Thirteen self-compacting recycled concrete filled aluminium tubular (SCRCFAT) columns were tested under concentric compression loads. The effects of the replacement ratio of the recycled concrete aggregate (RCA) and steel fibre (SF) reinforcement on the structural performance of the SCRCFAT columns were studied. A control specimen (C000) was cast with normal concrete without SF to be reference for comparison. Twelve columns were cast using RCA, six columns were cast using concrete incorporating 2% SF while the rest of columns were cast without SF. Failure mode, ductility, ultimate load capacity, axial deformation, ultimate strains, stress-strain response, and stiffness of the SCRCFAT columns were studied. The results showed that, the peak load of tested SCRCFAT columns incorporating 5-100 % RCA without SF reduced by 2.33-11.28 % compared to that of C000. Conversely, the peak load of tested SCRCFAT columns incorporating 5-100% RCA in addition to 2% SF increased by 21.1-40.25%, compared to C000. Consequently, the ultimate axial deformation (Δ) of column C100 (RCA=100% and SF 0%) increased by about 118.9 % compared to C000. The addition of 2% SF to the concrete mix decreased the axial deformation of SCRCFAT columns compared to those cast with 0% SF. Moreover, the stiffness of the columns cast without SF decreased as the RCA % increased. In contrast, the columns stiffness cast with 2% SF increased by 26.28-89.7 % over that of C000. Finally, a theoretical model was proposed to predict the ultimate loads tested SCRCFAT columns and the obtained theoretical results agreed well with the experimental results.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.11
no.1
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pp.181-192
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2007
The purpose of this study is to analyse and compare experimentally flexural behavior of RC beams strengthened with CFRP plates by different methods, and finally suggest the evaluation equations of flexural capacity of RC beams with the aim of application of prestressed CFRP strengthening. The experimental parameters are compressive strength, reinforcement ratio, prestressing level and strengthening methods. The non-prestressed specimens failed on account of separation of the plates from the beams due to premature de-bonding, while most of the prestressed specimens failed due to CFRP plate fracture. The evaluation equations of flexural capacity of RC beams is suggested and these equations have a good reliability in predicting flexural strength of RC beams.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.12
no.3
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pp.135-146
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2008
In this study, the effect of epoxy mortar panel as the shear strengthening material of reinforced concrete beam is investigated by loading test. The main variables are the kind of strengthening material, the amount of reinforcement and the spacing of CFS(Carbon Fiber Sheet) stirrups. The design method to use epoxy mortar panel as shear strengthening of reinforced concrete beam took the shear capacity as the form of the sum of $V_c$, $V_s$, $V_{sheet}$ and $V_p$. By making a comparison between the values calculated by the proposed shear strength prediction formula and those from the loading test results, the mean value was 1.10 and the standard deviation was 8.16%.
The purpose of this study is to evaluate the effects of surface treatment and composition of reinforcement material on fracture strength of fiber reinforced composite inlay bridges. The materials used for this study were I-beam, U-beam TESCERA ATL system and ONE STEP(Bisco, IL, USA). Two kinds of surface treatments were used; the silane and the sandblast. The specimens were divided into 11 groups through the composition of reinforcing materials and the surface treatments. On the dentiform, supposing the missing of Maxillary second pre-molar and indirect composite inlay bridge cavities on adjacent first pre-molar disto-occlusal cavity, first molar mesio-occlusal cavity was prepared with conventional high-speed inlay bur. The reinforcing materials were placed on the proximal box space and build up the composite inlay bridge consequently. After the curing, specimen was set on the testing die with ZPC. Flexural force was applied with universal testing machine (EZ-tester; Shimadzu, Japan). at a cross-head speed of 1 mm/min until initial crack occurred. The data was analyzed using one-way ANOVA/Scheffes post-hoc test at 95% significance level. Groups using I-beam showed the highest fracture strengths (p<0.05) and there were no significant differences between each surface treatment (p>0.05) Most of the specimens in groups that used reinforcing material showed delamination. 1. The use of I-beam represented highest fracture strengths (p<0.05) 2. In groups only using silane as a surface treatment showed highest fracture strength, but there were no significant differences between other surface treatments (p>0.05). 3. The reinforcing materials affect the fracture strength and pattern of composites inlay bridge. 4 The holes at the U-beam did not increase the fracture strength of composites inlay bridge.
