Reza Khalili Sarbangoli;Ahmad Maleki;Ramin K. Badri
Structural Engineering and Mechanics
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v.89
no.3
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pp.239-252
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2024
Steel plate shear walls (SPSWs) are classified as lateral load-resisting systems. The feasibility of openings in the steel plate is a characteristic of SPSWs. The use of openings in SPSWs can lower the load capacity, stiffness, and energy dissipation. This study proposes a novel form of SPSWs that provides convenient access through openings by combining steel plates and eccentrically braced frames (EBFs). The proposed system also avoids a substantial reduction in the strength and stiffness. Hence, various geometric forms were analyzed through two different structural approaches. Groups 1, 2, and 3 included a steel EBF with a steel plate between the column and EBF in order to improve system performance. In Group 4, the proposed system was evaluated within an SPSW with openings and an EBF on the opening edge. To evaluate the performance of the proposed systems, the nonlinear finite element method (NL-FEM) was employed under cyclic loading. The hysteresis (load-drift) curve, stress contour, stiffness, and damping were evaluated as the structural outputs. The numerical models indicated that local buckling within the middle plate-EBF connection prevented a diagonal tension field. Moreover, in group 4, the EBF and stiffeners on the opening edge enhanced the structural response by approximately 7.5% in comparison with the base SPSW system.
Yin, Da W.;Chen, Shao J.;Chen, Bing;Liu, Xing Q.;Ma, Hong F.
Geomechanics and Engineering
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v.15
no.5
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pp.1113-1124
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2018
Geological dynamic hazards during deep coal mining are caused by the failure of a composite system consisting of the rock and coal layers, whereas the joint in coal affects the stability of the composite system. In this paper, the compression test simulations for the rock-coal combined body with single joint in coal were conducted using $PFC^{2D}$ software and especially the effects of joint length and joint angle on strength and failure characteristics in a rock-coal combined body were analyzed. The joint length and joint angle exhibit a deterioration effect on the strength and affect the failure modes. The deterioration effect of joint length of L on the strength can be neglected with a tiny variation at ${\alpha}$ of $0^{\circ}$ or $90^{\circ}$ between the loading direction and joint direction. While, the deterioration effect of L on strength are relatively large at ${\alpha}$ between $30^{\circ}$ and $60^{\circ}$. And the peak stress and peak strain decrease with the increase of L. Additionally, the deterioration effect of ${\alpha}$ on the strength becomes larger with the increase of L. With the increase of ${\alpha}$, the peak stress and peak strain first decrease and then increase, presenting "V-shaped" curves. And the peak stress and peak strain at ${\alpha}$ of $45^{\circ}$ are the smallest. Moreover, the failure mainly occurs within the coal and no apparent failure is observed for rock. At ${\alpha}$ between $30^{\circ}$ and $60^{\circ}$, the secondary shear cracks generated in or close to the joint tips, cause the structural instability failure of the combined body. Therefore, their failure models present as a shear failure along partial joint plane direction and partially cutting across the coal body or a shear failure along the joint plane direction. However, at ${\alpha}$ of $60^{\circ}$ and L of 10 mm, the "V-shaped" shear cracks cutting across the coal body cause its final failure. While crack nucleations at ${\alpha}$ of $0^{\circ}$ or $90^{\circ}$ are randomly distributed in the coal, the failure mode shows a V-shaped shear failure cutting across the coal body.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.18
no.4
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pp.10-21
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2014
The joint of prefabricated steel grid composite deck is composed of concrete shear key and high-tension bolts. The flexural and shear strength of the joint were experimentally evaluated only by the bending and push-out test of the joint element. In this study the lateral load transfer behavior of the joint in deck structure system is experimentally evaluated. Several decks connected by the joint are prefabricated and loaded centrically and eccentrically. In the case of centrically loaded specimens, the analysis results show that for the same loading step the rotation angle of the joint with 4 high-tension bolts is larger than the case of the joint with 9 high-tension bolts. Consequently, flexural stiffness of deck and lateral load transfer decrease in the case of specimen with 4 high-tension bolts. But, in the case of eccentrically loaded specimens, it is found that there are no significant differences in the load transfer behavior. The further analysis results about the structural behavior of the joint show that lateral load transfer can be restricted by the load bearing capacity of the joint as well as punching shear strength of the slab. Furthermore, considering that high-tension bolts in the joint didn't reach to the yielding condition until the punching shear failure, increase in the number of high-tension bolts from 4 to 9 has a greater effect on the flexural stiffness of the joint and deck system than the strength of them.
