The objective of this paper is to investigate and analyze the behaviour of prestressed I section structural members constructed with ultra high perfomance steel fiber reinforced cementitious concrete (SFR-UHPC). This material is known as reactive powder concrete (RPC) mixed with domestic materials and its compressive strength is over 150MP. The parameters of test specimens were span to depth ratio, prestressing force, prestressing wire placement and web width. Most influential parameter to determine the failure mode between shear and flexural action was proved to be shear span ratio. The characteristics of ultra high-strength concrete is basically brittle, but due to the steel fiber reinforcement behaviour of this structure member became ductile after the peak load. As a result of the test, the stress block of compressive zone should be redefined. The proposed analytical calculation of internal force capacity based by plastic analysis gave a good prediction for the shear and flexural strength of specimens. The numerical verification of the finite element model which constitutive law developed for Mode I fracture of fiber reinforced concrete correctly captured the overall behaviour of the specimens tested.
For the purpose of clarifying the influence of welding residual stress to the fatigue crack propagations behaviour, an analytical investigation based on finite element method is performed to examine the opening behaviour of tip-closed crack in the compressive residual stress. A finite element model comprised of contact elements for the crack plane and plane stress elements for the base material is used to evaluate crack opening stress of the crack existing in the residual stress field. Also an analytical method based on the superposition principle to estimate the length of opened part of tip closed crack and the stress distribution adjacent to the crack during uploading is applied to the finite element model. The software for the analysis is ABAQUS, which is a general purpose finite element package. The results show that stresses distributed on the crack surfaces are reduced and approached to zero as the applied stresses are increased up to crack tip opening stress and no mechanical discontinuity is found at the boundary of contact elements and plane stress elements. It is verified that the opening behavior of the fatigue crack in the residual stress can be predicted by finite element method with the proposed analytical method.
The behaviour of hollow structural steel (HSS) stub columns and beams filled with normal concrete and recycled aggregate concrete (RAC) under instantaneous loading was investigated experimentally. A total of 40 specimens, including 30 stub columns and 10 beams, were tested. The main parameters varied in the tests were: (1) recycled coarse aggregate (RCA) replacement ratio, from 0 to 50%, (2) sectional type, circular and square. The main objectives of these tests were threefold: first, to describe a series of tests on new composite columns; second, to analyze the influence of RCA replacement ratio on the compressive and flexural behaviour of recycled aggregate concrete filled steel tubes (RACFST), and finally, to compare the accuracy of the predicted ultimate strength, bending moment capacity and flexural stiffness of the composite specimens by using the recommendations of ACI318-99 (1999), AIJ (1997), AISC-LRFD (1999), BS5400 (1979), DBJ13-51-2003 (2003) and EC4 (1994).
Geopolymer concrete (GPC), which is recognised as an environmentally friendly alternative to ordinary Portland cement (OPC) concrete, has been reported to possess high fire resistance. However, very limited research has been conducted to investigate the behaviour of geopolymer concrete-filled steel tubular (GCFST) columns at either ambient or elevated temperatures. This paper presents the compressive test results of a total of 15 circular concrete-filled steel tubular (CFST) stub columns, including 5 specimens tested at room temperature, 5 specimens tested at elevated temperatures and the remaining 5 specimens tested for residual strength after exposure to elevated temperatures. The main variables in the test program include: (a) concrete type; (b) concrete strength; and (c) curing condition of geopolymer concrete. The test results demonstrate that GCFST columns have similar ambient temperature behaviour compared with the conventional CFST counterparts. However, GCFST columns exhibit better fire resistance than the conventional CFST columns. Meanwhile, it is found that the GCFST column made with heat cured GPC has lower strength loss than other columns after exposure to elevated temperatures. The research results highlight the possibility of using geopolymer concrete to improve the fire resistance of CFST columns.
Soil stabilization is an essential engineering process to enhance the geotechnical properties of soils that are not suitable for construction purposes. This study focuses on using coconut coir, a natural fibre to enhance the soil properties. Lime, an activator is added to the reinforced soil to augment its shear strength and durability. An experimental investigation was conducted to demonstrate the effect of coconut coir fibers and lime on the consistency limits, compaction characteristics, unconfined compressive strength, stress-strain behaviour, subgrade strength and durability of the treated soil. The results of the study illustrate that lime stabilization and coir reinforcement improves the unconfined compressive strength, post peak failure strength, controls crack propagation and boosts the tensile strength of the soil. Coir reinforcement provides addition contact surface, improving the soil-fibre interaction and increasing the interlocking between fibre and soil and thereby improve strength. Optimum performance of soil is observed at 1.25% coir fibre inclusion. Coir being a natural product is prone to degradation and to increase the durability of the coir reinforced soil, lime is used. Lime stabilization favourably amends the geotechnical properties of the coir fibre reinforced soil.
