While computer environments have been dramatically developed in recent years, as the building structures become larger, the structural analysis models are also becoming more complex. So there is still a need to model one shear wall with one finite element. From the viewpoint of the concept of FEA, if one shear wall is modeled by one finite element, the result of analysis is not likely accurate. Shear wall may be modelled with various finite elements. Among them, considering the displacement compatibility condition with the beam element connected to the shear wall, plane stress element with in-plane rotational stiffness is preferred. Therefore, in order to analyze one shear wall with one finite element accurately, it is necessary to evaluate finite elements developed for the shear wall analysis and to develop various plane stress elements with rotational stiffness continuously. According to the above mentioned need, in this study, the theory about a plane stress element using hierarchical interpolation equation is reviewed and stiffness matrix is derived. And then, a computer program using this theory is developed. Developed computer program is used for numerical experiments to evaluate the analysis results using commercial programs such as SAP2000, ETABS, PERFORM-3D and MIDAS. Finally, the deflection equation of a cantilever beam with narrow rectangular section and bent by an end load P is derived according to the elasticity theory, and it is used to for comparison with theoretical solution.
An analysis of dynamic responses is carried out on monoclinic anisotropic system due to a buried harmonic line source. The load is in the form of a normal stress acting along an arbitrary axis on the plane of symmetry within the orthotropic materials: In case that the line load is acting along the symmetry axis normal to the plane of symmetry, plane wave equation is coupled with verital shear wave and longitudinal wave. However, if the line load is acting along an arbitrary axis normal to the plane of symmetry, plane wave equation is coupled with vertical shear wave, longitudinal wave and horizontal shear wave. We first considered the equation of motion in a reference coordinate system, where the line load is coincident with a symmetry axis of the orthotropic material. Then the equation of motion is transformed into one with respect to general coordinate system with azimuthal angle by using transformation tensor. Plane wave solutions of monoclinic systems are derived for infinite media. Finally complete solutions for the plane harmonic wave are obtained by calculating the inverse of the integral transforms, in which bulk wave poles are avoided by deforming the contour of the integration to the complex plane. Numerical results for examples of orthotropic material belonging to monoclinic symmetry are demonstrated.
This study aims to develop efficient composite laminates for buckling load enhancement, interlaminar shear stress minimization, and weight reduction. This goal is achieved through cover-skin lay-ups around skins and stiffeners, which amplify bending stiffness and defer delamination by means of effective stress distribution. The design problem is formulated as multi-objective optimization that maximizes buckling load capability while minimizing both maximum out-of-plane shear stress and panel weight. For efficient optimization, response surface methodology is employed for buckling load, two out-of-plane shear stresses, and panel weight with respect to one ply thickness, six fiber orientations of a skin, and four stiffener heights. Numerical results show that skin-covered composite stiffened panels can be devised for maximum buckling load and minimum interlaminar shear stresses under compressive load. In addition, the effects of different material properties are investigated and compared. The obtained results reveal that the composite stiffened panel with Kevlar material is the most effective design.
The study is part of an experimental program on full-scale Un-Reinforced Masonry (URM) wall panels strengthened with Textile reinforced mortars (TRM). Eight brick walls (two with and five without central opening), were tested under the diagonal tension (shear) test method in order to investigate the strengthening system effectiveness on the in-plane behaviour of the walls. All the URM panels consist of the innovative components, named "Orthoblock K300 bricks" with vertical holes and a thin layer mortar. Both of them have great capacity and easy application and can be constructed much more rapidly than the traditional bricks and mortars, increasing productivity, as well as the compressive strength of the masonry walls. Several parameters pertaining to the in-plane shear behaviour of the retrofitted panels were investigated, including shear capacity, failure modes, the number of layers of the external TRM jacket, and the existence of the central opening of the wall. For both the control and retrofitted panels, the experimental shear capacity and failure mode were compared with the predictions of existing prediction models (ACI 2013, TA 2000, Triantafillou 1998, Triantafillou 2016, CNR 2018, CNR 2013, Eurocode 6, Eurocode 8, Thomoglou et al. 2020). The experimental work allowed an evaluation of the shear performance in the case of the bidirectional textile (TRM) system applied on the URM walls. The results have shown that some analytical models present a better accuracy in predicting the shear resistance of all the strengthened masonry walls with TRM systems which can be used in design guidelines for reliable predictions.
Weld bead quality in tailored blank(TB) is critically affected by edge preparation of sheets. The edge quality of prepared sheets for TB can be classified into straightness and the cross section quality of sheared plane such as a ratio of shear face, shear plane angle, etc. In order to have a good edg quality for butt-welding sheets, precision shearing will be recommended. In this paper, the feasibility of a conventional mechanical shearing as the edge preparation for tailored blanks is studyied. It reveals that fine shearing may not be the unique solution as it is generally accepted. To obtain the good shearing condition with a conventional mechanical shearing, experiments were carried out using Tahuchi method. The major parameters affecting a sheared contour are the clearance between upper blade and lower blade, and shear angle. The optimal shearing condition yields a very good straightness along the entire length of the cut, which gives a butt joint gap less than 10% of the base material thickness. The good cross section of sheared plane is also achieved in the optimal shearing condition such as a ratio of the shear face above 65%, a cross section's shear plane angle above 85%, little burr, which is providing finally good weld beads.
