine the effect of Cu contents on the hot ductility of low carbon steels by using hot compression test. Hot compression test was carried out using a Gleeble. The specimens were heated to $1300^{\circ}C$ for solution treatment and then held for 300s before cooling at a rate of $1^{\circ}C/s$ to test temperatures in the range of $650{\sim}1150^{\circ}C$ ($50^{\circ}C$ intervals) with strain rate of $5{\times}10^{-3}/s$. In Cu containing steels, the hot ductility was decreased with increasing Cu content at high temperature region which is to be attributed to copper enriched phase formed at scale/steel interface, and low hot ductility with increasing Cu content at low temperature region is attributable to the strengthening of matrix by the formation of ${\varepsilon}-Cu$. The width of ductility trough region was decreased with increasing Cu content.
The wind design of buildings is typically based on strength provisions under ultimate loads. This is unlike the ductility-based approach used in seismic design, which allows inelastic actions to take place in the structure under extreme seismic events. This research investigates the application of a similar concept in wind engineering. In seismic design, the elastic forces resulting from an extreme event of high return period are reduced by a load reduction factor chosen by the designer and accordingly a certain ductility capacity needs to be achieved by the structure. Two reasons have triggered the investigation of this ductility-based concept under wind loads. Firstly, there is a trend in the design codes to increase the return period used in wind design approaching the large return period used in seismic design. Secondly, the structure always possesses a certain level of ductility that the wind design does not benefit from. Many technical issues arise when applying a ductility-based approach under wind loads. The use of reduced design loads will lead to the design of a more flexible structure with larger natural periods. While this might be beneficial for seismic response, it is not necessarily the case for the wind response, where increasing the flexibility is expected to increase the fluctuating response. This particular issue is examined by considering a case study of a sixty-five-story high-rise building previously tested at the Boundary Layer Wind Tunnel Laboratory at the University of Western Ontario using a pressure model. A three-dimensional finite element model is developed for the building. The wind pressures from the tested rigid model are applied to the finite element model and a time history dynamic analysis is conducted. The time history variation of the straining actions on various structure elements of the building are evaluated and decomposed into mean, background and fluctuating components. A reduction factor is applied to the fluctuating components and a modified time history response of the straining actions is calculated. The building components are redesigned under this set of reduced straining actions and its fundamental period is then evaluated. A new set of loads is calculated based on the modified period and is compared to the set of loads associated with the original structure. This is followed by non-linear static pushover analysis conducted individually on each shear wall module after redesigning these walls. The ductility demand of shear walls with reduced cross sections is assessed to justify the application of the load reduction factor "R".
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.21
no.5
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pp.134-140
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2017
In this study, the flexural behavior of high strength concrete members with different curing condition of 90 MPa of compressive strength was investigated. Experimental parameters included normal and low temperature curing conditions, tensile steel amount and concrete compressive strength. 8 beam members were fabricated and flexural tests were carried out. Crack spacing, load-deflection relation, load-strain relation and ductility index were determined. Experimental results show that as the amount of rebar increases, the number of cracks increases and the crack spacing decreases. The higher the concrete strength, the smaller the number of cracks, but the effect is significantly smaller than the amount of rebar. As a result of comparison with the proposed average crack spacing in the design criteria, the experimental results are slightly larger than the results of the proposed formula, but the proposed formula does not reflect the concrete strength and curing conditions. The ductility index of normal temperature cured members was 3.36~6.74 and the ductility index of low temperature cured members was 1.51~2.82. The behavior of low temperature cured members was found to be lower than that of normal temperature cured members. As a result of comparing the ductility index with the existing studies similar to the experimental members, the ductility index of the high strength concrete member was larger than the ductility index of the ordinary strength concrete of the previous study. Further research is needed to understand more specific results.
