Md. Akter, Hosen; Mohd Zamin, Jumaat;A.B.M. Saiful, Islam;Khalid Ahmed, Al Kaaf;Mahaad Issa, Shammas;Ibrahim Y., Hakeem;Mohammad Momeen, Ul Islam
Structural Engineering and Mechanics
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v.85
no.2
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pp.179-195
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2023
The performance of reinforced concrete (RC) beam specimens strengthened using a newly proposed Side Near Surface Mounted (S-NSM) technology was investigated experimentally in this work. In addition, analytical and nonlinear finite element (FE) modeling was exploited to forecast the performance of RC members reinforced with S-NSM utilizing steel bars. Five (one control and four strengthened) RC beams were evaluated for flexural performance under static loading conditions employing four-point bending loads. Experimental variables comprise different S-NSM reinforcement ratios. The constitutive models were applied for simulating the non-linear material characteristics of used concrete, major, and strengthening reinforcements. The failure load and mode, yield and ultimate strengths, deflection, strain, cracking behavior as well as ductility of the beams were evaluated and discussed. To cope with the flexural behavior of the tested beams, a 3D non-linear FE model was simulated. In parametric investigations, the influence of S-NSM reinforcement, the efficacy of the S-NSM procedure, and the structural response ductility are examined. The experimental, numerical, and analytical outcomes show good agreement. The results revealed a significant increase in yield and ultimate strengths as well as improved failure modes.
[Purpose] Excessive reactive oxygen species (ROS) induced by prolonged high-intensity exercise can cause structural and functional damage. Antioxidant polyphenol supplementation, which reduces ROS levels, may improve high-intensity exercise performance. We evaluated the effect of lychee fruit extract, which contains high levels of low-molecular-weight oligomerized polyphenols, on high-intensity exercise performance. [Methods] Ten male athletes were included in an open-label trial that consisted of control and intervention phases, with a 7-day washout period between phases. The participants were administered oligomerized lychee fruit extract for seven days, whereas no intervention was given in the control phase. High-intensity intermittent exercise and the Wingate test were performed. The power output, blood lactate levels, reactive oxygen metabolite levels, biological antioxidant potential, heart rate, and rate of perceived exertion were measured. [Results] The average power output was significantly higher in the intervention phase than in the control phase (P < 0.01), while the change in blood lactate levels was significantly lower in the intervention phase than in the control phase (P < 0.05). The average heart rate was significantly higher in the intervention phase than in the control phase (P < 0.05), without changing the rate of perceived exertion. Although there was no difference in reactive oxygen metabolite levels between the phase, the change in biological antioxidant potential was larger in the intervention phase than in the control phase (P = 0.06). The Wingate test showed no significant differences between the phase. [Conclusion] Short-term loading with oligomerized lychee fruit extract may increase performance during high-intensity intermittent exercise by improving metabolism.
Kim, Tae-Hoon;Kim, Young-Jin;Kim, Seong-Woon;Shin, Hyun-Mock
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.4A
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pp.591-601
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2008
The purpose of this study was to investigate the performance of precast concrete segmental bridge columns with shear resistance connecting structure. The system can reduce work at a construction site and makes construction periods shorter. A model of precast concrete segmental bridge columns with shear resistance connecting structure was tested under a constant axial load and a cyclically reversed horizontal load. A computer program, RCAHEST (Reinforced Concrete Analysis in Higher Evaluation System Technology), for the analysis of reinforced concrete structures was used. An bonded or unbonded tendon element based on the finite element method, that can represent the interaction between tendon and concrete of prestressed concrete member, is used. A joint element is newly modified to predict the inelastic behaviors of segmental joints. The proposed numerical method gives a realistic prediction of performance throughout the loading cycles for several test specimens investigated.
In this paper, the impact on seismic performance of an economical effective technique for retrofitting reinforced concrete (RC) columns using high-strength steel strips under high axial compression ratios was presented. The experimental program included a series of cyclic loading tests on one nonretrofitted control specimen and three retrofitted specimens. The effects of the axial compression ratio and spacing of the steel strips on the cyclic behavior of the specimens were studied. Based on the test results, the failure modes, hysteretic characteristics, strength and stiffness degradation, displacement ductility, and energy dissipation capacity of the specimens were analyzed in-depth. The analysis showed that the transverse confinement provided by the high-strength steel strips could effectively delay and restrain diagonal crack development and improve the failure mode, which was flexural-shear failure controlled by flexural failure with better ductility. The specimens retrofitted using high-strength steel strips showed more satisfactory seismic performance than the control specimen. The seismic performance and deformation capacity of the retrofitted RC columns increased with decreasing axial compression ratio and steel strip spacing. Based on the test results, a hysteretic model for RC columns that considers the transverse confinement of high-strength steel strips was then established. The hysteretic model showed good agreement with the experimental results, which verified the effectiveness of the proposed hysteretic model. Therefore, the aforementioned analysis can be used for the design of retrofitted RC columns.
Cold-formed steel (CFS) is prone to buckling failure under loading. Lightweight concrete (LC) made of lightweight aggregate has light weight and excellent thermal insulation performance. However, concrete is brittle in nature which is why different materials have been used to improve this inherent behavior of concrete. The distortional buckling (DB) performance of cold-formed steel-lightweight concrete (CFS-LC) composite columns was investigated in this paper. Firstly, the compressive strength test of foam concrete (FC) and ceramsite concrete (CC) was carried out. The performance of the CFS-LC members was investigated. The test results indicated that the concrete-filled can effectively control the DB of the members. Secondly, finite element (FE) models of each test specimen were developed and validated with the experimental tests followed by extensive parametric studies using numerical analysis based on the validated FE models. The results show that the thickness of the steel and the strength of the concrete-filled were the main factors on the DB and bearing capacity of the members. Finally, the bearing capacity of the test specimens was calculated by using current codes. The results showed that the design results of the AIJ-1997 specification were closer to the experimental and FE values, while other results of specifications were conservative.
