STEEL CONSTRUCTION TODAY & TOMORROW
Transcript of STEEL CONSTRUCTION TODAY & TOMORROW
STEEL CONSTRUCTION TODAY & TOMORROW
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1
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2
Foundation
36,7
50
Retaining wall(Basement wall)
King post
Retaining wall(Pilling)
Fig. 2 Underground Structure
GL
4F
3F
2F
1F
B1F
B2FB3F
B4F
B5F
Fig. 4 Pedestrian Bridge (5F)
Exp. joint~15m
Liner slidersImportantcultural property
Beam
L-shapedcantilever
5F
6F
Hat truss
Multi-layered buckling-restrained braces
Belt truss
Oil dampers
Buckling-restrainedbraces
Mega frame Seismic resistant device
Fig. 1 Above-ground Structure
Photo 1 Full view
Zone A
Fig. 3 Mega Frame
Temp. braces(cut&demolish)
1F steel beam
B1F temp.steel beam(remain)
Column(also asking post)
Temp. brace
1F steel beam
B1F temp. steel beam
Temp. braces
Hangingcolumns
3
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4
Photo 1 Full view and low-rise section
Photo: Kiyohiko Higashide (Higashide Shashin Jimusho) Fig. 1 Framing Elevation and Damper Arrangement
Hotel floors: Outer peripheral column @4.5 m
32nd-floor trussPitch change of outer peripheral column+Supression of flexural deformation
Office floors: Outer peripheral column @3.6 m
Center core2,000-kN oil damper (208 units)
Fifth-floor trussPitch change of outer peripheral column+Supression of bending deformation
6,000-kN oil damper at βBigWallβ framing
1st~4th floorsIntensive response-control layers6,000-kN oil damper
5
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6
Photo 1 Exterior view
Fig. 1 Floor Framing Plan
Arrangement of seismic members concentrated in the core
130 m
EV entering and exiting position
Steel plate wall
Seismic brace (buckling restrained brace)
Fig. 2 Lower Framing Elevation of Short Side
Seismic force
Seismic member(seismic wall)
Steel plate seismic wall
Transfer steel plate wall
Seismic isolation member(isolator)Seismic isolation member(steel damper)
Steel U-shaped damperIsolator
Vertical load fromthe mass of the
office space
Position of seismicisolation bearing
Position of seismicisolation bearing
Position of seismicisolation bearing
Position of seismicisolation bearing
Fluctuating axialloads produced
during an earthquakein the columns with
seismic members
Long-term axialload due to the mass
of the office space
7
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8
Fig. 3 Comparison of Elastic Stiffness of Rotational Springs
Proposal methodPast methodSpecimen
Ksc , KsΓ103 (kNm/rad)
F11LF11L+F11MF11SF21LF21MF12L-aF12L-bF11L-HF11L-LF11M-fF11M-fwFh11LD11LD11L+DF11LDF11MDF11SsF11MsF11M+sF12MsD11M
(pull out) (strain)Ksc Ks
Prediction
Test loadingunloading
0 10 20 30 40
1999:
1999:2001:
2007:2011:
Yuji KoetakaGraduated from Graduate of School Engineering, Osaka UniversityEntered Taisei CorporationAssistant Professor, Kyoto University
Lecturer, Osaka Institute of TechnologyAssociate Professor, Graduate School of Engineering, Kyoto University
Displacement of the upperflange is restricted.