Yeon-Back Jung;Ju-Hyun Mun;Keun-Hyeok Yang;Chae-Rim Im
Structural Engineering and Mechanics
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v.88
no.2
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pp.169-178
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2023
Lightweight aggregate concrete (LWAC) has various advantages, but it has limitations in ensuring sufficient ductility as structural members such as reinforced concrete (RC) columns due to its low confinement effect of core concrete. In particular, the confinement effect significantly decreases as the axial load increases, but studies on evaluating the ductility of RC columns at high axial loads are very limited. Therefore, this study examined the effects of concrete unit weight on the seismic performance of RC columns subjected to constant axial loads applied with different values for each specimen. The column specimens were classified into all-lightweight aggregate concrete (ALWAC), sand-lightweight aggregate concrete (SLWAC), and normal-weight concrete (NWC). The amount of transverse reinforcement was specified for all the columns to satisfy twice the minimum amount specified in the ACI 318-19 provision. Test results showed that the normalized moment capacity of the columns decreased slightly with the concrete unit weight, whereas the moment capacity of LWAC columns could be conservatively estimated based on the procedure stipulated in ACI 318-19 using an equivalent rectangular stress block. Additionally, by applying the section lamina method, the axial load level corresponding to the balanced failure decreased with the concrete unit weight. The ductility of the columns also decreased with the concrete unit weight, indicating a higher level of decline under a higher axial load level. Thus, the LWAC columns required more transverse reinforcement than their counterpart NWC columns to achieve the same ductility level. Ultimately, in order to achieve high ductility in LWAC columns subjected to an axial load of 0.5, it is recommended to design the transverse reinforcement with twice the minimum amount specified in the ACI 318-19 provision.
Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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v.2
no.1
s.4
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pp.119-126
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2002
This paper presents the appropriateness for using high strength reinforcement according to the use of high strength concrete. Nine flexural tests were conducted on full-scale beam specimens according to the concrete strength, reinforcement strength and reinforcement ratio as main variable. The structural behavior was analyzed due to the flexural strength, stress-strain curve, deflections at yielding and fracture point, crack appearance and ductility factor. The member with high-strength reinforcements showed large deflection at yielding point and this was analyzed as a main cause to decrease the ductility factor. Structural behavior after yielding point, however, showed similarity to behavior of members with normal strength reinforcements of same stiffness. It was found that in the case of using reinforcements of $5500kgf/cm^2$ strength, the combination with concrete of $800kgf/cm^2$ strength demonstrated the great appropriateness which can increase the flexural capacity without any reduction of maximum reinforcement ratio.
In this study, flexural strength and ductility requirements of composite hybrid steel I-girder with its HSB(high performance steel for bridge) applied to tension flanges are examined in positive bending. In AASHTO LRFD specification, flexural strength and ductility requirements of composite I-girder in positive bending are specified in terms of plastic moment and plastic neutral axis that are derived from plastic behavior of conventional steel. However, plastic zone cannot be defined clearly from the stress-strain behavior of HSB unlike the behavior of conventional steel. Therefore, through idealized stress-strain curves of HSB, the plastic moment of composite hybrid steel I-girder with its HSB applied to tension flanges is defined by assuming the plastic zone of HSB. By using the consequences of numerical analysis regarding arbitrary cross-sections that have various dimensions, ductility requirements and flexural strength of composite hybrid I-girder with its HSB applied to tension flange are proposed.
The present paper investigates the curvature ductility of confined reinforced concrete (RC) beams with normal (NSC) and high strength concrete (HSC). For the purpose of predicting the curvature ductility factor, an analytical model was developed based on the equilibrium of internal forces of confined concrete and reinforcement. In this context, the curvatures were calculated at first yielding of tension reinforcement and at ultimate when the confined concrete strain reaches the ultimate value. To best simulate the situation of confined RC beams in flexure, a modified version of an ancient confined concrete model was adopted for this study. In order to show the accuracy of the proposed model, an experimental database was collected from the literature. The statistical comparison between experimental and predicted results showed that the proposed model has a good performance. Then, the data generated from the validated theoretical model were used to train the artificial neural network (ANN) prediction model. The R2 values for theoretical and experimental results are equal to 0.98 and 0.95, respectively which proves the high performance of the ANN model. Finally, a parametric study was implemented to analyze the effect of different parameters on the curvature ductility factor using theoretical and ANN models. The results are similar to those extracted from experiments, where the concrete strength, the compression reinforcement ratio, the yield strength, and the volumetric ratio of transverse reinforcement have a positive effect. In contrast, the ratio and the yield strength of tension reinforcement have a negative effect.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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