Ali Saribiyik;Ozlem Ozturk;Ferhat Aydin;Yasin Onuralp Ozkilic;Emrah Madenci
Steel and Composite Structures
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v.50
no.4
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pp.475-487
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2024
The usage of fiber-reinforced polymer materials increases in the construction sector due to their advantages in terms of high mechanical strength, lightness, corrosion resistance, low density and high strength/density ratio, low maintenance and painting needs, and high workability. In this study, it is aimed to improve mechanical properties of GFRP box profiles, produced by pultrusion method, by filling the polymer concrete into them. Within the scope of study, hybrid use of polymer concrete produced with GFRP box profiles was investigated. Hybrid pressure and bending specimens were produced by filling polymer concrete (polyester resin manufactured with natural sand and stone chips) into GFRP box profiles having different cross-sections and dimensions. Behavior of the produced hybrid members was investigated under bending and compression tests. Hollow GFRPxx profiles, polymer-filled hybrid members, and nominative polymeric concrete specimens were tested as well. The behavior of the specimens under pressure and bending tests, and their load bearing capacities, deformations and changes in toughness were observed. According to the test results; It was deduced that hybrid design has many advantages over its component materials as well as superior physical and mechanical properties.
Abdullah TURER;Ozgur ANIL;Abdulkadir CEVIK;R. Tugrul Erdem
Steel and Composite Structures
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v.50
no.6
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pp.689-703
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2024
Construction of high-rise structures, formwork systems that can be installed quickly, resistant to external loads, can be used more than once, have become a necessity. Timber and composite timber materials are preferred in the formation of such formwork systems due to their durability, ease of assembly, light weight and easy to use more than one time. Formwork beams are the most commonly used structural component in the formation of such formwork systems, and these beams can be damaged for different reasons during their lifetime. In this study, H20 top P type timber formwork beams with 1800 and 2450 mm length which is among the products of DOKA(c) company is damaged under the effect of static loading up to a high load level of 85% of the maximum ultimate capacity and after being retrofitted using anchored CFRP strips, performance and behavior of the beams under the influence of various loading types such as static, fatigue and impact are investigated experimentally. Two different lengths of retrofitted timber formwork beams were tested by applying monotonic static, fatigue and impact loading and comments were made about the effects of the retrofit method on performance under different loading types.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.11
no.5
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pp.153-159
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2007
This paper is experimental investigation for failure characteristics and performance of a RC beams strengthened with GFSP which were developed for improvement of the early debonding problems in the externally bonded FRP systems. To represent damages and load conditions of the existing beam, pre-cracks and repeating loads are adopted for experimental parameters. In this experiment, it is confirmed that strengthening with GFSP is a very effective strengthening method for an increase in strength, a decrease in deflection, a control of the crack. But it shown that the design of the beams to be strengthened with GFSP should be consider a brittle behavior of the grass fiber on the flexural capacity.
In this study, the optimization of the composite floor system with cellular beams is investigated. The objective function is the minimization of carbon dioxide (CO2) emissions and the optimal solution is defined by 19 design variables for the beam's topology, beams fabricated process, steel deck characteristics, columns. The requirements of the ultimate and serviceability state limits are considered for the composite floor system design. The program is developed within the MATLAB platform. A number of the benchmark test problems of composite floor systems with full web beams are optimized with cellular beams to verify the reduction of total CO2 emission. The optimum results are obtained by Particle Swarm Optimization (PSO), Genetic Algorithm (GA) and Bonobo Algorithm (BO). A comparison of the performance of these algorithms shows that the BO algorithm has a higher search capability and results in better solutions than PSO and GA algorithms in the optimization of the composite floor system with the cellular beams and the use of cellular beams can reduce the total CO2 emissions of the floor above 20%.
Nonlinear internal modals interactions analysis of axially functionally graded nanorods is evaluated on the basis of nonlocal elasticity theory and Rayleigh beam model for the first time. Functionally graded materials can be determined as nonhomogeneous composites which are obtained by combining of two various materials in order to get a new ideal material. In this research, material properties of nanorods are supposed to be calmly varied along the axial direction. Hamilton's principle is used to derive the equations with consideration of Von-Kármán's geometrically nonlinearity. Harmonic Differential Quadrature (HDQ) and Multiple Scale (MS) solution techniques are used to derive an approximate-analytic solution to the linear and nonlinear free axial vibration problem of non-classical nanorods for clamped-clamped and clamped-free boundary conditions. A parametric study is carried out to indicate the effects of index of AFG, aspect ratio, mode number, internal resonances and nonlinear amplitude on nonlinear nonlocal frequencies of axially functionally graded nanorods. Also, the effects of nonlocal and nonlinear coefficients and AFG index on relationships of internal resonances have been investigated. The presented theatrical-semi analytical model has the ability to predict very suitable results for extracting the internal modal interactions in the AFG nanorod.