Lateralspring
Rotationalspring
Fig. 1 Restraint Effect of Concrete Floor Slabs on Beam Upper Flange
Headedstud
Fig. 2 Outline of Loading Test
Oil jack
Specimen(up side down)
(unit : mm)
800
1375
300
9
(ααΆαααα α₯)
β’ ααΆααααααΆα ααααα·ααααααα ααΆα αααααΆα αααααααααααααΆα αΆααααΆα ααααααααααααααΆαααααΆα αααααααααααΆαααΆαα½αα αΆααα»α ααΌα αααααααααΆα α’αααααααααΆααααααΆα αααα Hiroumi Shimokawa, Takaaki Hiroshige, Tetsuya Fujita, Haruhito Okamoto, Yukihiro Harada αα·ααTadao Nakagomi αα»αααααΆ αα αααα α»αααααΉαααΆα αααααα αααααααΆαααααΆαααΆα αα αααααΆααααΆααΆααΆααααααααΆααααα½αα αΎα αααΎαααΈααΆα ααααΆα αααααΈαα½αα αΆααα½αααααΆααα»ααααΎαα αΎααααααα»αααΆα αααααααΎααααααΌα αααααααΎαα ααα ααΆαα½ααααΈα·αααΆαααααααααΆαααΆα ααααααααααααΎαα ααααΆα αααααααΎα α αΆααα»α ααΌα αααααααΆαααααΆαα’αΆα αααΎααα αΎααα α α»αααααΉα ααΌαα ααααα αΎαααΆααααααΎαααααααΆα ααααααααα½αα αΆααα½ααααααααΌα αααααααΎααα αΎαααααΆαααααΆαααααΆα αααααααααΆαααααΆαααΆα ααααααΆααα αΆααα»α ααΌα ααααα·αααα·αα α αΆααααΆαΆααααΈααααααΎαααΆααα αΆααα½αααΈαααααΆα Great Hanshin Earthquakeα αααααααααΎααΆαααα·αΆαααααΆααααααΆαα αα·ααααΆαααΆαααααααααααα ααΆα αααααααααΉαααΆα»αΆαα α»ααααααΆαααα αααααααα ααααααα αΆααα»α ααΌα αααααααΆαααααΆα ααααααΎααα αΎααααΎααααααα αΆααααααααΎα/α α»α ααααΆαααΆα αα αααΎααΆαααααααααΆααααααΎαααΈααααα αΆααα ααΆααααααααααΈααΆα αααααΆα αααααααααΆα αΆααααΆα ααααααααααααααΆααααααΎαα ααααααΆαα·ααααΆα αααααααααΈααααα’ αα ααΆααααααΎαα ααΆααααααααααΈααΆα αααααΆα αααααααααΆα αΆααααΆα ααααααα ααΆαα·αααααααααΆααααααΎααααα ααααΆαααααααΎαα ααααα»αααΆαααααα αΆααα ααΆααααααα αααΈααΆαααΆααααααααααααααΆα αΆααααΆα ααααααα α§ααααααα·αααΆαααααα αΆααα»α ααααΆα αααααααααΆαααααΆααααα»α¨α¦ ααΆαα½αα αΆααα»α ααΌα ααΆααααααααααααΌα αααααααΎααα αΎαααΈα―αααΆαααααα»αααα ααα»αααΆααααααΎαα ααΆααααααααααΈααΆα αααααΆα αα αααα·α αΆαααααααΆαααΈααΆα αααααΆα αααααααααΆα αΆααααΆα ααααααα ααααΆααααΆα αααααααααααα·ααααααααααααΆαααα αααααααα½α ααααα·α αΆααααααααΎα αΆααα»α ααΌα ααΆααααααααααααααΆαααΆα αα αΆααα»α α ααΆααααααα αααΈααΆα αααααΆα αααααααααΆα αΆααααΆα ααααααα ααΆαααααααααΉααααΆα ααααααααααα’αΆα αααα αααΆα αααααΌα ααααααα αΆααα ααΆααααααααααααααΆααα αααΎ ααΆααααΌαΆα αα αΆααα»α ααααα»αα (Fig.1) αααααΌα αααααααΎααα»αααααΆαα·ααααΆα αααααααααΈααααα’ α (ααΆααα αααΎαααΈααΆα (α‘))α ααΆαααααααααααααΆα αΆααααΆα α
αααααα ααα αα αααααΆα αααααΈααΆα (α‘) αααααΌα αααααααααααααααΆαα½ααααΈααΆα (α’)α αα αΎααααΈααΆαααααΆααααααα»ααααααα αααααααΆα αΆααααΆα αααααααααααααααΌα αα αααααΆα αα αααααα½α ααααα»αααΆαααααααααααααααααΌα ααααΆαααααααΆαααααααΆα αΆααααΆα αααααααα
(1) (2) (3) E: αααΆα αααααααααΆαααΆα αααααααΉααααΆααααααααα½ααααααααααααααΆα αΆαααααααα (N/mm2), T: ααΈαα»αααΆ ααΆααααααΎααααα (C), vTE: ααΈαα»αααΆ ααΆααααααΌ ααααΆααα (C), ': B/(B-2ο½₯Aeq) α¬
