Kim, Young-Woo;Min, Kyung-Hwan;Yang, Jun-Mo;Yoon, Young-Soo
Journal of the Korea Concrete Institute
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v.21
no.6
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pp.705-712
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2009
HPFRCCs (high-performance fiber reinforced cementitious composites), which is relatively more ductile and has the characteristic of high toughness with high fiber volume fractions, can be used in structures subjected to extreme loads and exposed to durability problems. In the case of PVA (polyvinyl alcohol) fiber, it is noted by former studies that around 2% fiber volume fractions contributes to the most effective performance at HPFRCCs. In this study, flexural tests were carried out to evaluate the flexural behavior of HPFRCCs and to optimize mix proportions. Two sets of hybrid fiber reinforced high performance specimens with total fiber volume fraction of 2 % were tested: the first set prepared by addition of short and long PVA fibers at different combination of fiber volume fractions, and the second set by addition of steel. In addition, in order to assess the performances of the HPFRCCs against to high strain rates, drop weight tests were conducted. Lastly, the sprayed FRP was applied on the bottom surface of specimens to compare their impact responses with non-reinforcing specimens. The experimental results showed that the specimen prepared with 1.6% short fibers (REC 15) and 0.4% long fiber (RF4000) outperformed the other specimens under flexure, and impact loading.
SFRC overcomes brittleness of concrete and has increases strength due to the action of confmement,
crack arrestmg mechan~sm and pull out resistances of steel f~bers ~ n s ~ d e the concrete.
These lead also to the increased strength and ductility under the shear stress. It has been reported
that the secondary remforcement effect of steel fibers IS more pronounced In shear than
flexure. Addition of hooked stee!, fibers into the cementitious materials enhanced shear resistance
and consequently improves structural behavior and shear strength of Reinforced
Hooked-Steel-Fiber Concrete Ream(RHSFCI3) under the shear forces. Experimental observations
were made on the main parameters effecting structural behavior of RHSFCB in this study.
The volume fractions of fibers, shear span to depth ratios, and spaclngs of stlrrups were taken
into account as the mam parameters. Some eyuatlons reported in the literatures, regardmg the
predict~ons of the shear strength of RHSFCB have been evaluated stdtlst~cdlly based on the tot
a1 number of 95 test results on RHSFCB faded In shear on shear flexu~al mode.
In this study, slant shear tests for the prism specimens strengthened with ultra-high performance fiber reinforced concrete (UHPFRC), normal- and high-strength concrete were performed to evaluate the interfacial shear strength between old and new concrete substrate. Test parameters are the roughness of surface, concrete strength, and fiber volume fraction of UHPFRC. The surface of the concrete was roughened by shot blasting. Test results showed that the adhesion bond resistance of the specimen with a roughened surface was very large compared to that of the specimen with a smooth surface. In addition, the interfacial shear strength appeared to be affected by the concrete strength rather than the fiber volume fraction. For the roughened surface by shot-blasting method, interfacial shear resistance exceeded the upper limit which is presented in current design codes even if the shear-friction reinforcements are not provided. Based on the test results, it is applicable to use the current concrete design codes to achieve the shear-friction design for the interface between conventional concrete and UHPFRC. However, for the surface which is not processed, it would be appropriate to provide additional shear-friction reinforcement.
In this paper, the effect of matrix cracks on the buckling of a hybrid laminated plate is investigated. The plate is composed of carbon nanotube reinforced functionally graded (CNTR-FG) layers and conventional fiber reinforced composite (FRC) layers. Different distributions of single walled carbon nanotubes (SWCNTs) through the thickness of layers are considered. The cracks are modeled as aligned slit cracks across the ply thickness and transverse to the laminate plane, and the distribution of cracks is assumed statistically homogeneous corresponding to an average crack density. The first-order shear deformation theory (FSDT) is employed to incorporate the effects of rotary inertia and transverse shear deformation, and the meshless kp-Ritz method is used to obtain the buckling solutions. Detailed parametric studies are conducted to investigate the effects of matrix crack density, CNTs distributions, CNT volume fraction, plate aspect ratio and plate length-to-thickness ratio, boundary conditions and number of layers on buckling behaviors of hybrid laminated plates containing CNTR-FG layers.
International Journal of Concrete Structures and Materials
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v.9
no.4
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pp.475-486
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2015
Mode II fracture toughness ($K_{IIc}$) of fiber reinforced concrete (FRC) has been widely investigated under various patterns of test specimen geometries. Most of these studies were focused on single type fiber reinforced concrete. There is a lack in such studies for hybrid fiber reinforced concrete. In the current study, an experimental investigation of evaluating mode II fracture toughness ($K_{IIc}$) of hybrid fiber embedded in high strength concrete matrix has been reported. Three different types of fibers; namely steel (S), glass (G), and polypropylene (PP) fibers were mixed together in four hybridization patterns (S/G), (S/PP), (G/PP), (S/G/PP) with constant cumulative volume fraction ($V_f$) of 1.5 %. The concrete matrix properties were kept the same for all hybrid FRC patterns. In an attempt to estimate a fairly accepted value of fracture toughness $K_{IIc}$, four testing geometries and loading types are employed in this investigation. Three different ratios of notch depth to specimen width (a/w) 0.3, 0.4, and 0.5 were implemented in this study. Mode II fracture toughness of concrete $K_{IIc}$ was found to decrease with the increment of a/w ratio for all concretes and test geometries. Mode II fracture toughness $K_{IIc}$ was sensitive to the hybridization patterns of fiber. The (S/PP) hybridization pattern showed higher values than all other patterns, while the (S/G/PP) showed insignificant enhancement on mode II fracture toughness ($K_{IIc}$). The four point shear test set up reflected the lowest values of mode II fracture toughness $K_{IIc}$ of concrete. The non damage defect concept proved that, double edge notch prism test setup is the most reliable test to measure pure mode II of concrete.
