The cable-supported ribbed beam composite slab structure (CBS) is a new type of pre-stressed hybrid structure. The standard construction method of CBS including five steps and two key phases are proposed in this paper. The theoretical analysis and experimental research on a 1:5 scaled model were carried out. First, the tensioning construction method based on deformation control was applied to pre-stress the cables. The research results indicate that the actual tensile force applied to the cable is slightly larger than the theoretical value, and the error is about 6.8%. Subsequently, three support dismantling schemes are discussed. Scheme one indicates that each span of CBS has certain level of mechanical independence such that the construction of a span is not significantly affected by the adjacent spans. It is shown that dismantling from the middle to the ends is an optimal support dismantling method. The experimental research also indicates that by using this method, the CBS behaves identically with the numerical analysis results during the construction and service.
The U-flanged truss hybrid beam is a new composite beam made by pouring concrete into the U-flanged truss beam. In this study, an experimental study was performed to verify the shear capacity of U-flanged truss hybrid beams with the newly developed end reinforcement details. For all specimens, the maximum shear strength was determined by shear failure of concrete in the loading point The detail reinforced with stirrups at the end zone can exhibit the greatest shear strength, but the method of reinforcing the end zone using vertical steel plates, which is a relatively easy method to manufacture, is considered to be the most effective detail in terms of shear strength and ductility. Also, in the case of U-flanged truss hybrid beams reinforced with vertical steel plates at the end zone, the shear strength can be evaluated on the safety side by using the Korea Design Standard formula.
Varshney, L.K.;Patel, K.A.;Chaudhary, Sandeep;Nagpal, A.K.
Structural Engineering and Mechanics
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제70권6호
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pp.751-763
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2019
Steel-concrete composition is widely used in the construction due to efficient utilization of materials. The service load behavior of composite structures is significantly affected by cracking, creep and shrinkage effects in concrete. In order to control these effects in concrete slab, an efficient and novel strategy has been proposed by use of fiber reinforced concrete near interior supports of a continuous beam. Numerical study is carried out for the control of cracking, creep and shrinkage effects in composite beams subjected to service load. A five span continuous composite beam has been analyzed for different lengths of fiber reinforced concrete near the interior supports. For this purpose, the hybrid analytical-numerical procedure, developed by the authors, for service load analysis of composite structures has been further improved and generalized to make it applicable for composite beams having spans with different material properties along the length. It is shown that by providing fiber reinforced concrete even in small length near the supports; there can be a significant reduction in cracking as well as in deflections. It is also observed that the benefits achieved by providing fiber reinforced concrete over entire span are not significantly more as compared to the use of fiber reinforced concrete in certain length of beam near the interior supports in continuous composite beams.
Garg, A.;Mukhopadhyay, T.;Chalak, H.D.;Belarbi, M.O.;Li, L.;Sahoo, R.
Steel and Composite Structures
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제44권5호
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pp.707-720
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2022
In the present work, bending and free vibration analyses of multilayered functionally graded (FG) graphene platelet (GPL) and fiber-reinforced hybrid composite beams are carried out using the parabolic function based shear deformation theory. Parabolic variation of transverse shear stress across the thickness of beam and transverse shear stress-free conditions at top and bottom surfaces of the beam are considered, and the proposed formulation incorporates a transverse displacement field. The present theory works only with four unknowns and is computationally efficient. Hamilton's principle has been employed for deriving the governing equations. Analytical solutions are obtained for both the bending and free vibration problems in the present work considering different variations of GPLs and fibers distribution, namely, FG-X, FG-U, FG-Λ, and FG-O for beams having simply-supported boundary condition. First, the matrix is assumed to be strengthened using GPLs, and then the fibers are embedded. Multiscale modeling for material properties of functionally graded graphene platelet/fiber hybrid composites (FG-GPL/FHRC) is performed using Halpin-Tsai micromechanical model. The study reveals that the distributions of GPLs and fibers have significant impacts on the stresses, deflections, and natural frequencies of the beam. The number of layers and shape factors widely affect the behavior of FG-GPL-FHRC beams. The multilayered FG-GPL-FHRC beams turn out to be a good approximation to the FG beams without exhibiting the stress-channeling effects.
