Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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제17권4호
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pp.375-387
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2004
A new finite element model will be presented to analyze the nonlinear behavior of RC beams and slabs strengthened by a patch repair. The numerical approach is based on the p-version degenerate shell element including theory of anisotropic laminated composites, theory of materially and geometrically nonlinear plates. In the nonlinear formulation of this model, the total Lagrangian formulation is adopted with large deflections and moderate rotations being accounted for in the sense of von Karman hypothesis. The material model is based on hardening rule, crushing condition, plate-end debonding strength model and so on. The Gauss-Lobatto numerical quadrature is applied to calculate the stresses at the nodal points instead of Gauss points. The validity of the proposed p-version nonlinear finite element model is demonstrated through the load-deflection curves, the ultimate loads, and the failure modes of RC beams or slabs bonded with steel plates or FRP plates compared with available result of experiment and other numerical methods.
Still no accurate theory exists for predicting ultimate shear strength of deep reinforced concrete beams because of the structural and material non-linearity after cracking. Currently, the load capacity assesment is performed for the upper structure of the bridges and containing non-reliability in the applications and results. The purpose in this study is to evaluate analytically the complex shear behaviors and normal strength for the reinforced concrete deep beams and to offer the accuracy load capacity assesment method based on the reliability theories. This paper presents a method for the load capacity assesment of reinforcement concrete deep beams using nonlinear finite element analysis. A computer program named RCAHEST (Reinforced Concrete Analysis in Higher Evaluation System Technology), for the analysis of reinforced concrete structures was used. Material non-linearity is taken Into account by comprising tensile, compressive and shear models of cracked concrete and a model of reinforcing steel. From the results, determine the reliability index for the failure base on the Euro Code. Then, calculate additional reduction coefficient to satisfy the goals from the reliability analysis. The proposed numerical method for the load capacity assesment of reinforced concrete deep beams is verified by comparison with the others methods.
This paper is a report about lap splice performance of rebar embedded in the strain-hardening cement-based composites (SHCCs) under monotonic and repeated tension loading. Ten mix proportions of cement-based composites such as SHCCs and normal concrete were investigated. The study parameters are comprised of (1) types of reinforcing fibers (polyethylene and steel fiber), (2) replacement levels of expansive admixture (EXA, 0% and 10%), and (3) compressive strength (30 and 100 MPa) of cement-based composites. Lap splice lengths (ld) of rebars in SHCC materials and normal concrete were 60% and 100% of splice length calculated by code requirements for structural concrete, respectively. Test results indicated that SHCCs materials can lead to enhancements in the lap splice performance of embedded rebar. All of the fiber reinforcement conditions (PE-SHCC and PESF-SHCC) considered in this study produced considerable improvements in the tensile strength, cracking behavior, and bond strength of lap-spliced rebar. Furthermore, adding EXA to SHCC matrix improved the tensile lap splice performance of rebar in SHCC materials. However, for controlling crack behavior, the performance of PE-SHCC was better than that of PESF-SHCC due to its mechanical properties. This study demonstrated an effective approach for reducing required development length of lap spliced rebar by using SHCC materials.
The present investigation evaluates the flexural behavior of pre-tensioned lightweight concrete beams under two-point symmetrical concentrated loads according to the variation of the partial prestressing ratio and the effective prestress of prestressing strands. The designed compressive strength of the lightweight concrete with a dry density of 1,770 $kg/m^3$ was 35 MPa. The deformed bar with a yield strength of 383 MPa and three-wire mono-strands with tensile strength of 2,040 MPa were used for longitudinal tensile reinforcement and prestressing steel reinforcement, respectively. According to the test results, the flexural capacity of pre-tensioned lightweight concrete beams increased with the increase of the partial prestressing ratio and was marginally influenced by the effective prestress of strands. With the same reinforcing index, the normalized flexural capacity of pre-tensioned lightweight concrete beams was similar to that of pre-tensioned normal-weight concrete beams tested by Harajli and Naaman and Bennett. On the other hand, the displacement ductility ratio of pre-tensioned lightweight concrete beams increased with the decrease of the partial prestressing ratio and with the increase of the effective prestress of strands. The load-displacement relationship of pre-tensioned lightweight concrete beam specimens can be suitably predicted by the developed non-linear two-dimensional analysis procedure. In addition, the flexural cracking moment and flexural capacity of pre-tensioned lightweight concrete beams can be conservatively evaluated using the elasticity theorem and the approach specified in ACI 318-08, respectively.
The near-fault ground motion (NFGM) is characterized by a single long period velocity pulse of large magnitude. NFGM's have been observed in recent strong earthquakes, Izmit Turkey (1999), Kobe Japan (1995), Northridge USA (1994), etc. These strong earthquakes have caused considerable damage to infrastructures because the epicenter was close to the urban area, called as NFGM. Extensive research for the near-fault ground motion (NFGM) have been carried out in strong seismic region, but limited research have been done for NFGM in low or moderate seismic regions because of very few records. The purpose of this study is to investigate and analyze the effect of near-fault ground motions on reinforced concrete (RC) bridge piers with lap-spliced longitudinal reinforcing steels. The seismic performance of four RC bridge piers under near-fault ground motions was investigated on the shake table. In addition, a RC bridge pier is subjected to pseudo-dynamic loadings. Test results showed that large residual displacements were observed in RC bridge piers under NFGM. RC specimens on the shake table failed at relatively low displacement ductility, compared with the displacement ductility of RC bridge pier subjected to pseudo-dynamic loadings.