B/(B-Aeq), vEbr: αααΆα αααααααααΆαααΆα αααααΎαααΈααααΌαααΆαααααααΆαααααΆαααΌα (J), ΟuT: ααΆαααααααΆα αααααααΉααααΆαααααααααααΆα αΆααααα»ααααααααααααααα ααΈαα»αααΆ ααΆαααααα (N/mm2), Ξ³: αααα»αα αΆααα»α αααααΌαααααα»αΆαααΆα αΆαααααααααααΎααΆα αα, F(): αααα»αα αΆααα½ααααα»αΆααΆααα―αααΆαααΌααα·αΆααΆαααααααααααα·α αααααΆα αα ααααααΆαα αΆααααΉααααααα B α αΆααααΆααααααααα αΆααα»α αααα»αα A, Ak: ααααααα αΆααα»α αααα»ααααααΎ (mm), Ξ±: αα·α αααααααααΆα αΆααααΆααααααααααααΎαα αΎα, a: αααααα αΆααα»αΆα (mm), c: ααααααα αΆααα»α (mm), tcr: ααααααααααααααααα (mm) ααΆαααΆααααααααααααααααααΆα αΆααααΆα αααααααααα αααααΆα αα Fig.2 αααΆαΆ αααΆαααΆααααΆαααααααΆααααααααΆα αΆααααΆα ααααααααα»αΆααΆααα―αααΆαααΌααα·αΆ ααααααα αΆααα»α αααα»ααααααΎαααα ααΆα§αα αααααααααΆαααααααααααααααΆαααααααααα αααααΆα αα αα·αααααααααααΆααααααΎαααααα ααααα β’ ααα»α Figure αααΆαΆ ααααααααααααα αα αΎαααααα β αααααααααααααΆα αΆααααΆα ααααααα αααααΆα ααα ααααααΆαααα»α Figure αααΆαΆ αααααααΆα αααααΆα ααααααΆαααααααααΆα αΆααααΆα αααααααα ααα’αΆα αααΎαα αΎαααΈ Figure ααΆαααααα αααααΆα ααα―αααΆααααα αα·αααααααααααααα αααα·α αΆαααααααΆαααΈααΆα αααααΆα αααααααααΆα αΆααααΆα ααααααααααααΎα αΎαααα»αααΆααα·ααΆαα αα»ααααααΆαα ααααΆααααΆαα αΆααααααααα·ααα’αα»ααααα ααααααααΆαα αΆαααΌα αααααααααΌαα²ααααΆααΆαααααα ααααααΌαααΆαααΆαααααα»αααΆαααααΆααα αΆααα»α ααααΆαααΆα αα αα αΎαααααααΈααΆαα’αΆα
AkF
ETTCexpEC brvEv
uTuT
pr
2
B
AeqB
uT
pr
2
crtcaAeq
(C=1.203οΌC2=-0.0057)
10
αααααΌα αααααααΎαα ααααΆαααΈα·αααΆααααααα½ααααΎαααΈααα·α·αα αααααΆαααα½ααα/ααΆαααα·ααααααα»αααΆααααααΎαααααα ααααΏααααΆααα»ααααα Fig.1 ααΆααα αΌαΆααα»α αααα»αα Fig.2 ααΆαααααααααααααααΆαααΆα αααααΆα αα αα·αααααααααααααα
(a) α§ααααααα·αααΆααααααααααααΆαααααα (b) α§ααααααα·αααΆααααααααααααΆααααααα
11
1993:
2003:
2006:2008:
Hiroumi ShimokawaGraduated from Graduate School of Engineering, Shinsyu University; Entered NKK CorporationConstruction Engineering Services Dept., JFE Steel Corporation
Kawagishi Bridge Works Co., LtdConstruction Materials Engineering Dept., JFE Steel Corporation
a) Plate test specimen1)
Fig. 2 Comparison between Estimated Values and Test Results
0 5 10 15 20 25 30 35 5 10 15 20 25 30 350.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4Οpr/ΟuT
Οmax/ΟuT
Οpr/ΟuT
Οmax/ΟuT
vEbr=11JT-vTE=-52β Ak, Aeq (mm)
No.1-7
:Test results:Estimated values
:Test results:Estimated values
0
No.71-74No.84-86vEbr=79JT-vTE=15β Ak, Aeq (mm)
b) Frame test specimen2)
Fig. 1 Penetrated Notch Model
A
B
A
ΟΟ
ΟΟ
B
A
12
(ααΆαααα α¦)