The capability of a multi-directional fixed smeared crack constitutive model to simulate the flexural/punching failure modes of fiber reinforced concrete (FRC) laminar structures is discussed. The constitutive model is implemented in a computer program based on the finite element method, where the FRC laminar structures were simulated according to the Reissner-Mindlin shell theory. The shell is discretized into layers for the simulation of the membrane, bending and out-of-plane shear nonlinear behavior. A stress-strain softening diagram is proposed to reproduce, after crack initiation, the evolution of the normal crack component. The in-plane shear crack component is obtained using the concept of shear retention factor, defined by a crack-strain dependent law. To capture the punching failure mode, a softening diagram is proposed to simulate the decrease of the out-of-plane shear stress components with the increase of the corresponding shear strain components, after crack initiation. With this relatively simple approach, accurate predictions of the behavior of FRC structures failing in bending and in shear can be obtained. To assess the predictive performance of the model, a punching experimental test of a module of a façade panel fabricated with steel fiber reinforced self-compacting concrete is numerically simulated. The influence of some parameters defining the softening diagrams is discussed.
이 연구는 파형 GFRP 전단연결재가 보강된 중단열 벽체의 면내전단거동을 알아보기 위하여 실시되었다. 기존의 중단열 벽체의 단열성능 향상과 내/외측 벽체의 합성거동을 위하여 파형 GFRP 전단연결재를 보강하였다. 실험체는 2개의 단열재로 구분된 3개의 콘크리트 벽체로 구성되어 있으며, 중앙부 벽체에 수직방향의 전단력을 가하였다. 주요변수는 단열재의 종류 (압출법 보온판 및 비드법 보온판) 및 보강된 전단연결재의 너비(300 및 400 mm)과 폭(10 및 15 mm)를 변수로 설정하였으며, 실험체의 파괴양상 및 전단흐름강도-평균상대변위 관계 대한 분석을 실시하였다. 실험 결과 콘크리트와 단열재의 부착응력은 중단열 벽체의 초기거동에 상당한 영향이 있는 것으로 판단되며, 전단연결재가 보강되지 않은 경우 XPSS를 사용한 중단열 벽체의 강성 및 강성이 EPS 단열재의 경우보다 높게 나타났다. 전단연결재의 보강효과는 단열재에 따라 상이하게 나타났으며, 전단연결재의 보강상세에 단열재의 역학적 특성을 고려해야 할 것으로 판단된다.
The response of a reinforced concrete element under cyclic shear is characterized by the hysteretic loops of the shear stress-strain curves. These hysteretic loops can exhibit strength deterioration, stiffness degradation, and a pinched shape. Recent tests have shown that the orientation of steel grids in RC shear elements has a strong effect on the "pinching effect" in the post-yield hysteretic loops. When the steel grid was set at a 45 degree angle to the shear plane, there was no pinching effect and no strength deterioration. However, when the steel grid was set parallel to the shear plane, there was a severe pinching effect and severe strength deterioration with increasing shear strain magnitude. In this paper, two RC elements subjected to revered cyclic shear stresses are considered to study the effect of the steel grid orientation. The presence and absence of the pinching mechanism in the post-yield shear hysteretic loops is studied using the Rotating Angle Softened Truss Model (RA-STM) theory.
In order to determine the in-plane shear properties of unidirectional carbon fiber reinforced aluminum laminate composites, a new Iosipescu shear test fixture was developed, by using a fixture undergoing tensile force for the specimen edge to be subjected to compressive loads assumption, under plane stress. Also, to compare the results, Iosipescu shear test method by the modified Wyoming fixture and the off-axis tensile test were performed to determine the shear properties. Off-axis tension test was performed by using new oblique-shaped tabs proposed by Sun and Chung. [5] The oblique tabs reduced remarkably end-constraint effects of off-axis specimens with a aspect ratio of about eight. It is observed through the experimental results show that there is no significant difference between off-axis test results and those of Iosipescu shear test.
실리카질 모래에 대한 많은 시험결과로부터 삼축압축시첩과 평면변형시험간의 강도관계를 밀도와 파괴시 유효평균주응력의 함수로 표현하였다. 또한 파괴시 평균주응력과 축차응력간의 응력비가 내부마찰각의 함수로 잘 규정되었으며 그 비는 내부마찰각의 증가에 따라 감소하였다. 또한 중간주응력을 최대주응력과 최소주응력으로써 표현하였으며 이론적인 파괴면의 각도와 평면변형시험에서 관찰된 파괴면의 각도가 비교적 잘 일치함이 확인되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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