파형강관을 삽입하여 보강된 중공원형단면의 역학적 거동을 연구하기 위하여 직경 50cm, 길이 340cm의 시험체를 제작하였고, 3점 휨시험을 수행하였다. 하중재하는 파괴 또는 최대한변형이 발생할 때까지 느리게 증가시켰다. 시험하는 동안에 시험체 중앙의 휨방향 변위와 인장측과 압축측의 종방향 변위를 측정하였다. 측정데이타를 분석한 결과를 파형강관이 삽입되지 않은 등가단면에 대한 해석결과와 비교하였다. 비교결과, 중공 철근콘크리트 부재의 휨강성과 연성이 파형강관을 내부에 삽입함으로써 크게 향상시킬 수 있는 것으로 나타났다.
Stress-strain models of fibre reinforced polymer (FRP) confined concrete have been widely investigated; however, the existing load which is always supported by structures during the retrofitting phase, namely 'preload', has been neglected. Thus, preload effects should be clarified, providing insightful information for FRP retrofitting of structures with preload conditions. Towards this aim, experiments were performed for 27 cylinder concrete specimens with the diameter 150 mm and the height 300 mm. Three specimens were used to test the compressive strength of concrete to compute the preloads 20%, 30% and 40% of the average strength of these specimens. Other 24 specimens were divided into 2 groups; each group included 4 subgroups. Four subgroups were subjected to the above preloads and no preload, and were then wrapped by 2 FRP layers. Similar designation is applied to group 2, but wrapped by 3 FRP layers. All specimens were tested under axial compression to failure. Explosive failure is found to be the characteristic of specimens wrapped by FRP. Experimental results indicated that the preload decreases 12-13% the elastic and second stiffness of concrete specimens wrapped by 2 FRP layers. The stiffness reduction can be mitigated by the increase of FRP layers. Preload negligibly reduces the ultimate force and unclearly affects the ultimate displacement probably due to complicated cracks developed in concrete. A mechanism of preload effects is presented in the paper. Finally, to take into account preload effects, a modification of the widely used model of un-preload FRP confined concrete is proposed and the modified model demonstrated with a reasonable accuracy.
Zinc galvanized steel plates(sections) of annular corrugations have been used in buried steel culverts. These structures are referred to by a variety of names such as flexible pipes, buried pipes, soil-steel bridges, corrugated steel culverts, and etc. Buried corrugated steel structures show flexible behaviour under the soil load. compared with concrete box structures. Finite element analysis was performed to suggest the reasonable connecting method between the flexible steel culverts and the rigid concrete box. It was predicted that perfectly constrained connections could induce the excessive stress in steel plates. Therefore elastic bearing connections that allow vertical displacement at the connecting point were applied.
The long-term behaviour of simply supported composite steel-concrete beams with deformable connectors subjected to skew bending and torsion is presented. The problem is dealt with by recurring to the displacement method, assuming the bending and torsional curvatures and the longitudinal deformations of each sectional part as unknowns and obtaining a system of differential and integro-differential equations. Some solving methods are presented, in order to obtain exact and approximate solutions and evaluate the precision of the approximate ones. A case study is then presented. For the sake of clearness, the responses of the composite beam under loads applied in different directions are studied separately, in order to correctly evaluate the effects of each load condition.
An artificial bee colony (ABC) algorithm is developed for the optimum design of geometrically non-linear steel frames. The ABC is a new swarm intelligence method which simulates the intelligent foraging behaviour of honeybee swarm for solving the optimization problems. Minimum weight design of steel frames is aimed under the strength, displacement and size constraints. The geometric non-linearity of the frame members is taken into account in the optimum design algorithm. The performance of the ABC algorithm is tested on three steel frames taken from literature. The results obtained from the design examples demonstrate that the ABC algorithm could find better designs than other meta-heuristic optimization algorithms in shorter time.
We have developed a model for estimating the parameters of viscous materials from indirect tensile tests for asphalt. This is a simple Burger nonlinear rheological two-cell model or standard model. At the same time, we begin to develop a more versatile and complex multi-cell model. The simple model is validated using experimental load-displacement results from laboratory tests: The recorded displacements are used as input values and the measured force data are simulated with the model. The optimal model parameters are estimated using the Levenberg-Marquardt method and a very good agreement between the experimental results and the model calculations is shown. However, not all parts of the model are active in the loading phase of the experiment, so we extended the validation of the model to the simulation of the relaxation behaviour. In this stage, the other model parameters are activated and the simulation results are consistent with the literature. At this stage, we have estimated the parameters only for the two-cell uniaxial model, but further work will include results for the multi-cell model.
