This paper describes an experimental investigation on hybrid fiber reinforced concrete (HYFRC) beams. And the main aim of this present paper is to examine the dynamic characteristics and damage evaluation of undamaged and damaged HYFRC beams under free-free constraints. In this experimental work, totally four RC beams were cast and analyzed in order to evaluate the dynamic behavior as well as static load behavior of HYFRCs. Hybrid fiber reinforced concrete beams have been cast by incorporating two different fibers such as steel and polypropylene (PP). Damage of HYFRC beams was obtained by cracking of concrete for one of the beams in each set under four-point bending tests with different percentage variation of damage levels as 50%, 70% and 90% of maximum ultimate load. And the main dynamic characteristics such as damping, fundamental natural frequencies, mode shapes and frequency response function at each and every damage level has been assessed by means of non-destructive technique (NDT) with hammer excitation. The fundamental natural frequency and damping values obtained through dynamic tests for HYFRC beams were compared with control (reference) RC beam at each level of damage which has been acquired through static tests. The static experimental test results emphasize that the HYFRC beam has attained higher ultimate load as compared with control reinforced concrete beam.
Kim, Jong Wook;Kim, Jang-Ho Jay;Kim, Tae-Kyun;Lee, Tae Hee;Yang, Dal Hun
International journal of steel structures
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v.18
no.4
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pp.1336-1349
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2018
Generally, a precast prestressed concrete (PSC) beam is used as girders for short-to-medium span (less than 30 m) bridges due to the advantages of simple design and construction, reduction of construction budget, maintenance convenience. In order to increase the span length beyond 50 m of precast PSC girder, PSC hollow box girder with unbonded prestressed H-type steel beam placed at the compressive region is proposed. The unbonded compressive prestressing in the H-type steel beams in the girder is made to recover plastic deflection of PSC girder when the pre-stressing is released. Also, the H-steel beams allow minimization of depth-to-length ratio of the girder by reducing the compressive region of the cross-section, thereby reducing the weight of the girder. A quasi-static 3-point bending test with 4 different loading steps is performed to verify safety and plastic deflection recovery of the girder. The experimental results showed that the maximum applied load exceeded the maximum design load and most of the plastic deflection was recovered when the compressive prestressing of H-type steel beams is released. Also using prestressed H-type steel as compression reinforcements in the upper part of cross section, repair and restoration difficulty and cost of PSC girders should be significantly reduced. The study result and analysis are discussed in detail in the paper.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.15
no.3
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pp.155-162
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2011
The structures that use the bridge plates are considered to have advantages such as short work term, excellent economical efficiency and low maintenance cost. Bridge plates are being widely used for water ducts and eco-corridors as replacements of reinforced concrete ducts. Bridge plates are deep and have greater pitch as compare to conventionally deep corrugated steel plate. They are expected to be increasingly used in the future. The structures that use bridge plates have two forms, such as arch type and box type. The arch type structures are designed based on the compressive strength, and the box type structures, based on the moment in the plate member. In this study, the ultimate strength and moment strength of the connection part of the specimens were examined by their thickness. Static and bending tests used to evaluate the performance of bridge plate. Finally, These results were used in the design process.
In this study, the steel fiber and the polypropylene fiber were used to enhance the mechanical properties of fully recycled coarse aggregate concrete. Natural crushed stone was replaced with recycled coarse aggregate at 100% by volume. The steel fiber and polypropylene fiber were used as additive material by incorporating into the mixture. In this test two parameters were considered: (a) steel fiber volume ratio (i.e., 0%, 1%, 1.5%, 2%), (b) polypropylene fiber volume ratio (i.e., 0%, 0.1%, 0.15%, 0.2%). The results showed that compared with no fiber, the integrity of cubes or cylinders mixed with fibers after failure was better. When the volume ratio of steel fiber was 1~2%, the width of mid-span crack after flexural failure was 5~8 mm. In addition, when the volume ratio of polypropylene fiber was 0.15%, with the increase of steel fiber content, the static elastic modulus and toughness of axial compression first increased and then decreased, and the flexural strength increased, with a range of 6.5%~20.3%. Besides, when the volume ratio of steel fiber was 1.5%, with the increase of polypropylene fiber content, the static elastic modulus decreased, with a range of 7.0%~10.5%. The ratio of axial compression toughness first increased and then decreased, with a range of 2.2%~8.7%. The flexural strength decreased, with a range of 2.7%~12.6%. On the other hand, the calculation formula of static elastic modulus and cube compressive strength of fully recycled coarse aggregate with steel-polypropylene fiber was fitted, and the optimal fiber content within the scope of the test were put forward.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2008.04a
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pp.313-316
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2008
Corrosion of steel in the reinforced concrete structures is one of the main reason of degradation. It causes that lifetime of structures is shortened and maintenance cost is increased. And it also causes degradation of structures like bridges which are under repeated load. So, many research have been performed about FRP rebar. But there are few research about FRP rebar under fatigue. This study is to examine flexural characteristic of concrete beam reinforced with FRP(CFRP, GFRP) rebar under static and fatigue for considering the application. The specimens that used in this study are designed by ACI 440.1R-06 and reinforced with CFRP(CR) or GFRP(GR) overly. In the result of static bending test, all specimens were failed at compression phase. In fatigue test, the fatigue stress level was 60%, 70% or 80% of the static bending strength. Most of the specimens seemed to be compressive failure, but CR-60 and CR-70 specimens were failed with rupturing of tension bar.