Ji, Sang-Kyu;Yun, Hyun-Do;Kim, Sun-Woo;Lee, Eon-Young
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.11
no.5
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pp.135-143
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2007
This paper presents results of an experimental study designed to investigate the effect of sustained load on the flexural performance of reinforced recycled aggregate concrete beams. In this experimental program, three beams with recycled aggregate replacement percentages(natural 100%, recycled coarse aggregate 100%, recycled fine aggregate 50%) were tested up to failure after sustained loading($0.5M_n$) for one year. The experimental results showed that reinforced concrete beams using recycled aggregate(water absorption : 1.86~3.64%) concrete showed the same flexural performance as that of natural aggregate concrete beam. Current the ACI code underestimated experimental obtained ultimate flexural strength of beams irrespective of usage of recycled aggregates.
Lei Li;Wei Huang;Zhengyi Kong;Li Zhang;Youde Wang;Quang-Viet Vu
Steel and Composite Structures
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v.52
no.4
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pp.391-403
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2024
The flexural behavior of composite sandwich wall panels with different thicknesses, numbers of holes, and hole forms, and arrangement form of longitudinal steel bar (uniform type and concealed-beam type) are investigated. A total of twelve composite sandwich wall panels are prepared, utilizing modified polystyrene particles mixed with foam concrete for the flexural performance test. The failure pattern of the composite sandwich wall panels is influenced by the extruded polystyrene panel (XPS) panel thickness and the reinforcement ratio in combination, resulting in both flexural and shear failure modes. Increasing the XPS panel thickness causes the specimens to transition from flexural failure to shear failure. An increase in the reinforcement ratio leads to the transition from flexural failure to shear failure. The hole form on the XPS panel and the steel bar arrangement form affect the loading behavior of the specimens. Plum-arrangement hole form specimens exhibit lower steel bar strain and deflection compared to linear-arrangement hole form specimens. Additionally, specimens with concealed beam-type steel bar display lower steel bar strain and deflection than uniform-type steel bar specimens. However, the hole form and steel bar arrangement form have a limited impact on the ultimate load. Theoretical formulas for cracking load are provided for both fully composite and non-composite states. When compared to the experimental values, it is observed that the cracking load of the specimens with XPS panels closely matches the calculations for the non-composite state. An accurate prediction model for the ultimate load of fully composite wall panels is developed. These findings offer valuable insights into the behavior of composite sandwich wall panels and provide a basis for predicting their performance under various design factors and conditions.
A magneto-rheological(MR) fluid based rotary loading and braking device is developed. The loading and braking forces of the device are accurately adjustable by controlling the yield stress of MR fluid, so that the vibration control, the precision position control and the speed control of rotating machines equipped with the device can be achieved. As an engineering application, constant rotational speed regulation is conducted using the device manufactured in laboratory, introducing PI control action not only with varying torque due to gravitation, with initial angular speed, but also with constant external torque made by hand. To do this, first, mathematical model was obtained via experiments. And then, simulation was carried out, based on the experimentally identified model. Its result was confirmed through experiment. It is identified by simulation and experimental results that PI action leads to satisfactory control performance in both cases that varying torque due to gravitation, with initial angular speed, and constant external torque are applied.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.39
no.6
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pp.811-819
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2019
Since the Gyeongju earthquake in 2016 and the Pohang earthquake in 2017, the performance of various dynamic tests for seismic design has increased in Korea. However, sinusoidal load has been continuously used in the conventional laboratory tests to evaluate liquefaction potential and determine input-parameters in the numerical analysis. However, recent research results suggest that it is difficult to accurately simulate excess pore water changes of the ground under earthquake loads. In order to solve this problem, this study proposes a combined sinusoidal loading and examines its applicability to the cyclic shear and triaxial test. Also, its validity is examined through performing of shaking-table test and numerical analysis based on the effective stress model. As a result, it was found that the proposed combined sinusoidal loading can more accurately simulate the change of excess pore water pressure in saturated soils under real earthquake load than the sinusoidal load.
This paper presents optimization of a long-span portal steel frame under dynamic wind loads using a surrogate-assisted evolutionary algorithm. Long-span portal steel frames are often used in low-rise industrial and commercial buildings. The structure needs be able to resist the wind loads, and at the same time it should be as light as possible in order to be cost-effective. In this work, numerical model of a portal steel frame is constructed using structural analysis program (SAP2000), with the web-heights at five locations of I-sections of the columns and rafters as the decision variables. In order to evaluate the performance of a given design under dynamic wind loading, the equivalent static wind load (ESWL) is obtained from a database of wind pressures measured in wind tunnel tests. A modified formulation of the problem compared to the one available in the literature is also presented, considering additional design constraints for practicality. Evolutionary algorithms (EA) are often used to solve such non-linear, black-box problems, but when each design evaluation is computationally expensive (e.g., in this case a SAP2000 simulation), the time taken for optimization using EAs becomes untenable. To overcome this challenge, we employ a surrogate-assisted evolutionary algorithm (SAEA) to expedite the convergence towards the optimum design. The presented SAEA uses multiple spatially distributed surrogate models to approximate the simulations more accurately in lieu of commonly used single global surrogate models. Through rigorous numerical experiments, improvements in results and time savings obtained using SAEA over EA are demonstrated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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