β’ ααΆααααααΆα ααααα·ααααααα ααΆαααΆααααααααααΆαα α»ααααααΎααααααααα·ααααααααα αΆααα»α ααααΆαααΆα ααααααα§αααααααααΆαα·αααααααΎααα»αααααααααααα»αΆαααααΆααα αΆααααΆαααα αΆααα½αααα»ααααααααααααααααααα αΎαα α’αααααααααΆααααααΆα αααα Masaru Shimizu, Kazuo Tateishi, Takeshi Hanji, Hiroki Sugiyama, Yasumasa Soga, Riku Adachi αα·ααHiroshi Noda αα»αααααΆ ααααααααααααα αΎααααΆαααα»αΆαααΆα αααααααΌαα’αΆααΆα ααααααααΌα ααααααααΎαααααααααααΆααααααααααα€ααα½αααα ααααααααααΎαα ααα§αααααααααΆαα·αααααααΎααα»αααααααααααα»αΆα ααααΆααα αΆααααΆαααα αΆααα½αααα»ααααααααααααααααααα αΎαα (Fig.1)α ααα»αααααΈα αΆααα½αααΈααΆα αααααΆα ααααααα αΆαααααΆαα αΆααα½αααα ααααααα·ααα αΎαααααααααααΎαα ααααααααα αΆααα»α αα·ααααααααα ααααΌαααΆαααα αΆααα½ααααΎαααΈααΆααΆααα·αααΆαααααααααααααααα»αΆαααΆα ααααΆααααΌαα ααααααΆα αααααααΈ ααΆα ααααααααααααΎαααααΆαα α»ααααααΎααααααααΆαα·ααααααα·ααααα’αΆα αααΎαααΆαααααααααΆαααΆααααΎαααΆαααααΆαααΌα ααααααααα α αααΈααααΆαααΆαααααααΆα αα αα ααααααα αΆααα»α ααααΆαααααααααααα αΆαααααΆαα αΆααα½αα ααα»αααΆααα·ααΆααααα αααΈα·αααΆαααααααΆαααααααααααα§αααααααααΆαα·αα αααααΎααα»αααααααααααα»αΆαααααΆααα αΆααααΆαααα αΆααα½α ααα»ααααααααααααααααααα αΎαααααααΌα αααααααΎααΆαααΆααααααα αααΈα·αααΆαααααααΆαααααααααααΆαα α»ααααααΎααααααααα·ααααα§αααααααααΆαα·αααααααΎααα»αααααααααααα»αΆα ααααΆααα αΆααααΆαααα αΆααα½αααα»ααααααααααααααααααα αΎαα ααα»αααΆααα·ααΆααααα αααααααααα»αααα·αα»αΆααααΎαααααααααααααα αΎαααααααΌα ααααααΆ αααααααΆαααα·αΆαααΆαααΆαα»αααΆααααααααααα»ααααΆαα ααααααΈααΆααΆαααααα αΆαααΆαααααα αΆααααΆαααααΎαααααΆααααααΌα αα ααααα·ααα αΎαααα·α ααΆαααα·αΆα αααααΆαΆ αααΆααΆαα αΆααααααααΎααααααα αα·ααααΆααααΎ ααααααααΆα’αΆα αααααΌα αα αααααΆα αα ααΈααΆαααααααααΆαααΌα αααααααααααααααα αΆααα»α αα α αΆααα»α α αΆααααααααΎααααααα αα·ααα’αΆαΆαααααααααΆα J (Fig.2) ααΆ αααα·ααααα ααΆαααα·αΆαααΆαααΆαα»αααΆαααααααΌα ααααααααΆααααΆααααΎαααααΌαααΆααααααααΆ αα·ααααΆαα αΆαααααααΆα αΆαααααα αΎαααααΎαααΈααα½α ααααΆαααααααααΆαααΌα αααααααααααααααα αΆααα»α α
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31 y
yG
(3)
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13
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14
2010:
2012:
2014:
2014:
Masaru ShimizuGraduated from Kobe City College of TechnologyFinished the master course, Graduate School of Engineering, Kyoto University
Finished the doctoral course, Graduate School of Engineering, Kyoto UniversityAssistant Prof., Graduate School of Engineering, Nagoya University
Steel column
Shear panel damper
Fig. 1 Multiple Steel Columns Fig. 2 Comparison of Crack Initiation γγγand Growth
12 14 16 18 20 22 240
5
10
15
20
25
Number of cycles [cycle]
4Ξ΄y 11Ξ΄y 13Ξ΄y 4Ξ΄y112Ξ΄y 15Ξ΄y5Ξ΄y 7Ξ΄y 8Ξ΄y6Ξ΄y 10Ξ΄y9Ξ΄y
Crack with a length of several millimeters was found in experiment
Lower flange
Shear panelStiffener
Connection
partWeld bead
Crack
Cra
ck le
ngth
[mm
]
Estimation curve
Fig. 3 Cumulative Fatigue Damage in γγγSeismic Response Analysis
Mea
n sh
ear s
train
Ξ³
0 5 10 15 20β0.04
β0.02
0
0.02
0.04