Due to the fast development of constructions in recent years, there has been a rapid consumption of fresh water and river sand. In the production of concrete, alternatives such as sea water and sea sand are available. The near surface mounted (NSM) technique is one of the most important methods of strengthening. Aluminum alloy (AA) bars are non-rusting and suitable for usage with sea water and sand concrete (SSC). The goal of this study was to enhance the shear behaviour of SSC-beams strengthened with NSM AA bars. Twenty-four RC beams were cast from fresh water river sand concrete (FRC) and SSC before being tested in four-point flexure. All beams are the same size and have the same internal reinforcement. The major factors are the concrete type (FRC or SSC), the concrete degree (C25 or C50 with compressive strength = 25 and 50 MPa, respectively), the presence of AA bars for strengthening, the direction of AA bar reinforcement (vertical or diagonal), and the AA bar ratio (0, 0.5, 1, 1.25 and 2 %). The beams' failure mechanism, load-displacement response, ultimate capacity, and ductility were investigated. Maximum load and ductility of C25-FRC-specimens with vertical and diagonal AA bar ratios (1%) were 100,174 % and 140, 205.5 % greater, respectively, than a matching control specimen. The ultimate load and ductility of all SSC-beams were 16-28 % and 11.3-87 % greater, respectively, for different AA bar methods than that of FRC-beams. The ultimate load and ductility of C25-SSC-beams vertically strengthened with AA bar ratios were 66.7-172.7 % and 89.6-267.9 % higher than the unstrengthened beam, respectively. When compared to unstrengthened beams, the ultimate load and ductility of C50-SSC-beams vertically reinforced with AA bar ratios rose by 50-120 % and 45.4-336.1 %, respectively. National code proposed formulae were utilized to determine the theoretical load of tested beams and compared to matching experimental results. The predicted theoretical loads were found to be close to the experimental values.
The paper presents the results of an experimental investigation conducted on welded tubular joints, that are employed in offshore platforms, to study the behaviour and strength of these joints under axial brace compression loading. The geometrical configuration of the joints tested were T and Y. The nominal diameter of the chord and brace members of the joint were 324 and 219 mm respectively. The chord thickness was 12 mm and the brace 8 mm. The tested joints are approximately quarter size when compared to the largest joints in the platforms built in a shallow water depth of 80 m in the Bombay High field. Some of the joints were actually fabricated by a leading offshore agency which firm is directly involved in the fabrication of prototype structures. Strength of the internally ring-stiffened joints was found to be almost twice that of the unstiffened joints of the same configuration and dimensions. Bending of the chord as a whole was observed to be the predominant mode of deformation of the internally ring-stiffened joints in contrast to ovaling and punching shear of the unstiffened joints. It was observed in this investigation that unstiffened joint was stiffer in ovaling mode than in bending and that midspan deflection of unstiffened joint was insignificant when compared to that of the internally ring stiffened joint. The measured midspan deflection of the unstiffened joint in this investigation and its relation with the applied axial load compares very well with that predicted for the brace axial displacement by energy method published in the literature. A comparison of the measured deflection and ovaling of the unstiffened joint was made with that published by the author elsewhere in which numerical prediction of both quantities have been made using ANSYS software package. The agreement was found to be quite good.
Costa, Ricardo;Providencia, Paulo;Ferreira, Miguel
Structural Engineering and Mechanics
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제64권5호
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pp.641-652
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2017
In general, conventional analysis and design of reinforced concrete (RC) frame structures overlook the role of beam-column (RCBC) joints. Nowadays, the rigid joint model is one of the most common for RCBC joints: the joint is assumed to be rigid (unable to deform) and stronger than the adjacent beams and columns (does not fail before them). This model is popular because (i) the application of the capacity design principles excludes the possibility of the joint failing before the adjacent beams and (ii) many believe that the actual behaviour of RCBC joints designed according to the seismic codes produced mainly after the 1980s can be assumed to be nominally rigid. This study investigates the relevance of the deformation of RCBC joints in a standard pushover analysis at several levels: frame, storey, element and cross-section. Accordingly, a RC frame designed according to preliminary versions of EN 1992-1-1 and EN 1998-1 was analysed, considering the nonlinear behaviour of beams and columns by means of a standard sectional fibre model. Two alternative models were used for the RCBC joints: the rigid model and an explicit component based nonlinear model. The effect of RCBC joints modelling was found to be twofold: (i) the flexibility of the joints substantially increases the frame lateral deformation for a given load (30 to 50%), and (ii) in terms of seismic performance, it was found that joint flexibility (ii-1) appears to have a minor effect on the force and displacement corresponding to the performance point (seismic demand assessed at frame level), but (ii-2) has a major influence on the seismic demand when assessed at storey, element and cross-section levels.
본 논문은 도로의 선형이 곡선일때, 곡선상에 설치되는 곡선교를 해석함에 있어 에너지법에 기초하여 휨과 순수비틂 효과를 고려한 탄성방정식을 이용한다. 이 탄성방정식은 부정정 구조인 연속곡선박스거더의 정역학적 부정정력을 최소 일의 원리를 적용하여 구한다. 곡선박스거더에 수직단위하중과 단위토크를 작용시켜 전단력, 휨모멘트, 순수비틂모멘트, 그리고 처짐과 회전각에 대한 영향선을 구하며, 실제 하중이 작용할 때 곡선박스거더의 부재력을 구할 수 있도록 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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