Design of fiber reinforced ultra-high strength concrete members should be verified with analytical or experimental methods for safety. Members with compressive strength larger than limitation of current design code usually be designed with analytical verification using stress-strain relation of concrete and reinforcements. For this purpose, mechanical characteristics of steel fiber reinforced ultra-high strength concrete were defined under uniaxial compression. Mix proportions of test specimens were based on reactive powder concrete and straight steel fibers were mixed with different volume fraction. Compressive strength of matrix were distributed from 80 MPa to 200 MPa. Effect of fiber inclusion were investigated : increase of compressive strength of concrete, elastic modulus and strain corresponding to peak stress. For the wide range application of investigation, previously tested test specimens were collected and used for investigation and estimation equation. Based on the investigation and evaluation of previous research results and estimation equation of mechanical characteristics of concrete, regression equations were suggested.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.26
no.5
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pp.135-142
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2022
In this study, lap spliced ultra-high strength reinforced concrete beams were tested and the code criteria for calculating the lap splice length which was affected by the transverse reinforcement and concrete covering performance were reviewed. The main variables for test were set as fiber volume fraction and transverse reinforcing bar arrangement to improve the confining performance of the concrete cover. The change of the confining performance of concrete cover according to the increase in the fiber mixing amount at 1% and 2% volume ratio was examined, and D10 stirrups with a spacing of 100 mm were placed in the lap spliced region. As a result of the test, the specimens confined by the stirrups showed a sudden drop of load bearing capacity with horizontal cracking at the position of tensile longitudinal reinforcement. However, horizontal cracks were not appeared at the location of longitudinal reinforcement for the specimens with steel fiber. And these specimens showed gradual decrease of load bearing capacity after experiencing peak load. In particular, it was found that the strain at the position of the tensile longitudinal reinforcements of the specimens to which the mixing ratio of 2% was applied exceeds the yield strain. As a result of measuring the strain on the concrete surface, it was found that the fiber was more effective in preventing damage to the concrete surface than the stirrups for short lap spliced region.
Shaheen, Yousry B.I.;Mahmoud, Ashraf M.;Refat, Hala M.
Structural Engineering and Mechanics
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v.64
no.2
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pp.155-171
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2017
This paper presents a proposed method for producing reinforced composite concrete columns reinforced with various types of metallic and non metallic mesh reinforcement. The experimental program includes casting and testing of twelve square columns having the dimensions of $100mm{\times}100mm{\times}1000mm$ under concentric compression loadings. The test samples comprise all designation specimens to make comparative study between conventionally reinforced concrete column and concrete columns reinforced with welded steel mesh, expanded steel mesh, fiber glass mesh and tensar mesh. The main variables are the type of innovative reinforcing materials, metallic or non metallic, the number of layers and volume fraction of reinforcement. The main objective is to evaluate the effectiveness of employing the new innovative materials in reinforcing the composite concrete columns. The results of an experimental investigation to examine the effectiveness of these produced columns are reported and discussed including strength, deformation, cracking, and ductility properties. Non-linear finite element analysis; (NLFEA) was carried out to simulate the behavior of the reinforced concrete composite columns. The numerical model could agree the behavior level of the test results. ANSYS-10.0 Software. Also, parametric study is presented to look at the variables that can mainly affect the mechanical behaviors of the model such as the change of column dimensions. The results proved that new reinforced concrete columns can be developed with high strength, crack resistance, and high ductility properties using the innovative composite materials.
Drilling processes in fiber-reinforced polymer composites are essential for the assembly and fabrication of composite structural parts. The economic impact of rejecting the drilled part is significant considering the associated loss when it reaches the assembly stage. Therefore, this article tends to illustrate the effect of cutting conditions (feed and speed), and laminate thickness on thrust force, torque, and delamination in drilling woven E-glass fiber reinforced epoxy (GFRE) composites. Four feeds (0.025, 0.05, 0.1, and 0.2 mm/r) and three speeds (400, 800, and 1600 RPM) are exploited to drill square specimens of 36.6×36.6 mm, by using CNC machine model "Deckel Maho DMG DMC 1035 V, ecoline". The composite laminates with thicknesses of 2.6 mm, 5.3 mm, and 7.7 mm are constructed respectively from 8, 16, and 24 glass fiber layers with a fiber volume fraction of about 40%. The drilled specimen is scanned using a high-resolution flatbed color scanner, then, the image is analyzed using CorelDraw software to evaluate the delamination factor. Multi-variable regression analysis is performed to present the significant coefficients and contribution of each variable on the thrust force and delamination. Results illustrate that the drilling parameters and laminate thickness have significant effects on thrust force, torque, and delamination factor.
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.8
no.4
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pp.458-466
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2020
The purpose of this experimental research is to evaluate the compressive and tensile behaviors of high performance hybrid fiber reinforced concrete(HPHFRC) using amorphous steel fiber(ASF) and polyamide fiber(PAF). For this purpose, the HPHFRCs using ASF and PAF were made according to their total volume fraction of 1.0% for target compressive strength of 40MPa and 60MPa, respectively. And then the compressive and tensile behaviors such as the compressive strength, compressive toughness, direct tensile strength, and stress-strain characteristics under compressive and tensile tests were estimated. It was observed from the test results that the compressive strength of HPHFRC was slightly decreased than that of plain concrete, but the compressive toughness, compressive toughness ratio, and direct tensile strength of HPHFRC increased significantly. Also, it was revealed that the plain concrete showed brittle fracture after the maximum stress from the stress-strain curves, but HPHFRC showed strain softening.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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