KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.30
no.6A
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pp.513-523
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2010
For continuous I-girder bridges, a large negative bending moment is generated near pier region so that plastic hinge is first formed at this point. Then, the bending moment is redistributed when the I-girder has enough flexural ductility (or rotational capacity). However, for I-girder with high strength steel, it is known that the flexural ductility is considerably decreased by increasing the yield strength of material. Thus, it is necessary to conduct a study for guaranteeing proper flexural ductility of I-girder with high-strength steel. In this study, the evaluation of flexural ductility of negative moment region of I-girder with high strength steel where yield stress of steel is 680 MPa is presented based on the results of finite element analysis and experiment. From the results, it is found that the flexural ductility of the I-girder is significantly reduced due to the increase of elastic deformation and the decrease of plastic deformation ability of the material when the yield strength increases. In this study, the method to improve the flexural ductility of I-girder with high strength steel is proposed by an unequal installation of cross beam and an optimal position of cross beam is also suggested. Finally, the effects of the unequal installation of cross beam on the flexural ductility are discussed based on the experimental results.
Ship structures are basically an assembly of plate elements and estimation load-carrying capacity or the ultimate strength is one of the most important criterion for estimated safety assessment and rational design on the ship structure. Also, Structural elements making up ship plated structures do not work separately against external load. One of the critical collapse events of a ship structure is the occurrence of overall buckling and plastic collapse of deck or bottom structure subjected to longitudinal bending. So, the deck and the bottom plates are reinforced by a number af longitudinal stiffeners to increase their strength and load-carrying capacity. For a rational design avoiding such a sudden collapse, it is very important to know the buckling and plastic behaviour or collapse pattern of the stiffened plate under axial compression. In this present study, to investigate effect af modeling range, the finite element method are used and their results are compared varying the analysis ranges. When making the FEA model, six types of structural modeling are adopted varying the cross section of stiffener. In the present paper, a series of FEM elastoplastic large deflection analyses is performed on a stiffened plate with fiat-bar, angle-bar and tee-bar stiffeners. When the applied axial loading, the influences of cross-sectional geometries on collapse behaviour are discussed. The purpose of the present study is examined to numerically calculate the characteristics of buckling and ultimate strength behavior according to the analysis method of ship's stiffened plate subject to axial loading.
This paper develops practical and reallstic reliabllity models and methods for the evaluation of system rehability and system rellabllity based ratlng of R.C box glrder bridge superstructures.
The precise prediction of reberved carrying capacity of bridge as d system is extremely difficult especially when the brldges are highly redundant and slgnlficantly deter 1or;itcd or dainagetl.
Thls papel proposes a nt2w approach for the evaluation of reseived system c,drrying capaaty of
br~dges in terms ot equ~vdleiit system strength, which may b~ ddcflned as a brtdge
system strength correipcmdlng tu the system rehability of the bridge. This cm be ticrAvcd from
an Inverse process bami or1 the con~ept of FOSM(F1rst Order Second Moment) form of system
reliabihty index.
