A new fluorescent system (acridine/RTIL hybrid gel) confined in the 3D micro-structure of a poly(lactic acid) membrane were prepared from 1-butyl-3-methylimidazolium-based ionic liquids ([bmim]X (X = $SbF_6$, $NTf_2$, Cl); RTILs), poly(lactic acid) (PLA), and acridine via the sol-gel route. SEM images showed that, in the presence of [bmim]$SbF_6$ and [bmim]$NTf_2$, 3D-ly paticulated structures were created inside the PLA membranes and acridine/RTIL hybrid gels were confined in gabs of particulates. However, the use of [bmim]Cl induced the formation of a 3D-ly porous structure containing the hybrid gel of acridine/[bmimCl in the micropores. The three fluorescent systems exhibited different fluorescence behaviors (fluorescence maximum and intensity) depending on the C2-H acidity scale of the RTILs (or their anion type). Acridine gels hybridized with [bmim]$SbF_6$ and [bmim]$NTf_2$ showed blue fluorescence with relative high intensity, whereas the hybrid gel with [bmim]Cl exhibited almost no fluorescence under dry conditions. However, the acridine/[bmim]Cl hybrid system in the micro-porous PLA membrane started to emit fluorescent light under humid conditions and showed a possible response, indicating that it could be applied as a humidity sensor.
The use of external carbon-fiber-reinforced polymer (CFRP) laminates is one of the most effective techniques existing for the confinement of circular concrete specimens. Currently, several researches have been made to develop models for predicting the ultimate conditions of this type of confinement. As most of the major existing models were developed based on limited experimental database. This paper presents the development of new confinement ultimate conditions, strength and strain models, for concrete cylinders confined with CFRP composites based on a statistical analysis of a large existing experimental database of 310 cylindrical concrete specimens wrapped with CFRP. The database is used to evaluate the performance of the proposed and major existing strength and strain models. Based on the two different statistical indices, the coefficient of determination ($R^2$) and the Root Mean Square Error (RMSE), the two proposed confinement ultimate conditions presents a good performance compared to the major existing models except the models of Lam and Teng (2003) and Youssef et al. (2007) which have relatively similar performance to the proposed models.
This paper presents a nonlinear analysis of reinforced concrete column with lap splice confined by FRP wrapping in the critical hinging zone. The steel stress-slip model derived from the tri-uniform bond stress model presented in the companion paper is included in the nonlinear frame analysis to simulate the response of reinforced concrete columns subjected to cyclic displacement reversals. The nonlinear modeling is based on a fiber discretization of an RC column section. Each fiber is modeled as either nonlinear concrete or steel spring, whose load-deformation characteristics are calculated from the section of fiber and material properties. The steel spring that models the reinforcing bars consists of three sub-springs, i.e., steel bar sub-spring, lap splice spring, and anchorage bond-slip spring connected in series from top to bottom. By combining the steel stress versus slip of the lap splice, the stress-deformation of steel bar and the steel stress-slip of bars anchored into the footing, the nonlinear steel spring model is derived. The analytical responses are found to be close to experimental ones. The analysis without lap splice springs included may result in an erroneous overestimation in the strength and ductility of columns.
Mousavi, S.M.;Alavi, A.H.;Gandomi, A.H.;Esmaeili, M. Arab;Gandomi, M.
Structural Engineering and Mechanics
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v.36
no.6
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pp.759-783
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2010
In this paper, compressive strength of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) confined concrete cylinders is formulated using a hybrid method coupling genetic programming (GP) and simulated annealing (SA), called GP/SA, and a robust variant of GP, namely multi expression programming (MEP). Straightforward GP/SA and MEP-based prediction equations are derived for the compressive strength of CFRP-wrapped concrete cylinders. The models are constructed using two sets of predictor variables. The first set comprises diameter of concrete cylinder, unconfined concrete strength, tensile strength of CFRP laminate, and total thickness of CFRP layer. The most widely used parameters of unconfined concrete strength and ultimate confinement pressure are included in the second set. The models are developed based on the experimental results obtained from the literature. To verify the applicability of the proposed models, they are employed to estimate the compressive strength of parts of test results that were not included in the modeling process. A sensitivity analysis is carried out to determine the contributions of the parameters affecting the compressive strength. For more verification, a parametric study is carried out and the trends of the results are confirmed via some previous studies. The GP/SA and MEP models are able to predict the ultimate compressive strength with an acceptable level of accuracy. The proposed models perform superior than several CFRP confinement models found in the literature. The derived models are particularly valuable for pre-design purposes.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.21
no.4
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pp.365-373
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2008
Fiber Reinforced Polymer, FRP has a light weight, a high tensile strength based on design, non-electronic, non-magnetic, and rust-resistant feature, etc and many researches are being conducted recently on FRP in the construction area. Among them, GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer) is excellent in price competitiveness and is widely being used. However, since GFRP has a relative low modulus of elasticity and causes excessive deflection, the section must be large to be used as a structural component and an investigative review must be carried out in design to set the limit for deflection by the use load. Therefore, in order to solve the mentioned technical problems, this study suggested a section of a module form such that application of a large-scale section is possible. Also, to secure the low rigidity of FRP, this study developed a new FRP+ concrete composite girder form that confined the concrete. To identify the structural movement of the developed FRP+ concrete composite girder, shear strength test was carried out.
