Zand, Ahmed W. Al;Hosseinpour, Emad;Badaruzzaman, Wan Hamidon W.
Structural Engineering and Mechanics
/
제66권2호
/
pp.229-235
/
2018
This study investigated the behaviour of the simply supported hollow steel tube (HST) beams, either concrete filled or unfilled when strengthened with carbon fibre reinforced polymer (CFRP) sheets. Eight specimens with varied tubes thickness (sections classification 1 and 3) were all tested experimentally under static flexural loading, four out of eight were filled with normal concrete (CFST beams). Particularly, the partial CFRP strengthening scheme was used, which wrapped the bottom-half of the beams cross-section (U-shaped wrapping), in order to use the efficiency of high tensile strength of CFRP sheets at the tension stress only of simply supported beams. In general, the results showed that the CFRP sheets significantly improved the ultimate strength and energy absorption capacities of the CFST beams with very limited improvement on the related HST beams. For example, the load and energy absorption capacities for the CFST beams (tube section class 1) were increased about 20% and 32.6%, respectively, when partially strengthened with two CFRP layers, and these improvements had increased more (62% and 38%) for the same CFST beams using tube class 3. However, these capacities recorded no much improvement on the related unfilled HST beams when the same CFRP strengthening scheme was adopted.
The cross sections of hollow cylindrical tubes ovalise under a pure bending condition, and this reduces their flexural stiffness as their curvatures increase. It is important to accurately evaluate this phenomenon, known as the 'Brazier effect', to understand the bending behaviour of the systems considered. However, if the tubes are supported by an elastic medium or foundation, the ovalisation displacements of their cross sections may decrease. From this point of view, the purpose of this research is to analytically investigate the bending characteristics of single- and double-walled elastic tubes contacted by an elastic material by considering the Brazier effect. The Brazier moment, which is the maximum moment-carrying capacity of the ovalised cross section, can be calculated by introducing the strain energy per unit length of the tube in terms of the degree of ovalisation for the tube and the curvature. The total strain energy of the double-walled system is the sum of the strain energies of the outer and inner tubes and that of the compliant core. Results are comparatively presented to show the variation in the degree of ovalisation and the Brazier moment for single- and double-walled tubes.
This paper numerically assesses the initial stiffness and moment capacity of stainless steel composite bolted joints with concrete-filled circular tubular (CFCT) columns. By comparing with existing design codes including EN 1993-1-8 and AS/NZS 2327, a modified component method was proposed to better predict the flexural performance of joints involving circular columns and curved endplates. The modification was verified with independent experimental results. A wide range of finite element models were then developed to investigate the elastic deformations of column face in bending which contribute to the corresponding stiffness coefficient. A new design formula defining the stiffness coefficient of circular column face in bending was proposed through regression analysis. Results suggest that a factor for the stiffness coefficient of endplate in bending should be reduced to 0.68, and more contribution of prying forces needs to be considered. The modified component method and proposed formula are able to estimate the structural behaviour with reasonable accuracy. They are expected to be incorporated into the current design provisions as supplementary for beam-to-CFCT column joints.
Based on a non-linear model taking into account flexural-torsional couplings, analytical solutions are derived for lateral buckling of simply supported I beams under some representative load cases. A closed form is established for lateral buckling moments. It accounts for bending distribution, load height application and pre-buckling deflections. Coefficients $C_1$ and $C_2$ affected to these parameters are then derived. Regard to well known linear stability solutions, these coefficients are not constant but depend on another coefficient $k_1$ that represents the pre-buckling deflection effects. In numerical simulations, shell elements are used in mesh process. The buckling loads are achieved from solutions of eigenvalue problem and by bifurcations observed on non linear equilibrium paths. It is proved that both the buckling loads derived from linear stability and eigenvalue problem lead to poor results, especially for I sections with large flanges for which the behaviour is predominated by pre-buckling deflection and the coefficient $k_1$ is large. The proposed solutions are in good agreement with numerical bifurcations observed on non linear equilibrium paths.
A new formulation based on lumped plasticity and inelastic hinges is presented in this paper for nonlinear analysis of Reinforced Concrete (RC) frame structures. Inelastic hinge behaviour is described using the principles of Continuum Damage Mechanics (CDM). Member formulation contains provisions to model stiffness degradation due to cracking of concrete and yielding of reinforcing steel. Depending on its nature, cracking is classified as concentrated or distributed. Concentrated cracking is accounted through a damage variable and its growth is defined based on strain energy principles. Presence of distributed flexural cracks in a member is taken care of by modelling it as non-prismatic. Plasticity theory supported by effective stress concept of CDM is applied to describe the post-yield response. Nonlinear quasi-static analysis is carried out on a RC column and a wide two-storey RC frame to verify the formulation. The column is subjected to constant axial load and monotonic lateral load while the frame is subjected to only lateral load. Computed results are compared with those due to experiments or other numerical methods to validate the performance of the formulation and also to highlight the contribution of distributed cracking on global response.
