This paper examines the fire performance of uninsulated and uncoated restrained steel-concrete composite beams supplemented with externally prestressed strands through advanced numerical simulation. In this work, a sequentially coupled thermo-mechanical analysis is carried out using ABAQUS. This analysis utilizes a highly nonlinear three-dimensional finite element (FE) model that is specifically developed and validated using full-sized specimens tested in a companion fire testing program. The developed FE model accounts for nonlinearities arising from geometric features and material properties, as well as complexities resulting from prestressing systems, fire conditions, and mechanical loadings. Four factors are of interest to this work including effect of restraints (axial vs. rotational), degree of stiffness of restraints, the configuration of external prestressed tendons, and magnitude of applied loading. The outcome of this analysis demonstrates how the prestressing force in the external tendons is primarily governed by the magnitude of applied loading and experienced temperature level. Interestingly, these results also show that the stiffness of axial restraints has a minor influence on the failure of restrained and prestressed steel-concrete composite beams. When the axial restraint ratio does not exceed 0.5, the critical deflection of the composite beam is lower than that of the composite beam with a restraint ratio of 1.0.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2001.11a
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pp.173-178
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2001
The cost on transmission and election of precast concrete members largely depends on the weight of them. In this study, the weight of prestressed precast beam could be reduced by control the section and prestressing force to meet the required strength on the basis of the optimum process. The top and bottom concrete stress of the section considered is required to check according to each construction step for this process. The original rectangular beam weight could be reduced up to 50~39% due to the development of a U-beams from the optimum process.
Park Jong Sup;Park Young Hwan;You Young Jun;Jung Woo Tae
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2004.05a
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pp.72-75
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2004
Carbon Fiber Reinforced Polymer(CFRP) composites are widely applied to strengthen deteriorated concrete structures. This paper presents the experimental results of the performance of reinforced concrete(RC) beams strengthened with externally prestressed CFRP plates. Simple beams with 3 m span length were tested to investigate the effect of prestressing force of CFRP plates on the flexural behavior of externally strengthened RC beams.
Cables are the main load-bearing members of prestressed structure and other tensegrity structures. Based on the static equilibrium principle, a new cable force identification method considering cable flexural rigidity is proposed. Its computational formula is derived and the strategy to solve its implicit formula is introduced as well. In order to improve the reliability and practicality of this method, the influence of the cable flexural rigidity on cable force identification accuracy is also investigated. Through cable force identification experiments, the relationships among certain parameters including jacking force, jacking displacement, initial cable force, and sectional area (flexural rigidity) are studied. The results show that the cable force calculated by the proposed method considering flexural rigidity is in good agreement with the finite element results and experimental results. The proposed method with high computational accuracy and resolution efficiency can avoid the influences of the boundary condition and the length of the cable on calculation accuracy and is proven to be conveniently applied to cable force identification in practice.
LOCA (Loss Of Coolant Accident) is one of the most important utmost accidents for Prestressed Concrete Containment Vessel (PCCV) due to its coupled effect of high temperature and inner pressure. In this paper, heat conduction analysis is used to obtain the LOCA temperature distribution of PCCV. Then the elastic internal force of PCCV under LOCA temperature is analyzed by using both simplified theoretical method and FEM (finite element methods) method. Considering the coupled effect of LOCA temperature, a nonlinear elasto-plasitic analysis is conducted for PCCV under utmost internal pressure considering three failure criteria. Results show that the LOCA temperature distribution is strongly nonlinear along the shell thickness at the early time; the moment result of simplified analysis is well coincident with the one of numerical analysis at weak constraint area; while in the strong constrained area, the value of moments and membrane forces fluctuate dramatically; the simplified and numerical analysis both show that the maximum moment occurs at 6hrs after LOCA.; the strain of PCCV under LOCA temperature is larger than the one of no temperature under elasto-plastic analysis; the LOCA temperature of 6hrs has the greatest influence on the ultimate bearing capacity with 8.43% decrease for failure criteria 1 and 2.65% decrease for failure criteria 3.