This study was conducted to evaluate capability of dyeing wastewater treatment for 3 type reactors. These reactors were Packed Bed Reactor(PBR), Fluidized Bed reactor(FBR) and Moving Media Complete Mixing Activated Sludge reactor(MMCMAS). Experiments of PBR and FBR were performed by various packing ratios and organic loading rates, experiments of MMCMAS were performed by various organic loading rates.
In order to obtain ${SBOD}_5$ removal efficiencies of more than 90%, the F/Mv ratios of PBR, FBR, MMCMAS were 0.11 kgBOD/kgMLVSS$\cdot$d, 0.12 kgBOD/kgMLVSS$\cdot$d, and 0.37 kgBOD/kgMLSS$\cdot$d, respectively. So MMCMAS system which has more active microorganisms showed better capability of organic removal and also stronger dynamic and shock loadings than those of PBR and FBR. In PBR and FBR, the media packing ratio of 20% showed better performance of organic matters removal effciencies than 10% and 30%, but sludge production rate at media packing ratio of 30% was relatively lower than that of 10% and 20%. When more than 90% organic matters removal efficiency was obtained, the ratios of attached biomass to total biomass at PBR, FBR, MMCMAS were 89~99%, 87~98%, and 54~80%, respectively. The ratio of attached biomass to total biomass was low in MMCMAS. This was formation of thin biofilm due to shear force between rotaing disc and water. The average sludge production rates(kgVSS/kgBODrem.) of PBR, FBR and MMCMAS were 0.20, 0.29 and 0.54, respectively.
Chin, Won Jong;Kang, Jae Yoon;Choi, Eun Suk;Lee, Jung Woo
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.29
no.2A
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pp.109-118
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2009
A new bridge system described in this paper uses concrete-filled steel tube (CFT) girders as a replacement for conventional girders. Experimental investigations were carried out to comprehend the flexural behavior of CFT girder. Specimens were manufactured considering several parameters such as the strength of filling material, the eventual presence and number of inner shear connectors to evaluate the bending bearing capacity of CFT girder. The experimental investigation consisted of designing and constructing a test specimen and loading it to collapse in bending to check the applicability of the system. Test results showed that concrete filled steel tube girders have good ductility and maintain their strength up to the end of the loading. The stiffening effect of the ㄱ-shaped perfobond rib is determined to contribute relatively to the increase of the bending bearing capacity.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.29
no.5C
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pp.199-206
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2009
This paper presents full scale model tests on the various types of model piles carried out to estimate the behavior of laterally loaded steel-concrete composite piles. Subgrade-reaction spring system was developed to simulate the reaction of ground in laboratory condition. In addition, lateral behavior of piles under working load condition was estimated using composite loading system, which is available for independent loading in vertical and horizontal direction. Steel-concrete composite piles showed higher efficiency in lateral resistance rather than drilled shaft made of reinforced concrete. The lateral resistance of composite pile was larger than the summation of steel pile and concrete pile due to the composite effect by steel casing. The effect of shear key or strength of concrete on the behavior of composite pile was examined. The substitution of reinforcing bar by steel casing was also investigated.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.20
no.5
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pp.605-613
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2007
The purpose of this study is to develop a structural analysis system of LNG pump tower structure. The system affords to build optimized finite element model and procedure of the pump tower structure. The pump tower structure is one of the most important components of LNG (liquefied natural gas) carriers. The pump tower structure is subject to sloshing load of LNG induced by ship motion depending on filling ratio. Three typer of loading components, which are thermal, inertia and self-gravity are considered in the analysis. The finite element analysis is performed with ANSYS commercial code. The failure of each members can be evaluated of API unity and punching shear in ABS rule. The GUI is newly developed using Tcl/tk script language. All these design and analysis procedures are embedded in to the analysis system successfully.