The sf rength llmt state models for K C box girder br~dges suggested In the paper dre based on
the basi~ bending and shear strength And thc system reliatxllty pro,~lerri of box gritier super
structure 1s formuldted as parallel serles models obtalncd f ~ o m thc FMA(Fdilure blode Rp
proath) based on major failure mc>clmusrns or c~itlcal fdure ,>tatcs of each nuder .WOSM(Ad-vanced First Order Second Moment) and IST(1mportance Sampling Technique) simulation algorithm
are used for the reliability analysis of the proposed models.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.35
no.4
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pp.863-874
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2015
The use of pile reinforcement is considered as one of the most promising techniques for improving load carrying capacity of piles in offshore area. In this study, to consider the horizontal and uplift bearing capacity of submerged breakwater bearing pile, exclusive analysis on load-transfer behaviour of pile was conducted. First of all, check the reinforcing effect from the three-dimensional finite element method, and estimate load transfer curve (ground reaction force). Based on these results, the reinforcing effect was quantified by estimating the coefficients of horizontal and uplift reinforcement of reinforced piles. Load transfer function with consideration of the reinforcing effect was proposed from estimated coefficients. A comparison of the analysis using the proposed load transfer function with three-dimensional finite element analysis has resulted that the proposed load transfer function is displaying good accuracy of predicting behavior of the load transfer between the pile and soil reinforcement. Interpretation of the submerged structure by applying a load transfer function considering the reinforcing effect, has shown that the reinforced pile's shear, bending moment and displacement are less than that of non-reinforced piles, while the subgrade reaction modulus arises greater. Thus, it is expected to be relatively cost effective in terms of design.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.37
no.2
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pp.357-367
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2017
Bending and axial forces simultaneously occur at the cross-section of a shotcrete lining reinforced with steel supports due to the tunnel geometry. The shotcrete has changing flexural stiffness depending on the axial forces and, as a result, severely nonlinear behavior. The mechanical properties of a shotcrete-steel composite also depend on the type of steel support. This study presents a fiber section element model considering the effect of axial force to evaluate the nonlinear behavior of a shotcrete-steel composite. Additionally, the model was used to analyze the effects of different types of steel supports on the load capacity. Furthermore, a modified hyperbolic model for ground reaction, including strain-softening, is proposed to account for the ground-lining interaction. The model was validated by comparing the numerical results with results from previous load test performed on arched shotcrete specimens. The changes in mechanical responses of the lining were also investigated. Results show a lining with doubly reinforcement rebar has similar load capacity as a lining with H-shaped supports. The use of more materials for the steel support enhances the residual resistance. For all types of steel reinforcement, the contribution of steel supports during peak load decreases as the ground becomes stiffer.
This paper examines the flexural behavior of full-scale prestressed concrete girders that were constructed of steel fiber reinforced ultra high performance concrete (UHPC). This study is designed to provide more information about the bending characteristics of UHPC girders in order to establish a reasonable prediction model for flexural resistance and deflection for future structural design codes. Short steel fibers have been introduced into prestressed concrete T-girders in order to study their effects under flexural loads. Round straight high strength steel fibers were used at volume fraction of 2%. The girders were cast using 150~190 MPa steel fiber reinforced UHPC and were designed to assess the ability of steel fiber reinforced UHPC to carry flexural loads in prestressed girders. The experimental results show that steel fiber reinforced UHPC enhances the cracking behavior and ductility of beams. Moreover, when ultimate failure did occur, the failure of girders composed of steel fiber reinforced UHPC was observed to be precipitated by the pullout of steel fibers that were bridging tension cracks in the concrete. Flexural failure of girders occurred when the UHPC at a particular cross section began to lose tensile capacity due to steel fiber pullout. In addition, it was determined that the level of prestressing force influenced the ultimate load capacity.
With deterioration of the nation's infrastructure comes the growing, need for effective means of rehabilitating structures. Possibly one for the most challenging tasks is to upgrade the overall capacity of concrete structure. Therefore, considerable efforts are still being made to develop new construction materials. Rehabilitation of damaged RC structures occasionally requires the removal and replacement of concrete in the tension zone of the structural members. Typical situation where the tension zone repair is necessary is when the concrete in the tension zone in beams or slabs has spalled off as a result of corrosion in the bottom reinforcing bars or due to extensive fire. The rehabilitation of such conditions normally involves the removal of the concrete beyond the reinforcement bars, cleaning or replacing the tensile bars and reinstatement of concrete to cover the steel bars the original shape and size. This study focused on the flexural behavior of reinforced concrete beams strengthened by steel strand and carbon fiber sheet in the tension zone. The properties of beams are 15$\times$25 cm rectangular and over a 200cm span. Test parameters in this experimental study were strengthening methods, jacking volume, the number of sheet. We investigated the flexural behavior of simply supported RC beams which are strengthened with the carbon fiber sheet, monotonic loads. Attention is concentrated upon overall bending capacity, deflection, ductility index, failure mode and crack development of repaired and rehabilitated beams.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.23
no.3
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pp.143-149
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2019
In this study, a U-shape composite beam was developed to be effectively used for a steel parking lot which is 8m or lower in height. When the U-shape composite beam was applied to a steel parking lot, essential considerations were story-height and long-span. In addition, due to the mixed structural system with reinforced concrete and steel material, the U-shape composite beam needed to have a structural integrity and reliable performance over demand capacity. The main objective of this study was to investigate the performance of the structure consisting of the reinforced concrete (RC) slab and U-shape beam. A U-shape composite beam generally used at a parking lot served as a control specimen. Four specimens were tested under four-point bending. To calculate theoretical values, strain gauges were attached to rebar, steel plate, and concrete surface in the middle of the specimens. As the results, initial yielding strength of the control specimen occurred at the bottom of the U-shaped steel. After yielding, the specimen reached the maximum strength and the RC slab concrete was finally failed by concrete crush due to compressive stress. The structural performance such as flexural strength and ductility of the specimen with the increased beam depth was significantly improved in comparison with the control specimen. Furthermore, the design of the U-shape composite beam with the consideration of flexural strength and ductility was effective since the structural performance by a negative loading was relatively decreased but the ductile behavior was evidently improved.