Significant damage to concrete results from the intrusion of corrosive solutions, for example, dissolved chlorides corrode reinforcing steel and cause spatting. Effectively blocks the penetration of these solutions will eliminate or greatly reduce this damage and lead to increased durability. This study is to investigate the effects of pozzolanic admixtures, fly ash and silica fume, and a blast furnace slag on the chloride ion penetration of concretes. The main experimental variables wore the water-cementitious material ratios, the types and amount of admixtures, and the curing time. And it is tested for the porosity and pore size distributions of cement paste, chloride ion permeability based on electrical conductance, and 180-day ponding test for chloride intrusion. The results show that the resistance of concrete to the penetration of chloride ions increases as the w/c was decreased, and the increasing of curing time. Also, concrete with pozzolans exhibited higher resistance to chloride ion penetration than the plain concrete. The significant reduction in chloride ion permeability(charge passed) of concrete with pozzolans due to formation of a discontinuous macro-pore system which inhibits flow. It is shown that there is a relationship between chloride ion permeability and depth of chloride ion penetration of concrete, based on the pore structure (porosity and pore size distributions) of cement paste.
Park, Jae-Im;Bae, Su-Ho;Kwon, Soon-Oh;Kim, Chang-Duk;Lee, Seung-Han
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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제13권8호
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pp.3719-3725
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2012
Due to the recent shortage of well-graded river sand resulting from a rapid growth of concrete construction, sea sand, crushed sand, and etc. are increasingly used instead. It is, however, well noted that non-washed sea sand leads to corrosion of the reinforcing steel in concrete, and thus eventually results in damage to concrete. Also, the crushed sand is not being widely used, since it is difficult to maintain the allowable amount of passing 0.08mm sieve and to adjust grading. On the other hand, because the fine sand of Nakdong-River has a poor grading but good quality as a fine aggregate for concrete, it is strongly needed to investigate the fine sand as an alternative fine aggregate. Thus, the purpose of this research is to evaluate the physical properties of the fine sand of Nakdong-River to utilize it actively as a fine aggregate. For this purpose, after the sand samples were collected according to typical location of main stream of Nakdong-River, the physical properties such as density in oven-dry condition, grading, unit volume mass, and etc. of them were estimated. It was observed from the test results that physical properties of the fine sand of Nakdong-River except grading were found to be excellent.
Bae, Sung Geun;Choi, Seongcheol;Jang, Seung Yup;Cha, Soo Won
Journal of the Korean Society for Railway
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제17권5호
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pp.355-364
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2014
The restrained volume changes of concrete due to variations of temperature and moisture produce transverse cracks in continuously reinforced concrete tracks (CRCTs). Such cracks are known to significantly affect the behaviors and long-term performance of CRCT. To investigate the effects of the transverse cracks on the behavior of CRCT and to develop more reasonable maintenance standards for cracks, in this study, the stress distribution of the track concrete layers (TCL) and the hydraulically stabilized base course (HSB) with transverse cracks were numerically predicted by a three dimensional finite element analysis when CRCT was subjected to train loads. The results indicate that the bending stresses of TCL and vertical stresses at the interfaces between TCL and HSB increased as the cracks were deepened. In addition, vertical stresses were locally concentrated near reinforcing steel in cracks in TCL when full-depth cracks developed, which may lead to punch-outs in CRCTs. Comparably, the effects of crack width and spacing were not as significant as crack depth. This study indicates that ensuring the long-term performance of CRCTs requires adequate maintenance not only for crack width and spacing but also for crack depth. Our results also show that locating HSB joints between sleepers is beneficial to the long-term performance of CRCTs.
As the LNG storage tank is aged, if there is a crack in the outer wall concrete or corrosion of the reinforcing steel, there is a risk of a major accident such as collapse of the structure depending on the type and degree of damage. Since 2014, LNG storage tanks have undergone precise safety diagnosis and safety inspection has been carried out. The condition evaluation criteria for each component have been revised and applied in January 2016. The condition evaluation standard is to evaluate the status of storage tanks based on the appearance survey and material test results of LNG storage tanks and it is important for maintenance. In addition, the representative condition evaluation standard that shows the comprehensive state of each LNG storage tank is important in maintenance, but the related standard for LNG storage tank outer concrete is not available in Korea and abroad, and development of the condition evaluation standard is necessary. In this paper, we examined the structural characteristics of LNG storage tanks, analyzed the status of the condition evaluation criteria for each member, and developed a comprehensive status rating system by weighting the members. We used the AHP(Analytic Hierarchy Process) technique and developed a representative conditon evaluation criteria through surveys of professional organizations.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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제26권3호
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pp.11-20
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2022
The main purpose of this study is to investigate the applicability of the shear wave tomography technology as a non-destructive testing method to evaluate the debonding between the track concrete layer (TCL) and the hydraulically stabilized based course (HSB) of concrete slab tracks for the Korea high-speed railway system. A commercially available multi-channel shear wave measurement device (MIRA) is used to evaluate debonding defects in full-scaled mock-up test specimen that was designed and constructed according to the Rheda 200 system. A part of the mock-up specimen includes two artificial debonding defects with a length and a width of 400mm and thicknesses of 5mm and 10mm, respectively. The tomography images obtained by a MIRA on the surface of the concrete specimens are effective for visualizing the debonding defects in concrete. In this study, a simple image processing method is proposed to suppress the noisy signals reflected from the embedded items (reinforcing steel, precast sleeper, insert, etc.) in TCL, which significantly improves the readability of debonding defects in shear wave tomography images. Results show that debonding maps constructed in this study are effective for visualizing the spatial distribution and the depths of the debondiing defects in the railway concrete slab specimen.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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