Khan, Qasim S.;Sheikh, M. Neaz;Hadi, Muhammad N.S.
Steel and Composite Structures
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v.21
no.4
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pp.921-947
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2016
Concrete Filled Fibre Reinforced Polymer Tube (CFFT) for new columns construction has attracted significant research attention in recent years. The CFFT acts as a formwork for new columns and a barrier to corrosion accelerating agents. It significantly increases both the strength capacity (Strength enhancement ratio) and the ductility (Strain enhancement ratio) of reinforced concrete columns. In this study, based on predefined selection criteria, experimental investigation results of 134 circular CFFT columns under axial compression have been compiled and analysed from 599 CFFT specimens available in the literature. It has been observed that actual confinement ratio (expressed as a function of material properties of fibres, diameter of CFFT and compressive strength of concrete) has significant influence on the strength and ductility of circular CFFT columns. Design oriented models have been proposed to compute the strength and strain enhancement ratios of circular CFFT columns. The proposed strength and strain enhancement ratio models have significantly reduced Average Absolute Error (AAE), Mean Square Error (MSE), Relative Standard Error of Estimate (RSEE) and Standard Deviation (SD) as compared to other available strength and strain enhancement ratios of circular CFFT column models. The predictions of the proposed strength and strain enhancement ratio models match well with the experimental strength and strain enhancement ratios investigation results in the compiled database.
Conventional researches on the behavior of fiber-reinforced and unreinforced soils often investigated the failure point. In this study, a concept is proposed in the comparison of the fiber-reinforced with unreinforced sand, by estimating the strength and strength ratio at different levels of strain. A comprehensive program of laboratory drained triaxial compression test was performed on compacted sand specimens, with and without date palm fiber. The fiber inclusion used in triaxial test specimens was form 0.25%-1.0% of the sand dry weight. The effect of the fiber inclusion and confining pressure at 0.5%, 1.0%, 1.5%, 3.0%, 6.0%, 9.0%, 12%, and 15% of the imposed strain levels on the specimen were considered and described. The results showed that, the trend and magnitude of the strength ratio is different for various strain levels. It also implies that, using failure strength from peak point or the strength corresponding to the axial strain of approximately 15% for evaluating the enhancement of strength or strength ratio, due to the reinforcement, may cause hazard and uncertainty in practical design. Therefore, it is necessary to consider the strength of fiber-reinforced specimen at the imposed strain level, compared to the unreinforced specimen.
Ultra high performance concrete (UHPC) has recently been applied as an alternative to conventional concrete in construction due to its extremely high compressive and tensile strength, and enhanced durability. However, up to date, there has been insufficient information regarding the confinement behavior of UHPC columns. Therefore, this study aims to perform an assessment of axial stress-strain model for UHPC confined by circular steel tube stub columns. The equations for calculating the confined peak stress and its corresponding strain of confined concrete in existing models suggested by Johansson (2002), Sakino et al. (2004), Han et al. (2005), Hatzigeorgiou (2008) were modified based on the regression analysis of test results in Schneider (2006) in order to increase the prediction accuracy for the case of confined UHPC. Furthermore, a new axial stress-strain model for confined UHPC was developed. To examine the suitability of the modified models and the proposed model for confined UHPC, axial stress-strain curves derived from the proposed models were compared with those obtained from previous test results. After validating the proposed model, an extensive parametric study was undertaken to investigate the effects of diameter-to-thickness ratio, steel yield strength and concrete compressive strength on the complete axial stress-strain curves, the strength and strain enhancement of UHPC confined by circular steel tube stub columns.
Bulk metallic glass (BMG) shows higth strength, high elastic limit, corrosion resistance and good wear resistance and soft magnetic properties and has been considering as a candidate for new structural materials. But they show limited macroscopic plasticity and lack of tensile ductility due to highly localized shear deformation, which should be solved for real structural application. In this paper researches on the enhancement of plasticity of BMG were reviewed briefly. Introducing heterogeneous structure in glass is effective to induce more shear transformation zones (STZs) active for multiple shear band initiation and also to block the propagating shear band. Several methods such as BMG alloy design for high Poisson's ratio, addition of alloying element having positive heat of mixing, pre-straining BMG and variety of BMG composites have been developed for homogenous distribution of locally weak region, where local strain can be initiated. Therefore enhancement of plasticity of BMG is normally accompanied with some penalty of strength loss.
As the excellent mechanical performance and easy construction of concrete filled steel tubes (CFST) composite structure, it has the potential to be used to strengthen RC pier columns. Therefore, tests were conducted on 2 reinforcement concrete (RC) stub columns and 9 RC columns strengthened with circular CFST under axial loading. The test results show that the circular CFST strengthening method is effective since the mean bearing capacity of the RC columns is increased at least 3.69 times and the ductility index is significantly improved more than 30%. One of the reasons for enhancement is obvious confinement provided by steel tube besides the additional bearing capacity supplied by the strengthening materials. From the analysis of the enhancement ratio, the strengthening structure has at least an extra 20% amplification except for taking full advantage of the strength of the strengthening material. Through the analysis of confining stress provided by steel tube and the stress-strain relationship of confined concrete, it is found that the strength of the core concrete can be increased by 21-33% and the ultimate strain can be enhanced to beyond $15,000{\mu}{\varepsilon}$.