It is generally accepted that, in the interest of safety, it is essential to provide a minimum level of flexural ductility, which will allow energy dissipation and moment redistribution as required. If one wishes to be uniformly conservative across all of the design variables, curvature ductility and moment redistribution factor should be calculated using a probabilistic method, as is the case for other design parameters in reinforced concrete mechanics. In this study, simple expressions are derived for the evaluation of curvature ductility and moment redistribution factor, based on the concept of demand and capacity rotation. Probabilistic models are then derived for both the curvature ductility and the moment redistribution factor, by means of central limit theorem and through taking advantage of the specific behaviour of moment redistribution factor as a function of curvature ductility and plastic hinge length. The Monte Carlo Simulation (MCS) method is used to check and verify the results of the proposed method. Although some minor simplifications are made in the proposed method, there is a very good agreement between the MCS and the proposed method. The proposed method could be used in any future probabilistic evaluation of curvature ductility and moment redistribution factors.
Concrete-filled-steel-tubular (CFST) columns have been well proven to improve effectively the strength, stiffness and ductility of concrete members. However, the central part of concrete in CFST columns is not fully utilised under uni-axial compression, bending and torsion. It has small contribution to both flexural and torsion strength, while it can be replaced effectively by steel with smaller area to give similar load-carrying capacity. Also, the confining pressure in CFST columns builds up slowly because the initial elastic dilation of concrete is small before micro-crackings of concrete are developed. From these observations, it is convinced that the central concrete can be effectively replaced by another hollow steel tube with smaller area to form double-skinned concrete-filled-steel-tubular (CFDST) columns. In this study, a series of uni-axial compression tests were carried out on CFDST and CFST columns with and without external steel rings. From the test results, it was observed that on average that the stiffness and elastic strength of CFDST columns are about 25.8% and 33.4% respectively larger than CFST columns with similar equivalent area. The averaged axial load-carrying capacity of CFDST columns is 7.8% higher than CFST columns. Lastly, a theoretical model that takes into account the confining effects of steel tube and external rings for predicting the uni-axial load-carrying capacity of CFDST columns is developed.
In this paper, a general model is developed to predict the distribution of interfacial shear and normal stresses of FG beam reinforced by porous FGM plates under mechanical loading. The beam is assumed to be isotropic with a constant Poisson's ratio and power law elastic modulus through the beam thickness. Stress distributions, depending on an inhomogeneity constant, were calculated and presented in graphicals forms. It is shown that both the normal and shear stresses at the interface are influenced by the material and geometry parameters of the composite beam, and it is shown that the inhomogeneities play an important role in the distribution of interfacial stresses. The results presented in the paper can serve as a benchmark for future analyses of functionally graded beams strengthened by imperfect varying properties plates. Numerical comparisons between the existing solutions and the present new solution enable a clear appreciation of the effects of various parameters. The results of this study indicated that the imperfect functionally graded panel strengthening systems are effective in enhancing flexural behavior of the strengthened FGM beams. This research is helpful in understanding the mechanical behaviour of the interface and design of hybrid structures.
The present investigation deals with the production of the innovative lightweight fly ash angular aggregates (FAA) first time in India using local class 'F' fly ash, its characterization, and exploring the potential for its utilization as alternative coarse aggregates in structural concrete applications. Two types of aggregates are manufactured using two different kinds of binders. The manufacturing process involves mixing fly ash, binder, and water, followed by the briquetting process, sintering and crushing them into suitable size aggregates. Tests are conducted on fly ash angular aggregates to measure their physical properties such as crushing value, impact value, specific gravity, water absorption, bulk density, and percentage of voids. Study shows that the physical parameters are significantly enhanced as compared to commercially available fly ash pellets (FAP). The developed FAA are used in concrete vis-à-vis conventional granite aggregates and FAP to determine their compressive, split tensile and flexural strengths. Although being lightweight, the strength parameters for concrete containing FAA are well compared with conventional concrete. This might be due to the high pozzolanic reaction between fly ash angular aggregates and cement paste. Also, RCC beams are cast and the load-deflection behaviour and ultimate load carrying capacity signify that FAA can be suitably used for RCC construction. Hence, the utilization of fly ash as angular aggregates can reduce the dead load of the structure and at the same time serves as a solution for fly ash disposal and mineral depletion problem.
Radwa Defalla Abdel, Hafez;Bassam A., Tayeh;Raghda Osama Abd-Al, Ftah;Khaled, Abdelsamie
Advances in concrete construction
/
제14권5호
/
pp.341-354
/
2022
Treatment of solid waste building materials is a crucial method of disposal and an area of ongoing research. New standards for the treatment of solid waste building materials are necessary due to multisource features, huge quantities, and complicated compositions of solid waste. In this research, sustainable nanomaterial mixtures containing nano-paper waste (NPW) and nano-metakaolin (NMK) were used as a substitute for Portland cement. Portland cement was replaced with different ratios of NPW and NMK (0%, 4%, 8%, and 12% by weight of cement) while the cement-to-water ratio remained constant at 0.4 in all mortar mixtures. The fresh properties had a positive effect on them, and with the increase in the percentage of replacement, the fresh properties decreased. The results of compressive strength at 7 and 28 days and flexural strength at 28 days show that the nanomaterials improved the strength, but the results of NMK were better than those of NPW. The best replacement rate was 8%, followed by 4%, and finally 12% for both materials. The combination of NMK and NPW as a replacement (12% NMK + 12% NPW) showed less shrinkage than the others because of the high pozzolanic reactivity of the nanomaterials. The combination of NMK and NPW improved the microstructure by increasing the hydration volume and lowering the water in the cement matrix, as clearly observed in the C-S-H decomposition.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.