To investigate and evaluate the seismic damage behaviors of steel reinforced recycled concrete (SRRC) filled circular steel tube composite columns, in this study, the cyclic loading tests of 11 composite columns was carried out by using the load-displacement joint control method. The seismic damage process, hysteretic curves and performance indexes of composite columns were observed and obtained. The effects of replacement rates of recycled coarse aggregate (RCA), diameter thickness ratio, axial compression ratio, profile steel ratio and section form of profile steel on the seismic damage behaviors of composite columns were also analyzed in detail. The results show that the failure model of columns is a typical bending failure under the combined action of horizontal loads and vertical loads, and the columns have good energy dissipation capacity and ductility. In addition, the replacement rates of RCA have a certain adverse effect on the seismic bearing capacity, energy consumption and ductility of columns. The seismic damage characteristics of composite columns are revealed according to the failure modes and hysteretic curves. A modified Park-Ang seismic damage model based on the maximum displacement and cumulative energy consumption was proposed, which can consider the adverse effect of RAC on the seismic damage of columns. On this basis, the performance levels of composite columns are divided into five categories, The interlayer displacement angle and damage index are used as the damage quantitative indicators of composite columns, and the displacement angle limits of composite columns at different performance levels under 80% assurance rate are calculated as 1/105, 1/85, 1/65, 1/28, and 1/25 respectively. On this basis, the damage index limits corresponding to each performance level are calculated as 0.045, 0.1, 0.48, 0.8, and 1.0 respectively. Finally, the corresponding relations among the performance levels, damage degrees, interlayer displacement angles and damage indexes of composite columns are established. The conclusions can provide reference for the seismic design of SRRC filled circular steel tube composite columns, it fills the vacancy in the research on seismic damage of steel reinforced recycled concrete (SRRC) filled circular steel tube composite columns.
Kim, June-Su;Lee, Young-Oh;Shim, Young-Yong;Yun, Hyun-Do
Journal of the Korea Concrete Institute
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v.24
no.4
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pp.361-368
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2012
Required performance for repair materials are strength, ductility, durability and bonding with the substrate concrete. Various kinds of fiber-reinforced cement composites (FRCCs) have been developed and used as repair materials. Strain-hardening cement based composites (SHCC) is one of the effective repair materials that can be used to improve crack-damage tolerance of reinforced concrete (RC) structures. SHCC is a superior FRCC that has multiple cracking characteristic and pseudo strain-hardening behavior. The expansive admixture, which can be used to reduce shrinkage in SHCC materials with less workability by controlling interfacial bonding performance between SHCC and substrate concrete. For the application of SHCC as a repair material to RC structures, this study investigates the flexural performance of expansive SHCC-layered concrete beam. Test variables include the replacement levels of expansive admixture (0 and 10%), repair thickness (30 and 40 mm), and compressive strength of SHCC (30, 70 and 100 MPa). Four point bending tests on concrete beams strengthened with SHCCs were carried out to evaluate the contribution of SHCC on the flexural capacity. The result suggested that expansive SHCC materials can be used for repairing and strengthening of concrete infrastructures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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