A study on the continuous fermentation with cell recycle by a tower fermentor to produce ethanol has been carried out. ethanol fermentation was conducted with flocculating yeast strain, Saccharomyces cerevisiae TS4, to compare the ethanol productivity with conventional continuous process. Employing a 15% glucose feed, a cell density of 50 g/l was obtaind. The ethanol productivity of the cell recycle system was found to be 26.5g EtOH/1-hr, which was nearly 7.5 times higher than the conventional continuous process without cell recycle. A cell recycle ratio of 7 to 8 resulted in the highest ethanol productivity and cell concentration. Thus the cell recycle ratio was found to be a key factor in controlling the production of clarified overflow liquid. An aeration rate above 3.8 $\times$ 10-3 VVM seemed to decrease the ethanol productivity. The continuous fermentation with cell recycle was successfully used in the separation of cells from fermentation broth with enhancement of mixing in the tower fermentor.
Fiber-Reinforced Plastics (FRP) have received significant attention for use in civil infrastructure due to their unique properties, such as the high strength-to-weight ratio and stiffness-to-weight ratio, corrosion and fatigue resistance, and tailorability. It is well known that FRP wraps increase the load-carrying capacity and the ductility of reinforced concrete columns. A number of researchers have explored their use for seismic components. The application of concern in the present research is on the use of FRP for corrosion protection of reinforced concrete columns, which is very important in cold-weather and coastal regions. More specifically, this work is intended to give practicing engineers with a more practical procedure for estimating the strength of a deficient column rehabilitated using FRP wrapped columns than those currently available. To achieve this goal, a stress-strain model for FRP wrapped concrete is proposed, which is subsequently used in the development of the moment-curvature relations for FRP wrapped reinforced concrete column sections. A comparison of the proposed stress-strain model to the test results shows good agreement. It has also been found that based on the moment-curvature relations, the balanced moment is no longer a critical moment in the interaction diagram. Besides, the enhancement in the loading capacity in terms of the interaction diagram due to the confinement provided by FRP wraps is also confirmed in this work.
Kim, Sang Woo;Jung, Chang Kyo;Lee, Sun Hee;Kim, Kil Hee
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.15
no.1
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pp.103-111
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2011
This paper estimated the structural behavior of recycled aggregate concrete confined with spiral reinforcement. The main test parameter was designed to be the type of aggregates and the steel ratio of spirals. A total of 18 specimens were cast and tested in this study. All the specimens had a diameter of 150mm and a height of 300mm. The specimens can be divided into two groups, based on the type of coarse aggregate used. The ratio of spiral reinforcement was varied from 0 % to 1.75%. To measure the axial and lateral deformations of the specimens, a total of six linear variation displacement transducers (LVDTs) were installed at each specimen. Furthermore strain gauges were also attached to the steel spirals to obtain the strain of spiral reinforcements. From the experimental results, the structural performance of recycled aggregate concrete specimens confined by steel spirals was similar to that of natural aggregate concrete specimens regardless of the ratio of spiral reinforcement.
Recently, fiber-reinforced plastic(FRP) wraps are blown as an effective material for the enhancement and rehabilitation of aged concrete structures. The purpose of this investigation is to experimentally investigate behavior of concrete cylinder wrapped with FRP materials. Experimental parameters include compressive strength of concrete cylinder, FRP material, and confinement ratio. This paper presents the results of experimental studies on the performance of concrete cylinder specimens externally wrapped with aramid, carbon and glass fiber reinforced Polymer sheets. Test specimens were loaded in uniaxial compression. Axial load, axial and lateral strains were investigated to evaluate the stress-strain behavior, ultimate strength ultimate strain etc. Test results showed that the concrete strength and confinement ratio, defined as the ratio of transverse confinement stress and transverse strain were the most influential factors affecting the stress-strain behavior of confined concrete. More FRP layers showed the better confinement by increasing the compressive strength of test cylinders. In case of test cylinders with higher compressive strength, FRP wraps increased the compressive strength but decreased the compressive sham of concrete test cylinders, that resulted in prominent brittle failure mode. The failure of confined concrete was induced by the rupture of FRP material at the stain, being much smaller than the ultimate strain of FRP material.
The extent of solubility enhancement by biosurfactant was examined at various pHs prior to the biodegradation experiments. The molar solubilization ratio (MSR) was calculated from the batch solubilization experiments and the highest MSR was detected at pH 5. The effect of the biosurfactant, rhamnolipids, on the phenanthrene mineralization in soil-water system was investigated. The strain 3Y was selected for the mineralization assay and large amounts of phenanthrene were degraded at neutral pH in soil-water system without the biosurfactant. The addition of 150 mg/L rhamnolipids showed no effect on mineralization of phenanthrene in soil-water system, and total mineralization rates after 6 weeks incubation at each pH showed no differences in presence and absence of rhamnolipids. Our result indicated that the toxic effect of rhamnolipids can disappear when soil particles exist, and also the enhanced solubility of phenanthrene does not work for mineralization enhancement in this soil-water system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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