The failure of reinforced concrete structures in recent earthquakes caused concern about the performance of beam column joints. Confinement of joint is one of the ways to improve the performance of beam column joints during earthquakes. This paper describes an experimental study of exterior beam-column joints with two non-conventional reinforcement arrangements. One exterior beam-column joint of a six story building in seismic zone III of India was designed for earthquake loading. The transverse reinforcement of the joint assemblages were detailed as per IS 13920:1993 and IS 456:2000 respectively. The proposed nonconventional reinforcement was provided in the form of diagonal reinforcement on the faces of the joint, as a replacement of stirrups in the joint region for joints detailed as per IS 13920 and as additional reinforcement for joints detailed as per IS 456. These newly proposed detailing have the basic advantage of reducing the reinforcement congestion at the joint region. In order to study and compare the performance of joint with different detailing, four types of one-third scale specimens were cast (two numbers in each type). The main objective of the present study is to investigate the effectiveness of the proposed reinforcement detailing. All the specimens were tested under reverse cyclic loading, with appropriate axial load. From the test results, it was found that the beam-column joint having confining reinforcement as per IS: 456 with nonconventional detailing performed well. Test results indicate that the non-conventionally detailed specimens, Type 2 and Type 4 have an improvement in average ductility of 16% and 119% than their conventionally detailed counter parts (Type1 and Type 3). Further, the joint shear capacity of the Type 2 and Type 4 specimens are improved by 8.4% and 15.6% than the corresponding specimens of Type 1 and Type 3 respectively. The present study proposes a closed form expression to compute the yield and ultimate load of the system. This is accomplished using the theory of statics and the failure pattern observed during testing. Good correlation is found between the theoretical and experimental results.
Lal, Achchhe;Jagtap, Kirankumar R.;Singh, Birgu N.
Advances in Computational Design
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v.2
no.3
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pp.165-194
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2017
The present work proposes the thermo mechanically induced statistics of nonlinear transverse central deflection of elastically supported functionally graded (FG) plate subjected to static loadings with random system properties. The FG plate is supported on two parameters Pasternak foundation with Winkler cubic nonlinearity. The random system properties such as material properties of FG material, external loading and foundation parameters are assumed as uncorrelated random variables. The material properties are assumed as non-uniform temperature distribution with temperature dependent (TD) material properties. The basic formulation for static is based on higher order shear deformation theory (HSDT) with von-Karman nonlinear strain kinematics through Newton-Raphson method. A second order perturbation technique (SOPT) and direct Monte Carlo simulation (MCS) are used to compute the nonlinear governing equation. The effects of load parameters, plate thickness ratios, aspect ratios, volume fraction, exponent, foundation parameters, and boundary conditions with random system properties are examined through parametric studies. The results of present approaches are compared with those results available in the literature and by employing direct Monte Carlo simulation (MCS).
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2008.11a
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pp.17-20
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2008
This study presents experimental results of Steel-PSC hybrid beams having a rear plate joint with a perfobond rib shear connector between the steel girder and the prestressed concrete girder. Three specimens of 3.9m length(3.6m span length) were tested to evaluate the flexural characteristics of the joint under the condition of the three point loading. Based on load-deflection curves and failure modes of specimens by the experimental test, it is found that the proposed joint with the perfobond rib shear connector shows the higher strength and initial stiffness and the sufficient ductility. Therefore, the suggested perfobond rib shear connector can perform effectively as the joint of the Steel-PSC hybrid structural system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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