A three-dimensional panel system, which was offered as a new method for construction in Jordan using relatively high strength modular panels for walls and ceilings, is investigated in this paper. The panel consists of two steel meshes on both sides of an expanded polystyrene core and connected together with a truss wire to provide a 3D system. The top face of the ceiling panel was pored with regular concrete mix, while the bottom face and both faces of the wall panels were cast by shotcreting (dry process). To investigate the structural performance of this system, an extensive experimental testing program for ceiling and wall panels subjected to static and dynamic loadings was conducted. The load-deflection curves were obtained for beam and shear wall elements and wall elements under transverse and axial loads, respectively. Static and dynamic analyses were conducted, and the performance of the proposed structural system was evaluated and compared with a typical three dimensional reinforced concrete frame system for buildings of the same floor areas and number of floors. Compressive strength capacity of a ceiling panel is determined for gravity loads, while flexural capacity is determined under the effect of wind and seismic loading. It was found that, the strength and serviceability requirements could be easily satisfied for buildings constructed using the three-dimensional panel system. The 3D panel system is superior to that of conventional frame system in its dynamic performance, due to its high stiffness to mass ratio.
Traditional concrete is effectively an insulator in the dry state. However, conductive concrete can attain relatively high conductivity by adding a certain amount of electronically conductive components in the regular concrete matrix. The main purpose of this study is to investigate the electrical and thermal properties of conductive concrete with various graphite contents, specimen dimensions and applied voltages. For this purpose, six different mixtures (the control mixtures and five conductive mixtures with steel fibers of 2% by weight of coarse aggregate and graphite as fine aggregate replacement at the levels of 0%, 5%, 10%, 15% and 20% by weight) were prepared and concrete blocks with two types of dimensions were fabricated. Four test voltage levels, 48 V, 60 V, 110 V, and 220 V, were applied for the electrical and thermal tests. Test results show that the compressive strength of specimens decreases as the amount of graphite increases in concrete. The rising applied voltage decreases electrical resistivity and increases heat of concrete. Meanwhile, higher electrical current and temperature have been obtained in small size specimens than the comparable large size specimens. From the results, it can be concluded that the graphite contents, applied voltage levels, and the specimen dimensions play important roles in electrical and thermal properties of concrete. In addition, the superior electrical and thermal properties have been obtained in the mixture adding 2% steel fibers and 10% graphite.
This paper unveils a new computer based stabilization methodology for automated modeling analysis and its experimental verification for corrosion in reinforced concrete structures under the effect of varying oxygen concentration. Various corrosion cells with different concrete compositions under four different environmental conditions (air dry, submerged, 95% R.H and alternate wetting-drying) have been investigated under controlled laboratory conditions. The results of these laboratory tests were utilized with an automated computer-aided simulation model. This model based on mass and energy stabilization through the porous media for the corrosion process was coupled with modified stabilization methodology. By this coupling, it was possible to predict, maintain and transfer the influence of oxygen concentration on the corrosion rate of the reinforcement in concrete under various defined conditions satisfactorily. The variation in oxygen concentration available for corrosion reaction has been taken into account simulating the actual field conditions such as by varying concrete cover depth, relative humidity, water-cement ratio etc. The modeling task has been incorporated by the use of a computer based durability model as a finite element computational approach for stabilizing the effect of oxygen on corrosion of reinforced concrete structures.
This paper investigates the effect of the jaw's curvature, also known by contact angle and jaw arc central angle (2α), of the Brazilian test apparatus on indirect tensile strength of various rock types. That's why, ten rock samples including limestone, marble, skarn, granite, diorite, and granodiorite were collected from some quarries in different provinces of Iran. Petrographic, mineralogical and textural investigations were performed using thin section analyses. Physical properties of the selected rock samples namely dry and saturated unit weights, porosity, water absorption, and specific gravity were determined for the rock samples. In addition, Brazilian tensile strength at different 2α angles (i.e., 2α = 0°, 10°, 15°, 20°, 45°, and 60°) were determined for the rocks in the laboratory. Results show that the parameter for the rocks is between 3.81 MPa at 2α=0° and 54.76 MPa at 2α=60°. This means that Brazilian tensile strength increased with increasing 2α angle from 0° to 60°. Also, it was found that the highest change rate of the Brazilian tensile strength occurs in range of 2α=15°-30° for most studied rock samples. In some tested samples, the parameter is decreased only at 2α = 60°. The values of Brazilian tensile strength of the rocks tested by flat and standard jaws are near to each other.
To achieve a wide suction range, the low suction was imposed on compacted silt specimens by the axis translation technique and the high suction was imposed by the vapor equilibrium technique with saturated salt solutions. Firstly, the results of soil water retention tests on compacted silt show that the soil water retention curves in terms of gravimetric water content versus suction relation are independent of the dry density or void ratio in a high suction range. Therefore, triaxial tests on compacted silt with constant water content at high suctions can be considered as that with constant suction. Secondly, the results of triaxial shear tests on unsaturated compacted silt with the initial void ratio of about 0.75 show a strain-hardening behavior with a slightly shear contraction and then strain-softening behavior with an obviously dilation. As the imposed suction increases, the shear strength increases up to a peak value and then decreases when the suction is beyond a special value corresponding to the peak shear strength. The residual strength increases to fair value and those at high suctions are almost independent of imposed suctions. In addition, the contribution of suction to the strength of compacted silt would not diminish even in a high suction range.
