Experimental and analytical studies were conducted to clarify the influencing mechanisms of the longitudinal reinforcement on performance of axially loaded Reinforced Concrete-Filled Steel Tube (R-CFST) short columns. The longitudinal reinforcement ratio was set as parameter, and 10 R-CFST specimens with five different ratios and three Concrete-Filled Steel Tube (CFST) specimens for comparison were prepared and tested. Based on the test results, the failure modes, load transfer responses, peak load, stiffness, yield to strength ratio, ductility, fracture toughness, composite efficiency and stress state of steel tube were theoretically analyzed. To further examine, analytical investigations were then performed, material model for concrete core was proposed and verified against the test, and thereafter 36 model specimens with four different wall-thickness of steel tube, coupling with nine reinforcement ratios, were simulated. Finally, considering the experimental and analytical results, the prediction equations for ultimate load bearing capacity of R-CFSTs were modified from the equations of CFSTs given in codes, and a new equation which embeds the effect of reinforcement was proposed, and equations were validated against experimental data. The results indicate that longitudinal reinforcement significantly impacts the behavior of R-CFST as steel tube does; the proposed analytical model is effective and reasonable; proper ratios of longitudinal reinforcement enable the R-CFSTs obtain better balance between the performance and the construction cost, and the range for the proper ratios is recommended between 1.0% and 3.0%, regardless of wall-thickness of steel tube; the proposed equation is recommended for more accurate and stable prediction of the strength of R-CFSTs.
보강토구조물은 흙과 보강재 사이에 큰 변형이 발생하며 보강토구조물의 파괴양상도 보강재의 미끄러짐이나 변형에 의해 지배되며, 때때로 보강재의 재료의 파괴보다는 미끄러짐에 의해 보강토구조물이 파괴되므로 큰변형이 발생하는 흙-보강재의 모델링이 필요하다. 고형 및 액체폐기물 매립장에 쓰이는 라인너 시스템은 매립장의 경사와 쓰레기하중에 의해 큰 변형이 발생하게 된다. 이러한 큰 변형의 문제는 기존의 접촉요소로써 모델링하는데 많은 제약 이 따른다. 본 논문에서는 이러한 흙과 토목섬유보강사이의 큰 만행을 모델링할 수 있는 접촉은소를 제안하였으며, 그 이론과 그 모델의 적용성에 대하여 논하였다.
The welding residual stresses produced by the welding frequently caused a crack and promote stress corrosion etc. in HAZ(heat affected zone) contained with external load and weakness of material. Therefore, PWHT(post welding heat treatment) is widely used to reduce wekdubg residuss, to relax hardening of heat affected zone and to get rid of impurity. In this study, in order to define the effect on shappes of T-welded joint, during the post welding heat treatment, we have carried out numerical analyses on the several test pieces by using computer program which was based on thermal-elasto-plato-plasto-creep theories for the study. The main results obtained form this study is as follows: 1) The mechanical difference for change the thickness of plate and groove angle did not appear. 2) The distribution modes of welding residual stresses are same on the all test specimens during the post welding heat treatment. 3) In a mecharical point of view, minimum groove groove angle($40^{circ}$) is more suitable than maximum groove angle($60^{circ}$). 4) Therefore, it is appropriate to minimize the size of groove shape in strength and safety.
This study aims to quantitatively evaluate failure pressure of wall-thinned elbow under combined load along with internal pressure, by conducting real-scale burst test and finite element analysis together. For quantitative evaluation, failure pressure data was extracted from the real-scale burst test first, and then finite element analysis was carried out to compare with the test result. For the test, the wall-thinning defect of the extrados or intrados inside the center of 90-degree elbow was considered and the loading modes to open or close the specimen maintaining a certain load or displacement were applied. Internal pressure was applied until failure occurred. As a result, when the bending load was applied under the load control condition, the intrados of the defect was more affected by failure pressure than the extrados, and the opening mode was more vulnerable to failure pressure than the closing mode. When the bending load was applied under the displacement control, it was hardly affected by failure pressure though it was slightly different from the defect position. The result of the finite element analysis showed a similar aspect with the test. Moreover, when major factors such as material properties and pipeline thickness were calibrated to accurate values, the analytical results was more similar to the test results.
The plate waves propagating in thin plates have dispersive nature showing the dependence of velocities on the frequency. Wavelet transform (WT) using Gabor function can be used to analyze the dispersive waves in the time-frequency domain, and then to find the arrival time of the waves propagating in the plate. Plate waves in the aluminum plate of 3 mm thickness were identified and generated by pencil lead breaks and the lowest order symmetric ($S_o$) and antisymmetric ($A_o$) modes were analyzed by the WT method. The measured group velocities agreed very well with theoretical predictions in the frequency range of 50-400 kHz. The pencil breaks were also used to simulate acoustic emission sources in the plate, and the source location algorithm using the wavelet transform of dispersive plate waves was found to give accurate results.