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
Time [sec] Cum
ulat
ive
fatig
ue d
amag
e de
gree
D
Cumulative fatigue damage
Calculated by FEAresults
Calculated by Eq.(1)
Mean shear strain history
15
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Photo 1 Group photo of participants
Photo 2 Main hall at PSSCβ19 venue
Date Event Venue
Nov. 8
Nov. 9(Sat.)
Nov. 10(Sun.)
Nov. 11 (Mon.)
Time
18:00-20:30
9:00- 9:30
9:30-10:30
11:00-17:00
18:30-20:30
9:00-10:30
11:00-12:00
9:00-17:00
17:00-17:15
8:15-14:00
PCSSA meeting
Opening Ceremony
Keynote Lecture
β’ Professor Jerome F. Hajjar (Northeastern University, USA)β’ Professor Yaojun Ge (Tonji University, China)
β’ Professor Chia-Ming Uang (UC, San Diego, USA)β’ President Mitsumasa Midorikawa (Building Research Institute, Japan)
Technical Session
Banquet
Organized Session
Keynote Lecture
Technical Session
Closing Ceremony
Technical Tour
Multi-Purpose Digital Hall
Multi-Purpose Digital Hall
Multi-Purpose Digital Hall
(parallel session)
The Capitol Hotel Tokyu
Multi-Purpose Digital Hall
Multi-Purpose Digital Hall
(parallel session)
Multi-Purpose Digital Hall
Tokyo Olympic facilities and Metropolitan highway renewal project
Outline of PSSCβ19 Programs
Photo 3 Greeting by JSSC President Yozo Fujino
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Photo 4 Toast by Emeritus Professor Yushi Fukumoto
Photo 5 Performance of koto and shakuhachi at the banquet
Photo 6 Handing over of PSSC flag from Japan to China, the host nation of next PSSC
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Professor Jerome F. HajjarDepartment of Civil and Environmental Engineering, Northeastern University
Professor Chia-Ming UangDepartment of Structural Engineering, University of California, San Diego
Professor Yaojun GeDepartment of Bridge Engineering, SLDRC, Tongji University
Dr. Mitsumasa MidorikawaPresident, National Research and Development Agency, Building Research Institute
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23
Table 1 Sessions and Number of Papers Reported at PSSC'19
Session
Seismic Performance & Design
Fatigue & Fracture
High Performance Steel & Special Materials
Spatial Structure
Connections
Design Concepts
Structural System
Wind Effect
Buckling & Stability
Bridge
Robustness, Redundancy & Resilience
Inspection & Monitoring
Construction
Applied & Computational Mechanics
Composite Materials & Elements
Dampers & Isolators
Corrosion
Welding
Fire Resistance
Total
45
15
12
7
31
16
13
5
14
10
3
10
4
6
13
6
4
7
7
228
Number of papers
Photo 1 Scene at Technical Session
Photo 2 Active Q&A held
24
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Photo 2 Technical tour to the renewal project for Route1 Haneda Line of Metropolitan Expressway