Wear behaviour of B.390 aluminum alloy with different particle sizes of primary Si against a SM45C counterface was studied as a function of wear load and sliding velocity, using pin-on-disk apparatus under dry condition. The wear rate of specimen with fine primary Si particles showed increased wear resistance at high wear load, on the other side wear resistance of coarse primary Si particle size was improved at low wear load. As the compressive residual stress in the matrix increased remarkably by liquid nitrogen(LN) treatment, wear resistance of the LN treated specimen was more excellent than that of T6 treated specimen.
Tubular joints have been widely used in offshore platforms and space structures due to their merits such as easy fabrication, aesthetic appearance and better static strength. For existing tubular joints, a grouted sleeve reinforced method was proposed in this paper. Experimental tests on five tubular T-joints reinforced with the grouted sleeve and two conventional tubular T-joints were conducted to investigate their mechanical behaviour. A constant axial compressive force was applied to the chord end to simulate the compressive state of the chord member during the tests. Then an axial compressive force was applied to the top end of the brace member until the collapse of the joint specimens occurred. The parameters investigated herein were the grout thickness, the sleeve length coefficient and the sleeve construction method. The failure mode, ultimate load, initial stiffness and deformability of these joint specimens were discussed. It was found that: (1) The grouted sleeve could change the failure mode of tubular T-joints. (2) The grouted sleeve was observed to provide strength enhancement up to 154.3%~172.7% for the corresponding un-reinforced joint. (3) The initial stiffness and deformability were also greatly improved by the grouted sleeve. (4) The sleeve length coefficient was a key parameter for the improved effect of the grouted sleeve reinforced method.
It has been recognized unsaturated soil behaviour playing an important role in geomechanics. Up to now, only a few experimental data are available for the technical difficulties related to both volume changes and suction measurements. In this study, the volume changes of unsaturated compacted silty soil were monitored with proximeter (i.e. non-contactable transducer) during various triaxial compression tests, which gave a realistic estimation in the volume changes of unsaturated soil sample. Various triaxial compression tests for unsaturated soil under different drainage conditions are carried out. The behaviour of the pore pressure, namely, the pore-air pressure and the pore-water pressure, and matric suction during the shearing tests are investigated. The experimental results have revealed that the mechanical behaviour of unsaturated soil can be significantly affected by the matric suction.
Product background of cement, sand and coarse aggregate differ from country to country, so that thermal behaviour of concrete make a difference in high temperature. To cope with demand, this paper is a study on compressive strength for W/C 45%, 55% and 65% by using domestic portland cement, Han-river sand, sea sand and crushed-coarse aggregate. As a result, it is shown that it is estimating to the mechanical properties of heated concrete specimens under various W/C ratio.
본 연구에서는 가곡광산 화강암의 변형거동에 열응력과 수압이 미치는 영향을 평가하였다. 열응력과 수압이 미치는 영향을 해석하기 위하여 화강암 시험편에 열을 가하여 200, 300, 400, 500, 600, $700^{\circ}C$ 예열시험편을 제작하였고, 500, 600, $700^{\circ}C$ 예열시험편에 7.5MPa의 수압을 가하였다. 예열시험편에 대한 일축압축시험 결과 예열온도가 증가함에 따라 시험편의 축변형률 및 횡변형률이 증가하는 것으로 나타났으며 특히 $600^{\circ}C$ 이상 시험편에서 변형률의 증가가 현저한 것으로 나타났다. 온도에 따라 시험편의 일축압축강도와 탄성계수는 지수적으로 감소하는 것으로 측정되었다. 수압을 받은 시험편은 그렇지 않은 시험편에 비해 비탄성적인 변형거동이 큰 것으로 나타났으며 이는 수압이 예열시험편 내에 존재하는 균열의 확장과 개구에 영향을 미친다는 것을 뜻한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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