Rami A. Hawileh;Maha A. Assad;Jamal A. Abdalla; M. Z. Naser
Computers and Concrete
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v.33
no.2
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pp.163-173
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2024
Fiber-reinforced polymers (FRP) have a proven strength enhancement capability when installed into Reinforced Concrete (RC) beams. The brittle failure of traditional FRP strengthening systems has attracted researchers to develop novel materials with improved strength and ductility properties. One such material is that known as polyethylene terephthalate (PET). This study presents a numerical investigation of the flexural behavior of reinforced concrete beams externally strengthened with PET-FRP systems. This material is distinguished by its large rupture strain, leading to an improvement in the ductility of the strengthened structural members compared to conventional FRPs. A three-dimensional (3-D) finite element (FE) model is developed in this study to predict the load-deflection response of a series of experimentally tested beams published in the literature. The numerical model incorporates constitutive material laws and bond-slip behavior between concrete and the strengthening system. Moreover, the validated model was applied in a parametric study to inspect the effect of concrete compressive strength, PET-FRP sheet length, and reinforcing steel bar diameter on the overall performance of concrete beams externally strengthened with PET-FRP.
Objective: The aim of this research was to evaluate the mechanical properties (MP) and degree of the phase transformation (PT) of martensitic (M-NiTi), austenitic (A-NiTi) and thermodynamic nickel-titanium wire (T-NiTi). Methods: The samples consisted of $0.016\;{\times}\;0.022$ inch M-NiTi (Nitinol Classic, NC), A-NiTi (Optimalloy, OPTI) and T-NiTi (Neo-Sentalloy, NEO). Differential scanning calorimetry (DSC), three-point bending test, X-ray diffraction (XRD), and microstructure examination were used. Statistical evaluation was undertaken using ANOVA test. Results: In DSC analysis, OPTI and NEO showed two peaks in the heating curves and one peak in the cooling curves. However, NC revealed one single broad and weak peak in the heating and cooling curves. Austenite finishing ($A_f$) temperatures were $19.7^{\circ}C$ for OPTI, $24.6^{\circ}C$ for NEO and $52.4^{\circ}C$ for NC. In the three-point bending test, residual deflection was observed for NC, OPTI and NEO. The load ranges of NC and OPTI were broader and higher than NEO. XRD and microstructure analyses showed that OPTI and NEO had a mixture of martensite and austenite at temperatures below Martensite finishing ($M_f$). NEO and OPTI showed improved MP and PT behavior than NC. Conclusions: The mechanical and thermal behaviors of NiTi wire cannot be completely explained by the expected degree of PT because of complicated martensite variants and independent PT induced by heat and stress.
The approaches in many design codes for the estimation of the deflection of flexural reinforced concrete (RC) members utilize the concept of the effective moment of inertia which considers the reduction of flexural rigidity of RC beams after cracking. However, the effective moment of inertia in design codes are primarily based on the ratio of maximum moment and cracking moment of beam subjected to loading without proper consideration on many other possible influencing factors such as span length, member end condition, sectional size, loading geometry, materials, sectional properties, amount of cracks and its distribution, and etc. In this study, therefore, an experimental investigation was conducted to provide fundamental test data on the effective moment of inertia of RC beams for the evaluation of flexural deflection, and to develop a modified method on the estimation of the effective moment of inertia based on test results. 14 specimens were fabricated with the primary test parameters of concrete strength, cover thickness, reinforcement ratio, and bar diameters, and the effective moments of inertia obtained from the test results were compared with those by design codes, existing equations, and the modified equation proposed in this study. The proposed method considered the effect of the length of cracking region, reinforcement ratio, and the effective concrete area per bar on the effective moment of inertia, which estimated the effective moment of inertia more close to the test results compared to other approaches.