Park, Jong-Sik;Kim, Sung-Kyu;Joo, Yong-Sun;Jang, Ho-June;Kim, Nak-Kyung
Journal of the Korean Geotechnical Society
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v.23
no.7
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pp.27-36
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2007
A model test was performed to evaluate the stability of a new earth retention system with a prestressed wale. For the model test, the dimensional analysis of a full-scaled earth retention system with prestressed wales was performed. Details of the dimensional analysis of the new earth retention system were presented in this paper. Based on the results of the dimensional analysis, the model-scaled earth retention system with a prestressed wale was simulated. The lateral earth pressures on the wall, the lateral deflection of the prestressed wale, the sectional force on members of the prestressed wale system, and the loads of struts were measured during construction simulation. The measured results were evaluated and compared with those of the design criterion. From the measurements, the behavior of this earth retention system was investigated.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2001.11a
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pp.985-990
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2001
The widened Seoul-Bridge is the first continuous 8-span prestressed concrete(PSC) girder bridge in domain. The construction sequence of the bridge consists of S steps in a large way. The measuring in construction stage includes the determination of the allowable fluctuation value of beam stress in each step and the measurement beam stress during prestessing. The measured tendon prestress force was compared with the design value. When it was compared with the analytic result, the difference between the measured stress and the analytic stress was below allowable error. The friction loss and the anchorage slip loss of the tendon prestress force was lower than the design loss value.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2002.05a
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pp.279-284
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2002
Prestressed concrete(PSC) bridge structures with a number of continuous spans has been segmentally built in many countries. These methods include incremental launching method, movable scaffolding method, full staging method and balanced cantilever method. In these segmentally constructed prestressed concrete bridges, many construction joints exist and these construction joints are weak points in PSC bridges. The prestress force can be introduced prestress force continuously through the construction joints of PSC bridge superstructure using tendon couplers. The main objective of this study is to evaluate the structural behavior and ultimate flexural strength of construction joints in PSC girder bridge members. To this end, a comprehensive experimental program has been set up and a series of full-scale tests have been performed. Ultimate flexural strength of construction joint in PSC members with tendon couplers is decreased by approximately 10% for non-coupled members.
Lee Pil-Goo;Kim Sung-Il;An Hae-Young;Moon Jong--Hoon
Proceedings of the KSR Conference
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2005.11a
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pp.240-245
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2005
There has been a strong demand on more economic and lower depth girder bridges for short and medium span range, PRECOM, which is a new type steel-concrete composite girder, has been developed to realize a more economic bridge system with a lower depth girder. In the PRECOM girder bridge, a steel plate girder is simply supported and then concrete form is hung to girder. Thus, the self-weight of the concrete is loaded to the steel girder. To increase the resistance of concrete in the lower casing against tensile stress, compressive force is introduced by prestressed tendon To evaluate the manufacturability and performances of the completed bridge, four 15-m girders and a bridge specimen with two 20m girders wvere constructed. The camber during the construction and introduction of an appropriate compressive force was evaluated. Dynamic data were obtained through the modal testing of the completed girders. Static loading test was also conducted to examine cracks and evaluate the decrease in stiffness and failure behavior under extreme conditions.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.30
no.3
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pp.215-222
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2017
In order to evaluate a stress state of concrete according to the change of tensile force of prestressed beam, improved nonlinear resonant ultrasonic spectroscopy(NRUS) method is proposed. This technique is advantageous to evaluate the stress state in initial state because the method shows much higher sensitivity than existing linear ultrasonic methods. The NRUS technique measure a nonlinearity parameter, which is calculated from the resonant frequency shift of ultrasonic wave related to the medium state, and the result is also closely related to the stress state of concrete. In this study, the nonlinearity parameter was measured with the change of tensile force to verify the close relationship between the two factors, and the effect of repetitive load cycle on the change of nonlinearity parameter was analyzed. In addition, sensitivity comparison with the linear ultrasonic pulse velocity method was performed. Through the experimental results, the possibility of NRUS technique for the evaluation of stress state in prestressed beam was confirmed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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