Jo, Byung-Wan;Yoon, Kwang-Won;Park, Jung-Hoon;Kim, Heoun
Journal of the Korea Concrete Institute
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v.22
no.3
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pp.287-295
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2010
In this study, ordinary Portland cement was used and the air void was minimized by using minute quartz as the filler. In addition, steel fibers were used to mitigate the brittle failure problem associated with high strength concrete. This study is in progress to make an Ultra-high strength powdered concrete (UHSPC) which has compressive strength over 300 MPa. To increase the strength of concrete, we have compared and analyzed the compressive strengths of the concretes with different mix proportions and curing conditions by selecting quartz sand, dolomite, bauxite, ferro silicon which have diameters less than 0.6 mm and can increase the bond strength of the transition zone. Ultra-high strength powdered concrete, which is different from conventional concrete, is highly influenced by the materials in the mix. In the study, the highest compressive strength of the powdered concrete was obtained when it is prepared with ferro silicon, followed in order by Bauxite, Dolomite, and Quartz sand. The amount of ferro silicon, when the highest strength was obtained, was 110%, of the weight of the cement. SEM analysis of the UHSPC showed that significant formation of C-S-H and Tobermorite due to high temperature and pressure curing. Production of Ultrahigh strength powdered concrete which has 28-day compressive strength upto 341MPa has been successfully achieved by the following factors; steel fiber reinforcement, fine particled aggregates, and the filling powder to minimize the void space, and the reactive materials.
In this study, characteristics of the seismic response of the non-earthquake resistant reinforced concrete (RC) frame were identified. The test building is designed to withstand only gravity loads and not in compliance with modern seismic codes. Smooth bars were utilized for the reinforcement. Members are provided with minimal amount of stirrups to withstand low levels of shear forces and the core concrete is virtually not confined. Columns are slender and more flexible than beams, and beam-column connections were built without stirrups. Through the modeling of an example RC frame, the feasibility of the fiber elementbased 3D nonlinear analysis method was investigated. Since the torsion is governed by the fundamental mode shape of the structure under dynamic loading, pushover analysis cannot predict torsional response accurately. Hence, dynamic response history analysis is a more appropriate analysis method to estimate the response of an asymmetric building. The latter method was shown to be accurate in representing global responses by the comparison of the analytical and experimental results. Analytical models without rigid links provided a good estimation of reduced stiffness and strength of the test structure due to bond-slip, by forming plastic hinges closer to the column ends. However, the absence of a proper model to represent the bond-slip poased the limitations on the current inelastic analysis schemes for the seismic analysis of buildings especially for those with round steel reinforcements. Thus, development of the appropriate bond-slip model is in need to achieve more accurate analysis.
Recently a new generation of crown and bridge veneering resins containing submicron glass fillers was introduced. These ultrasmall particle hybrid composite materials distinguish themselves, compared with conventional microfill crown and bridge resins, through improved mechanical properties. It is claimed that these composites are suitable for metal free crowns and even bridges using fiber reinforcement. The purpose of this study was to evaluate the effect of thermal cycling on the tensile strength of the following veneering composites: Artglass(Heraeus Kulzer Co., Wehrheim, Germany), Estonia(Kuraray Co.. Japan), Sculpture(Jeneric Pentron Co., Wallingford, U.S.A.), and Targis(Ivoclar Co., Schaan Liechenstein). According to manufacturer's instructions, rectangular tensile test specimens measuring $1.5{\times}2.0{\times}4.5mm$ were made using a teflon mold. Whole specimens were divided into two groups. One group was dried in a desiccator at $25^{\circ}C$ for 10 days, and another group was subjected to thermal cycling($10,000{\times}$) in water($5/55^{\circ}C$). All test specimens were placed in a universal testing machine and loaded until fracture with a crosshead speed of 0.5mm/min. Weibull analysis and Tukey's test were used to analyze the data. The fracture surfaces of specimens were observed in SEM and the aliphatic C=C absorbance peak of Estenia and Targis resin was analyzed using Fourier transform infrared(FTIR) spectroscopy. Within the limitations imposed in this study, the following conclusions can be drawn: 1. Both in drying condition and thermal cycling condition, the highest tensile strength was observed in Estenia testing group(p<0.05). 2. The strength data were at to single-mode Weibull distribution, and the Weibull modulus of all veneering composite resin specimens increased after thermal cycling treatment. 3. After thermal cycling test, the highest tensile strength was observed in the Estenia group, and the lowest value was observed in the Targis group. The tensile strength values showed the significant differences between each group(p<0.05) 4. The aliphatic C=C absorbance peak of Estonia and Targis resin was decreased after light curing, and there was no distinct change after thermal cycling.