Using bonded fiber-reinforced polymer laminates for strengthening wooden structural members has been shown to be an effective and economical method. In this research, properties of suitable composite materials (sika wrap), adhesives and two ways of strengthening beams exposed to bending moment are presented. Passive or slack reinforcement is one way of strengthening. The most effective way of such a strengthening was to place reinforcement laminates in the stretched part of the wooden beam (lower part in our case), in order to investigate the effectiveness of externally bonding FRP to their soffits. The model is based on equilibrium and deformations compatibility requirements in and all parts of the strengthened beam, i.e., the wooden beam, the sika wrap composite plate and the adhesive layer. The theoretical predictions are compared with other existing solutions. This research is helpful for the understanding on mechanical behaviour of the interface and design of the composite-wooden hybrid structures. The results showed that the use of the new strengthening system enhances the performance of the wooden beam when compared with the traditional strengthening system.
A modeling method for the modal analysis of a rotating composite beam is presented in this paper. Linear differential equations of motion are derived by using the assumed mode method. For the modeling, hybrid deformation variables are employed and approximated to derive the equations of motion Symmetrical laminated layers are considered for the composite beam. The effects of the dimensionless angular velocity, the hub radius and the fiber orientation angle parameter on the variations of modal characteristics are investigated.
High-strength steel composite Y-eccentrically braced frame (Y-HSS-EBF) is a novel structural system. In this study, the spatial substructure hybrid simulation test (SHST) method is used to further study the seismic performance of Y-HSS-EBF. Firstly, based on the cyclic loading tests of two single-story single-span Y-HSS-EBF planar specimens, a finite element model in OpenSees was verified to provide a reference for the numerical substructure analysis model for the later SHST. Then, the SHST was carried out on the OpenFresco test platform. A three-story spatial Y-HSS-EBF model was taken as the prototype, the top story was taken as the experimental substructure, and the remaining two stories were taken as the numerical substructure to be simulated in OpenSees. According to the test results, the validity of the SHST was verified, and the main seismic performance indexes of the SHST model were analyzed. The results show that, the SHST based on the OpenFresco platform has good stability and accuracy, and the results of the SHST agree well with the global numerical model of the structure. Under strong seismic action, the plastic deformation of Y-HSS-EBF mainly occurs in the shear link, and the beam, beam-columns and braces can basically remain in the elastic state, which is conducive to post-earthquake repair.
본 논문에서는 복합재 구조물에 대하여 형상기억합금 선을 이용한 능동 형상 제어에 관한 연구를 수행하였다. 형상기억합금 선의 열-기계적인 특성을 실험적으로 측정하였으며, 복합재 보 시편의 표면에 볼트를 이용하여 형상기억합금 작동기를 고정하는 방법으로 하이브리드 복합재 구조물을 제작하였다 형상기억합금 작동기는 온도 상승에 의한 상변화에 의해 작동되며, 본 연구에서는 형상기억합금 작동기에 전력을 가하여 내부 저항을 통해 발생하는 열을 이용하여 구동하였다. 보다 빠르고 정확한 형상 및 변형 제어를 위하여 수치적 시뮬레이션을 통한 PID 되먹임 제어기를 설계하였으며, 형상기억합금 작동기에 적용하는 실험을 수행하였다.
The purpose of this study was to investigate the effects of moistening mechods of dentin on the morphologic states of hybrid layers and on the interfacial bond strength between dentin and composite. Specimens were divided into 6 groups based on the surface moistening methods and materials used. After the dentin surface was conditioned with 10 % phoporic acid and irrigated: 1. The dentin surface was dried. Then bonding agent and composite were applied. 2. The dentin surface was blot-dryed. Then primer, bonding atent and composite were applied. 3. The dentin surface was dryed first. Within 20 seconds, the surface was rewetted, then primer, bonding agent and composite were applied. 4. The dentin surface was dryed. Then primer, bonding agnent and composite were applied. 5. The dentin surface was dryed first. Atter 24hrs, the surface was rewetted, and then primer, bonding agent and composite were applied. 6. The surface was conditioned with NaOCl for 5min. Then primer, bonding agent and composite were applied. To reveal the hybrid layer, scanning electron microscopy was used after the samples were ion beam etched. The shear bond strength of each group was tom pared by ANOVA. In groups 2, 3 and 4, the hybrid layer was clearly visible, but the width was more limited in group 4. In group 1 and 5, the hybrid layer was not found, and a gap was formed between dentin and composite. In group 6, the hybrid layer was not found, but the interface between the dentin and composite was intimate. The shear bond strength of each group was as follows: Group 1 : 4MPa, Group 2 : 14MPa, Group 3 : 12MPa, Group 4 : 14MPa, Group 5 : 5MPa, Group 6 : 9MPa.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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