This paper has performed an experimental study on the hybrid composite carbody of Korean tilting railway vehicle. The hybrid composite carbody has the length of 23m and is comprised of a 40mm-thick aluminium honeycomb core and 2mm-thick woven fabric carbon/epoxy face sheet. In order to evaluate the structural behavior and safety of the hybrid composite carbody, the static load tests such as vertical load, end compressive load, torsional load and 3-point support load tests have been conducted. The test was performed under Japanese Industrial Standard (JIS) 17105 standard. from the tests, the maximum deflection was 12.3mm and the equivalent bending stiffness of the carbody was $0.81\times10^{14}\;kgf{\cdot}mm^2$. The maximum strain of the composite body was below $20\%$ of failure strain of the carbon/epoxy face sheet.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.29
no.11
s.242
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pp.1551-1559
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2005
This paper explains manufacturing process and experimental studies on a composite carbody of Korean tilting train. The composite carbody with length of 23m was manufactured as a sandwich structure composed of a 40mm-thick aluminium honeycomb core and 5mm-thick woven fabric carbon/epoxy face. In order to evaluate structural behavior and safety of the composite carbody, the static load tests such as vertical load, end compressive load, torsional load and 3-point support load tests have been conducted. These tests were performed under Japanese Industrial Standard (JIS) 17105 standard. From the tests, maximum deflection was 12.3mm and equivalent bending stiffness of the carbody was 0.81$\times$10$^{14}$ kgf$\cdot$mm$^{2}$ Maximum stress of the composite body was lower than 12.2$\%$ of strength of the carbon/epoxy. Therefore, the composite body satisfied the Japanese Industrial Standard.
Ultra-lightweight cement composite (ULCC) with a compressive strength of 60 MPa and density of $1450kg/m^3$ has been developed and used in the steel-concrete-steel (SCS) sandwich structures. ULCC was adopted as the core material in the SCS sandwich composite beams to reduce the overall structural weight. Headed shear studs working in pairs with overlapped lengths were used to achieve composite action between the core material and steel face plates. Nine quasi-static tests on this type of SCS sandwich composite beams were carried out to evaluate their ultimate strength performances. Different parameters influencing the ultimate strength of the SCS sandwich composite beams were studied and discussed. Design equations were developed to predict the ultimate resistance of the cross section due to pure bending, pure shear and combined action between shear and moment. Effective stiffness of the sandwich composite beam section is also derived to predict the elastic deflection under service load. Finally, the design equations were validated by the test results.
Kim, Jung-Seok;Yoon, Hyuk-Jin;Lee, Ho-Sun;Kwon, Tae-Soo
Journal of the Korean Society for Railway
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v.12
no.4
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pp.590-596
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2009
In this study, the failure modes and energy absorption characteristics of four different kinds of circular tubes made of carbon, glass, Kevlar and carbon-Kevlar hybrid fibres composites with epoxy resin have been evaluated. To achieve these goals, compressive tests were conducted for the tubes under 10mm/min loading speed. Based on the test results, the carbon/epoxy tube showed the best energy absorption capability, while carbon-Kevlar/epoxy tubes were worst. In the failure mode during crushing, both of the carbon/epoxy tubes and the glass/epoxy tubes were crushed by brittle fracturing mode. The Kevlar/epoxy tubes were collapsed by local buckling mode like steel, while the carbon-Kevlar hybrid tubes were collapsed by mixed mode of local buckling and lamina bending.
Kim, Jung-Seok;Yoon, Huk-Jin;Lee, Ho-Sun;Choi, Kyung-Hoon
Composites Research
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v.22
no.6
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pp.32-38
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2009
In this study, the energy absorption capabilities and failure modes of four different kinds of circular tubes made of carbon, Kevlar and carbon-Kevlar hybrid composites with epoxy resin have been evaluated. In order to achieve these goals, these tubes were fabricated with unidirectional prepregs and compressive tests were conducted for the tubes under 10mm/min loading speed. From the test results, carbon/epoxy tubes were collapsed by brittle fracturing mode and showed the best energy absorption capabilities, while Kevlar/epoxy tubes were crushed by local buckling mode and worst. The hybrid [$90_C/0_K$] tubes were failed in a local bucking mode and showed good post crushing integrity, whereas [$90_K/0_C$] tubes were failed in a lamina bending mode and bad post crushing integrity.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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