Lee, Chang Il;Kim, Eun Kyum;Park, Jong Sik;Lee, Yong-Joo
Geomechanics and Engineering
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v.15
no.5
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pp.1061-1070
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2018
The main purpose of retaining wall methods for deep excavation is to keep the construction site safe from the earth pressure acting on the backfill during the construction period. Currently used retaining wall methods include the common strut method, anchor method, slurry wall method, and raker method. However, these methods have drawbacks such as reduced workspace and intrusion into private property, and thus, efforts are being made to improve them. The most advanced retaining wall method is the prestressed wale system, so far, in which a load corresponding to the earth pressure is applied to the wale by using the tension of a prestressed (PS) strand wire. This system affords advantages such as providing sufficient workspace by lengthening the strut interval and minimizing intrusion into private properties adjacent to the site. However, this system cannot control the tension of the PS strand wire, and thus, it cannot actively cope with changes in the earth pressure due to excavation. This study conducts a preliminary numerical analysis of the field applicability of the controllable prestressed wale system (CPWS) which can adjust the tension of the PS strand wire. For the analysis, back analysis was conducted through two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) numerical analyses based on the field measurement data of the typical strut method, and then, the field applicability of CPWS was examined by comparing the lateral deflection of the wall and adjacent ground surface settlements under the same conditions. In addition, the displacement and settlement of the wall were predicted through numerical analysis while the prestress force of CPWS was varied, and the structural stability was analysed through load tests on model specimens.
de Oliveira Monteiro, Marco Antonio;Antunes, Alberto Nogueira da Gama;Basting, Roberta Tarkany
Journal of Dental Anesthesia and Pain Medicine
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v.21
no.2
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pp.139-153
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2021
Background: In anesthetic techniques, touching bones can cause needle bending. Theoretically, a needle should support such deflection without fracturing. However, it is possible that a needle may fracture depending on the quality and type of needle used. This study evaluated the physical, chemical, and micromorphological characteristics of long and short dental anesthetic needles, as well as the mechanical properties of flexural load and bending resistance when needles are subjected to different bending angles. Methods: Long and short needles (30G, Jets, Misawa, Selekto, Terumo, Unoject and 27G, Dencojet, Injex, Jets, Misawa, Procare, Setoject XL, Terumo) were evaluated. Scanning electron microscopy was used to evaluate the needle bevels and energy-dispersive X-ray spectroscopy was used for the chemical analysis of needle compositions. Flexural loading and bending strength assessments were performed using a universal testing machine by bending the needles (n = 5) to angles of 30°, 60°, or 90°, or until fracture occurred. Results: The Injex 27G, Jets 27G, and Septoject XL 27G needles were all less than 30 mm in length. There were small percentage variations in the chemical compositions of the needles. Superior smoothness was observed for the Unoject 30G needle, which exhibited the highest fracture resistance at 60°. The Jets 30G needle exhibited greater resistance to fractures at 90°. The Procare 27G needle exhibited the highest load resistance to bending, followed by the Septoject XL 27G needle, and both needles were tied for the lowest fracture resistance. No needle fractured when bent to 30° or at less than three bends to 60° or 90°. Conclusions: Greater needle resistance to bending increases the probability of early fracturing. Thinner and shorter needles are more resistant than longer and thicker needles. Performing a single bend does not result in any significant risk of fracture or obliterate the lumen, allowing for the continued passage of anesthetic liquid.
To estimate the characteristics of Korean Ni-Ti alloy orthodontic wire, this study investigated compositions, tensile properties, bending properties, heat treatment effects, and ion releasing degrees, and compared these characteristics to those of the imported Ni-Ti alloy wire. The results obtained are as follows ; 1. Ti and -Ni elements in ORTHOLLOY were in a range showing superelasticity, and there was a little difference in the Ni and Ti contents of ORTHOLLOY as compared with those of SENTALLOY. 2. The results of the tensile test concerning ORTHOLLOY exhibited a superelastic effect, indicating an area of a definite amount of stress in spite of the changes in the range from $2\%\;to\;8\%$ in the strain rate. 3. ORTHOLLOY presented higher load values than SENTALLOY in the same deflection values when the wire was tested in three-point bending. A load range displaying a superelastic effect was 80-l00g, 140-l80g, and 130-200g respectively, in wire diameters of 0.014', 0.016', and 0.018' 4. By heat treatments at $400^{\circ}C$ and at $500^{\circ}C$, a load range showing the effect of superelasticitly was lessened by the duration of the heat treatment time. The superelastic effect was destroyed as a result of the 10 minutes heat treatment at $600^{\circ}C$. 5. The quantity of the Ni ion released from ORTHOLLOY, tended to be greater than the amount of released Ni ion in SENTALLOY. The Co ion released was very little(<0.01ppm) in SENTALLOY and ORTHOLLOY irrespective of the lapse of time. Released Ni ions on the 1st day were at the maximum, and the releasing rate showed plateaus after three days. 6. The surface morphology of SENTALLOY was relatively regular irrespective of the lapse of rime, and the corrosion tendency was not observed. However, the surface morphology of ORTHOLLOY was rather irregular and shelved fitting corrosion after immersion.