There are separate merits and demerits to wood and steel. The combination of wood and steel as a compound section is able to improve the properties of both and ultimately increase their final bearing capacity. The composite cross-section made of steel and wood has higher hardness while showing more ductility and the local buckling of steel is delayed or completely prevented. The purpose of this study is to investigate the behavior of composite columns enclosed in wooden logs and the hollow sections of steel that will be examined in a laboratory environment under the axial load to determine the final bearing capacity and sample deformation. In terms of methodology, steel sheet and carbon fiber reinforced polymer sheet (FRP) are tested to construct hollow rectangular sections and reinforce timber. Besides, the method of connecting hollow sections and timber including glue and screw has been also investigated. As a result, timber lumber enclosed with carbon fiber-reinforced polymer sheets in which fibers are horizontally located at 90° are more resistant with better ductility.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.19
no.6
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pp.552-557
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2006
Electrical, optical, surface, and structural properties of amorphous indium-zinc-oxide (a-IZO) grown by box cathode sputtering (BCS) were compared with crystalline indium-tin-oxide (c-ITO) anode films grown by conventional DC sputtering (DCS). Although x-ray diffraction plot of BCS-grown IZO film shows amorphous structure, the optical and electrical properties of a-IZO is comparable to those of c-ITO film. In particular, BCS-grown IZO films shows very smooth surface without defects such as pin hole and cracks because most of the energy of the sputtered atoms was confined in high density plasma region in box cathode gun. Furthermore polymer organic light emitting diodes (POLED) with the a-IZO anode film shows better electrical properties than that of POLED with the c-ITO anode film due to high work function and smooth surface of a-IZO. This suggested that BCS-grown a-IZO film is promising anode materials substituting conventional c-ITO anode in OLED and flexible displays.
This paper presents a tri-uniform bond stress model for predicting the lap splice strength of reinforcing bar at the critical bond splitting failure. The proposed bond distribution model consists of three zones, namely, splitting zone, post-splitting zone and yielding zone. In each zone, the bond stress is assumed to be constant. The models for bond strength in each zone are adopted from previous studies. Combining the equilibrium, strain-slip relation and the bond strength model in each zone, the steel stress-slip model can be derived, which can be used in the nonlinear frame analysis of the column. The proposed model is applied to derive explicit equations for predicting the strength of the lap splice strengthened by fiber reinforced polymer (FRP) in both elastic and post-yield ranges. For design purpose, a procedure to calculate the required FRP thickness and the number of FRP sheets is also presented. A parametric investigation was conducted to study the relation between lap splice strength and lap splice length, number and thickness of FRP sheets and the ratio of concrete cover to bar diameter. The study shows that the lap splice strength can be enhanced by increasing one of these parameters: lap splice length, number or thickness of FRP sheets and concrete cover to bar diameter ratio. Verification of the model has been conducted using experimental data available in literature.
Kavour, Florentia;Christoforidou, Angeliki;Pavlovic, Marko;Veljkovic, Milan
Steel and Composite Structures
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v.43
no.4
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pp.419-429
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2022
In response to the sustainability requirements set in the EU Commission's "Green Deal" towards reduction of the greenhouse gas emissions, it is estimated that the structural design for deconstruction is going to contribute considerably to the sustainable development of the built environment. The demountability of multi-material structural systems basically depends on the shear connectors used in the structural system. This paper focuses on a type of demountable injected shear connector with an injected steel-reinforced resin (iSRR) which consists of spherical steel particles embedded in a resin. Its application to steel-to-concrete and steel-to-Fiber Reinforced Polymer (FRP) decks is presented along with its benefits. In parallel, an overview of the experimental and numerical research on the evaluation of the mechanical properties of the demountable bolted connectors with iSRR is discussed. Last, detailed finite element (FE) models and a parametric study are performed to quantify the confinement level of the SRR material influenced by the oversized hole diameter.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.28
no.1
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pp.41-46
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2024
The current study investigates the seismic performance of shear-dominant RC columns retrofitted with iron-based shape memory alloy (Fe SMA). Three RC columns with insufficient transverse reinforcement were designed and fabricated for lateral cyclic loading tests. Before testing, two specimens were externally confined with carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) sheets and self-prestressed Fe SMA strips. The test results showed that both CFRP and Fe SMA performed well in preventing severe shear failure exhibited by the unretrofitted control specimen. Furthermore, the two retrofitted specimens showed ductile flexural responses up to the drift ratios of ±8%. In terms of damage control, however, the Fe SMA confinement was superior to CFRP confinement in that the spalling of concrete was much less and that the rupture of confinement did not occur.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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