Piezoelectric materials are well-utilized for transforming mechanical vibrations into electrical energy that can be stored and used to power a diversity of devices. In this work, these materials have been studied to improve the efficiency of a piezoelectric system, whereby the shape and vibration mode of a piezoelectric module was changed. The basic shape of the piezoelectric module used in this work comprises a width of 10 mm, a length of 30 mm, and a thickness of 0.2 mm. The structural design of the piezoelectric module is optimized using a Taguchi method to increase the corresponding electrical-energy generation. The maximum terminal voltage was defined as a characteristic value to evaluate the optimal design parameters. Through this work, we propose an optimal structure with an eccentric and centric mass; furthermore, the voltage increase of approximately 26% was obtained by comparing a general plate-vibrating piezosystem with an optimal plate-vibrating piezosystem.
In recent years, the research and development about the new material proceed rapidly and actively in the building industry. As building structures become bigger, higher and more specialized, so does the demand for material with higher strength. In the future, we will need to research repair and rehabilitation to make high strength concrete mixed steel fibrous building safe. The carbon fiber reinforced plastic bonding method is widely used in reinforcing the existing concrete structure among the various methods. The repair of initiate loaded reinforced high-strength concrete beams mixed steel fibrous with epoxy bonded Carbon Fiber Sheets(CFS) was investigated experimentally. The CFS thickness and length were varied to assess the peel failure at the curtailment of CFS, The behaviour of the repaired beams was represented by load-longitudinal steel strain relation and failure modes were discussed. The test results indicate that CFS is very effective for strengthening the demand beams and controlling deflections of reinforced high strength concrete beams mixed steel fibrous happen diagonal crack, the increase in the number of CFS layers over two layers didn't effect the increase in the strength of beams.
Al-Rousan, Rajai Z.;Alhassan, Mohammed A.;Al-Salman, Harith
Structural Engineering and Mechanics
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제62권3호
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pp.373-380
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2017
Concrete structures are often subjected to long-term static and short-term dynamic loads. Due to a relatively low tensile strength and energy dissipating characteristics, the impact resistance of concrete is considered poor. This study investigates the feasibility of using polypropylene fibers to improve the impact resistance of reinforced concrete slabs. Fourteen polypropylene fiber reinforced concrete slabs were fabricated and tested using a drop weight test. The effects of slab thickness, fiber volume fractions, and impact energy on the dynamic behaviors were evaluated mainly in terms of impact resistant, crack patterns, and failure modes. The post impact induced strains versus time responses were obtained for all slabs. The results showed that adding the polypropylene fiber at a dosage of 0.90% by volume of concrete leads to significant improvement in the overall structural behavior of the slabs and their resistance to impact loading. Interestingly, the enhancement in the behavior of the slabs using a higher fiber dosage of 1.2% was not as good as achieved with 0.90%.
Within the scope of the plane-strain state, by utilizing the three-dimensional linearized theory of elastic waves in initially stressed piezoelectric and elastic materials, Lamb wave propagation and the influence of the initial stresses on this propagation in a sandwich plate with pre-stressed piezoelectric face and pre-stressed metal elastic core layers are investigated. Dispersion equations are derived for the extensional and flexural Lamb waves and, as a result of numerical solution to these equations, the corresponding dispersion curves for the first (fundamental) and second modes are constructed. Concrete numerical results are obtained for the cases where the face layers' materials are PZT-2 or PZT-6B, but the material of the middle layer is Steel (St) or Aluminum (Al). Sandwich plates PZT-2/St/PZT-2, PZT-2/Al/PZT-2, PZT-6B/St/PZT-6B and PZT-6B/Al/PZT-6B are examined and the influence of the problem parameters such as piezoelectric and dielectric constants, layer thickness ratios and third order elastic constants of the St and Al on the effects of the initial stresses on the wave propagation velocity is studied.
In order to understand the variation of ENSO-related oceanic environments in the tropical and North Pacific Ocean, spatio-temporal variations of sea surface temperature anomaly (SSTA) and sea surface height anomaly (SSHA) are analyzed from distributions of complex empirical orthogonal functions (CEOF). Correlations among warm pool variation, southern oscillation index, and ocean surface currents were also examined with respect to interannual variability of the warm pool in western tropical Pacific. Spatio-temporal distributions of the first CEOF modes for SSTA and SSHA indicate that their variabilities are associated with ENSO events, which have a variance over 30% in the North Pacific. The primary reasons for their variabilities are different; SST is predominantly influenced by the change of barrier layer thickness, while SSH fluctuates with the same phase as propagation of an ENSO episode in the zonal direction. Horizontal boundary of warm pool area, which normally centered around $149^{\circ}E$ in the tropics, seemed to be expanded to the middle and eastern tropical regions by strong zonal currents through the mature phase of an ENSO episode.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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