Photo 1 Technical tour to Ariake Gymnastics Centre, one of major facilities for 2020 Tokyo Olympic and Paralympic Games
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Photos 1~3 Exhibition booths and exchanges of views between PSSC participants
Photos 4~5 Exhibition room and exhibitions
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Photo 1 Forum venue, Todai-ji Cultural Center
Photo 2 Forum information signboard
Photo 3 More than 80 participants joined the forum
Photo 4 Lecture delivery from Prof. Zhou
Photo 5 Closing address from Prof. Akira Wada Photo 6 Participants to the forum
Photo 7 βFive-story Pagodaβ in Horyu-ji Temple Photo 8 The restoration site of βEast Pagodaβ in Yakushi-ji Temple
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Photo 3 The First Place Footbridge of Design Competition
First Place Team Runners-up Runners-up TeamPhoto 4 Winners of design competition
Photo 5 Discussion with presenters and audience
Photo 7 Bridge boat tour on the Sumida River
Photo 6 Awarded Three Outstanding Presenters
Photo 1 Presenters and participantsPhoto 2 Keynote lecture by
Dr. Akio Kasuga
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36
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37
Fig. 1 Outline of Front Façade22.9 m22.9 m
11 m11 m
11 m11 m
16.5 m16.5 m
Cantileverslab
23.4 m23.4 m11th floor
9th floor7th floor5th floor3rd floor
7th floor plan7th floor plan
23.4 m23.4 m
33.3 m
76.0
4 m
Fig. 2 Vertical Load Resistant Mechanism
80
150
P-60.3Γ2.77*1
Rod Ξ¦ 30*2
Roof beam (Lattice frame)
Strut
Tension net
A
A
Self-weight andwind load (downward)
A-A section
Tension
Compression
x
yBeam*1
*1 SUS316LN *2 SUS2205 Duplex
Photo 1 Exterior and interior views
Fig. 3 Horizontal Load Resistant Mechanism
Wind load(Positive)Wind load
(Negative)
A
A
Fixed on main structure
Tension
Bow string(Rod Ξ¦ 20*2)
A-A section
Wall support ring(Rod Ξ¦ 30*2)
150
8080
195
13.25
Column*1 Horizontal beam*1
x
y
*2 SUS2205 Duplex*1 SUS316LN
38
Fig. 4 Digital Fabrication Fig. 5 Welding ManagementDesign
BIM 3D printing Laser cutting
Cutting work
Facing
Measurement by 3D scanner
Measurement by 3D scanner
Temporary assembly
Machining Measurement
(a) Shop welding test (b) Ultrasonic test
(c) Field welding test*Finishing is done after welding.
Photo 2 Joint of roof beam(a) Upward view (b) Downward view
Photo 3 Joint of tension rod
39
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Photo 1 Full view of the flood gate before retrofitting (from upper stream side) Photo 2 Temporary assembly at fabrication plant
Fig. 1 Three-dimensional Model of Gate Structure
Photo 3 Removal of operation bridge Photo 4 Current on-site condition
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