In order to investigate the impact properties of structural materials for LNG tank, instrumented Charpy impact tests were carried out at cryogenic temperatures. $9\%$ Ni steel showed a superior fracture resistance because of less degradation in toughness until 77 K. From the load-deflection curve obtained by an instrumented methods it was found that with the decrease of temperature from 173 K to 77 K, the peak load in the curve increased, but the total absorbed energy decreased. In addition, the energy absorbed during the crack growth was larger than one absorbed in the process of crack initiation. In SUS304L material, the energy absorbed in the process of the crack initiation was relatively large, but the energy absorbed in the process of crack growth was small, the behavior of absorbed energy was well agreed with the observations of the fracture surface which showed a relatively smooth fracture surface. The absorbed Charpy impact energy in the case of A5083 alloy was lower as compared with other steels, and some cracks were observed along the crack propagation direction at the fracture surface of 77 K.
In current design practice, the thickness of the floor slab has been determined to satisfy requirement for deflection control. However, previous study shows that the floor thicknesses in residential buildings may not satisfy the floor vibration criteria, even though the thickness is determined by the serviceability requirements in current design provisons. Thus it is necessary to develop the procedure to determine slab thickness that satisfies the floor vibration criteria. This study attempts to propose slab thickness for flat plate slab systems that satisfies floor vibration criteria against occupant induced floor vibration(heel drop load). Two boundary conditions(simple and fixed support), three square flat plates(4, 6, 8m), and five concrete strength($18\~30$ MPa) are considered. Since there are large uncertainties in loading and material properties, probabilistic approach is adopted using Monte-Carlo simulation procedures.
Yang, Gu Rok;Hwang, Young Seo;Song, Jun Yeup;Kwon, Young Bong
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.11
no.2
s.39
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pp.143-151
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1999
An analytical study on the behavior of composite beams, which are composed of cold-formed profiled steel sheeting and normal strength concrete, is described. An analytical method to trace the nonlinear behavior of a composite beam is developed to include the nonlinear material properties of steel sheeting, reinforcing steel bar and concrete. A simple Power Model has also been proposed for the nonlinear moment-curvature relation of the composite beam. The model, which has been originally used to predict the flexural capacity of the beam to column connections, is adapted to the composite beams. The load-deflection behavior of the beams has been simulated by the step-by-step numerical integration using the moment-curvature relation obtained by the Power Model. The results have been compared with test results.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.3
no.4
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pp.71-82
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1999
An axisymmetric shell element which includes the effects of the meridional and circumferential cable prestresses is developed. The fluid-structure interaction is expressed as added mass effect which is in proportion to the acceleration of the structure in interface surface. The added mass is obtained by using finite element method under the assumption that the fluid is invicid, incompressible and irrotational. It is coded for personal computer by the maximum use of axisymmetic properties and the dynamic analysis are performed under seismic exitations. A ring element makes the characteristics of the axisymmetric shell to be fully utilized. The elgenvalue solutons under the initial prestresses and the internal fluid are well agreed with the exact solutions and references by using under 20 elements. The eigenvalues are decreased along the increasing the height of internal fluid and these effects are dominant under the lower wave numbers. The results of the seismic analysis show that the radial deflection under the meridional prestress is a little larger than that under the circumferential prestress.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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