Time-dependent buckling of embedded straight concrete columns armed with Silicon dioxide($SiO_2$) nano-particles exposed to fire is investigated in the present study for the fire time. The column is simulated mathematically with Timoshenko beam model. The governing mass conservation equations to describe heat and moisture transport in concrete containing free water, water vapor, and dry air in conjunction with the conversion of energy are considered. The characteristics of the equivalent composite are determined using Mori-Tanaka approach. The foundation around the column is simulated with spring and shear layer. Employing nonlinear strains-displacements, energy methods and Hamilton's principal, the governing equations are derived. Differential quadrature method (DQM) is used in order to obtain the critical buckling load and critical buckling time of structure. The influences of volume percent of $SiO_2nano-particles$, geometrical parameters, elastic foundation and concrete porosity are investigated on the time-dependent buckling behaviours of structure. Numerical results indicate that reinforcing the concrete column with $SiO_2nano-particles$, the structure becomes stiffer and the critical buckling load and time increase.
Groundwater control is a significant issue in most underground construction. An estimate of the inflow rate is required to size the pumping system, and treatment plant facilities for construction planning and cost assessment. An estimate of the excavation-induced drawdown of the initial groundwater level is required to evaluate potential environmental impacts. Analytical and empirical methods used in current engineering practice do not adequately account for the effect of the jointed-rock-mass anisotropy and heterogeneity. The impact of geostructural anisotropy of fractured rocks on tunnel inflows is addressed and the limitations of analytical solutions assuming isotropic hydraulic conductivity are discussed. In this paper the unexcavated Zagros tunnel route has been classified from groundwater flow point of view based on the combination of observed water inflow and numerical modeling results. Results show that, in this hard rock tunnel, flow usually concentrates in some areas, and much of the tunnel is dry. So the remaining unexcavated Zagros tunnel route has been categorized into three categories including high Risk, moderately risk and low risk. Results show that around 60 m of tunnel (3%) length can conduit the large amount of water into tunnel and categorized into high risk zone and about 45% of tunnel route has moderately risk. The reason is that, in this tunnel, most of the water flows in rock fractures and fractures typically occur in a clustered pattern rather than in a regular or random pattern.
In rock drilling, the most important characteristic to clarify is the wear of the drill bits. The reason that the rock drill bits fail with time is wear. In dry sliding contact adhesive wear deteriorates the materials in contact, quickly, and is the result of shear fracture in the momentary contact joins between the surfaces. This paper aims at presenting an overview of the assessment of WC/Co cemented carbide (CC) tricone bit in rotary drilling. To study wear of these bits, two approaches have been used in this research. Firstly, the new bits were weighted before they mounted on the drill rigs and also after completion their useful life to obtain bit weight loss percentage. The characteristics of the rock types drilled by using such this bit were measured, simultaneously. Alternatively, to measure contact wear, namely, matrix wear a micrometer has been used with a resolution of 0.02 mm at different direction on the tricone bits. Equivalent quartz content (EQC), net quartz content (QC), muscovite content (Mu), coarseness index (CI) of drill cuttings and compressive strength of rocks (UCS) were obtained along with thin sections to investigate mineralogical properties in detail. The correlation between effective parameters and bit wear were obtained as result of this study. It was observed that UCS shows no significant correlation with bit wear. By increasing CI and cutting size of rocks wear of bit increases.
The purpose of this study was to investigate the changes in easy-care and strength properties of the wet fixation processed viscose rayon fabrics. Rayon fabrics were treated with mixed resins of melamine formaldehyde (MF) and DMDHEU by one bath and two bath wet fixation processes. The MF/DMDHEU mixed resin concentrations were 50/100, 50/150, 100/100, 100/150 and 150/100(g/1). Magnasium chloride was used as a catalyst. Treated fabrics were evaluated by nitrogen content, DP rating, wrinkle recovery angle, breaking strength, tearing strength and abrasion resistance. The properties were compared to the fabrics treated by conventional Pad-Dry-Cure (PDC) method. Wet fixation processed fabrics showed DP ratings of higher than 3 and higher than 275 degrees of wrinkle recovery angles in all the mixed resin concentrations. Wet fixation processed fabrics showed increase in breaking strength and tearing strength but decrease in abrasion resistance. However, the decrease in abrasion resistance was much less than the conventional PDC treated fabrics. The one bath wet fixation processed fabrics showed better physical properties than the two bath processed fabrics in general. The optimum treatment condition was the mixed resin concentration of MF/DMDHEU, 100/100 g/l in one bath wet fixation process.
Dynamic compaction (DC) is a useful method for improvement of granular soils. The method is based on falling a tamper (weighting 5 to 40 ton) from the height of 15 to 30 meters on loose soil that results in stress distribution, vibration of soil particles and desirable compaction of the soil. Propagation of the waves during tamping affects adjacent structures and causes structural damage or loss of performance. Therefore, determination of the safe or critical distance from tamping point to prevent structural hazards is necessary. According to FHWA, the critical distance is defined as the limit of a particle velocity of 76 mm/s. In present study, the ABAQUS software was used for numerical modeling of DC process and determination of the safe distance based on particle velocity criterion. Different variables like alluvium depth, relative density, and impact energy were considered in finite element modeling. It was concluded that for alluvium depths less than 10 m, reflection of the body waves from lower boundaries back to the soil and resonance phenomenon increases the critical distance. However, the critical distance decreases for alluvium depths more than 10 m. Moreover, it was observed that relative density of the alluvium does not significantly influence the critical distance value.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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