Two-directional functionally graded materials (2D-FGMs) show extraordinary physical properties which makes them ideal candidates for designing smart micro-switches. Pull-in instability is one of the most critical challenges in the design of electrostatically-actuated microswitches. The present research aims to bridge the gap in the static pull-in instability analysis of microswitches composed of 2D-FGM. Euler-Bernoulli beam theory with geometrical nonlinearity effect (i.e. von-Karman nonlinearity) in conjunction with the modified couple stress theory (MCST) are employed for mathematical formulation. The micro-switch is subjected to electrostatic actuation with fringing field effect and Casimir force. Hamilton's principle is utilized to derive the governing equations of the system and corresponding boundary conditions. Due to the extreme nonlinear coupling of the governing equations and boundary conditions as well as the existence of terms with variable coefficients, it was difficult to solve the obtained equations analytically. Therefore, differential quadrature method (DQM) is hired to discretize the obtained nonlinear coupled equations and non-classical boundary conditions. The result is a system of nonlinear coupled algebraic equations, which are solved via Newton-Raphson method. A parametric study is then implemented for clamped-clamped and cantilever switches to explore the static pull-in response of the system. The influences of the FG indexes in two directions, length scale parameter, and initial gap are discussed in detail.
Superelastic shape memory alloys (SMAs) are metallic materials that can automatically recover to their original condition without heat treatment only after the removal of the applied load. These smart materials have been wildly applied instead of steel materials to the place where large deformation is likely to concentrate. In spite of many advantages, superelastic SMA materials have been limited to use in the construction filed because there is lack of effort and research involved with the development of the material model, which is required to reproduce the behavior of superelastic SMA materials. Therefore, constitutive material models as well as algorithm codes are mainly treated in this study for the purpose of simulating their hysteretic behavior through numerical analyses. The simulated curves are compared and calibrated to the experimental test results with an aim to verify the adequacy of material modeling. Furthermore, structural analyses incorporating the material property of the superelastic SMAs are conducted on simple and cantilever beam models. It can be shown that constitutive material models presented herein are adequate to reliably predict the behavior of superelastic SMA materials under cyclic loadings.
In long span steel structure, the plate girder reinforced with stiffeners are commonly used. When choosing the cross section with deep depth of girder as well as narrow width, however, out of plane buckling can be a problem due to web slenderness. In an effort to solve this issue, current study determined the applicability of using corrugated web girder with deep depth as bending member, which is generally being utilized in both factory and warehouse nationwide. To accomplish this, we performed the loading test of H-shaped beam with sinusoidal corrugated web. Corrugated web CP-2.3 specimen exhibited 12% less maximal bending strength but CP-3.2 specimen exerted 24% increase in strength compared to plate web P-4.5. this result indicates that corrugated web provides enough strength even with unfavorable width-thickness ratio of plate. And bending as well as shear strength estimated by the Eurocode (EN 1993-1-5) were compared with both bending strength by loading test and shear strength estimated by KBC2009. In case of eurocode, increase in plate thickness did not help in bending performance improvement. moreover, shear performance was sensitive to the thickness of the web folds and the shape of the web plate.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.19
no.2
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pp.170-178
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2015
In this study, it was developed eco-friendly alkali-activated slag fiber reinforced concrete using ground granulated blast furnace slag, alkali activator (water glass, sodium hydroxides), and steel fiber. Eight reinforced concrete beam using alkali-activated slag concrete were constructed and tested under monotonic loading. The major variables were mixture ratio of alkali activator, mixed/without of steel fiber. Experimental programs were carried out to improve and evaluate the flexural performance of such test specimens, such as the load-displacement, the failure mode, the maximum load carrying capacity, and ductility capacity. All the specimens were modeled in scale-down size. The reinforced concrete beams using the eco-friendly alkali-activated slag fiber reinforced concrete was failed by the flexure or flexure-shear in general. In addition, the maximum strength increased with the adding the mol of sodium hydroxide, and the specimen reinforced the steel fiber showed the value of maximum strength which is increased by 15.8% through 25.9%. It is thought that eco-friendly alkali-activated slag fiber reinforced concrete can be used with construction material and product to replace normal concrete. If there is applied to structures such as precast concrete member and production of 2nd concrete product, it could be improved the productivity and reduction of construction duration etc.
The corrosion of steel rebars has been the major cause of reinforced concrete deterioration. FRP(Fiber-reinforced polymer) rebar has emerged as one of the most promising and affordable solutions to the corrosion problems of steel reinforcement in structural concrete. However, FRP rebar is prone to deteriorate due to other degradation mechanisms than those for steel. The high alkalinity of concrete, for instance, is a possible degradation source. Therefore, the USA, Japan, Canada, UK. etc are using environmental reduction factor. Although difference design guidelines were drawn in many, including USA, Japan, Canada, UK etc, recommendations and coefficients that could take into account the long-term behavior of FRP reinforcement were not well defined. This study focuses on recommendation of environmental reduction factor of FRP rebar. Environment reduction factor were decided using durability test result. FRP rebars were subjected to twelve type of exposure conditions including alkaline solution, acid solution, salt solution and deionized water etc. The water absorption behavior was observed by means of simple gravimetric measurements and durability properties were investigated by performing tensile, compressive and short beam tests. Based on the experimental result, environmental reduction factor of hybrid FRP rebar(A), and (C) and CFRP rebar was decided as 0.85. Also, hybrid FRP rebar(B) and GFRP rebar were decided as 0.7 for the environmental reduction factor
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[게시일 2004년 10월 1일]
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