A calcareous rock slope failed during excavation of the slope for construction of a tunnel entrance. The slope is located at the construction site for widening highway in Yeongwol, Korea. Field surveys, laboratory tests, and numerical analyses were performed to determine the reason for the slope failure. The numerical analysis revealed that the safety factor of the slope before construction of the entrance was less than 1, and that this decreased after construction. After construction of the entrance, the sliding zone of the slope increased and slope stability decreased because the shear strain and plastic zone in the slope over the tunnel entrance showed an increase relative to the lower part of the slope. To enhance the stability of the slope for construction of the tunnel entrance, countermeasures such as rock bolts, rock anchors, and FRP (Fiber glass Reinforced Plastic) grouting were adopted in light of the field conditions. Serial field monitoring performed to confirm the reinforcing effects of the adopted countermeasures revealed a small amount of horizontal deformation of the slope soils, most of the elastic deformation that can regain its former value. In addition, the axial forces of the rock bolt and anchor were more strongly affected by slope excavation during construction of the tunnel entrance than by tunnel excavation or the rainy season, and the axial forces tended to converge after excavation of the tunnel. Therefore, we can confirm that the slope is currently safe.
Han, Sang Hoon;Hong, Ki Nam;Shin, Byoung Gil;Lim, Jin Mook;Kwak, So Shin
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.15
no.5
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pp.178-189
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2011
Tests and analyses were performed in this study to assess the shear strength of Reinforced Concrete(RC) members strengthened by the Near Surface Mounted(NSM) technique in shear, which is drawing attention as an alternative to the Carbon Fiber Reinforced Polymer(CFRP) bonding strengthening technique. Four-point bending tests were performed on 7 RC specimens without any shear reinforcement. The test variables such as the inclination of CFRP strip (45 degrees and 90 degrees), and the spacing of CFRP strip (250mm, 200mm, 150mm, 100mm) were considered. Through the testing scenarios, the effect of each test variable on the failure mode and the shear strength of the RC members strengthened by the NSM technique in shear were assessed. The test results show that the specimens with CFRP strips at 45 degrees go to failure as a result of the strip fracture, but the specimens with CFRP strips at 90 degrees go to failure as a result of the slip of strips. Strips at 45 degrees was the more effective than strips at 90 degrees, not only in terms of increasing beam shear resistance but also in assuring larger deformation capacity at beam failure. In addition, the RBSN analysis appropriately predicted the crack formation and the load-displacement response of the RC members strengthened by the NSM technique in shear.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.17
no.10
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pp.2498-2508
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1993
$Al/SiC/Al_{2}O_{3}$ hybrid composites are fabricated by squeeze infiltration method. From the misconstructive of $Al/SiC/Al_{2}O_{3}$ hybrid composites fabricated by squeeze infiltration method, uniform distribution of reinforcements and good bondings are found. Hardness value of $Al/SiC/Al_{2}O_{3}$ hybrid composites increases linearly with the volume fraction of reinforcement because SiC whisker and $Al_{2}$O$_{3}$ fiber have an outstanding hardness. Optimal aging conditions are obtained by examining the hardness of $Al/SiC/Al_{2}O_{3}$ hybrid composites with different aging time. Tensile properties such as Young's modulus and ultimate tensile strength are improved up to 30% and 40% by the addition of reinforcements, respectively. Failure mode of $Al/SiC/Al_{2}O_{3}$ hybrid composites is ductile on microstructural level. Through the abrasive wear test and wear surface analysis, wear behaviour and mechanism of 6061 aluminum and $Al/SiC/Al_{2}O_{3}$ hybrid composites are characterized under various testing conditions. The addition of SiC whisker to $Al/SiC/Al_{2}O_{3}$ composites gives rise to improvement of the wear resistance. The wear resistance of $Al/SiC/Al_{2}O_{3}$ hybrid composites is superior to that of Al/SiC composites. The wear mechanism of aluminum alloy is mainly abrasive wear at low speed range and adhesive and melt wear at high speed range. In contrast, that of $Al/SiC/Al_{2}O_{3}$ hybrid composites is abrasive wear at all speed range, but severe wear when counter material is stainless steel. As the testing temperature increases, wear loss of aluminum alloy decreases because the matrix is getting more ductile, but that of $Al/SiC/Al_{2}O_{3}$ hybrid composites is hardly varied. Oil lubricant is more effective to reduce the wear loss of aluminum alloy and $Al/SiC/Al_{2}O_{3}$ hybrid composites at high speed range.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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