Soils are subjected to additional stresses due to the loads transferred by the foundations of the buildings. The distribution of stress in soil has great importance in geotechnical engineering projects such as stress, settlement and liquefaction analyses. The purpose of this study is to examine the shear stresses on horizontal plane below the rectangular foundations subjected to biaxial bending on an elastic soil. In this study, closed-form analytical solutions for shear stresses in x and y directions were obtained from Boussinesq's stress equations. The expressions of analytical solutions were simplified by defining the shear stress influence values ($I_1$, $I_2$, $I_3$), and solution charts were presented for obtaining these values. For some special loading conditions, the expressions for shear stresses in the soil below the corners of a rectangular foundation were also given. In addition, a computer program was developed to calculate the shear stress increment at any point below the rectangular foundations. A numerical example for illustrating the use of the presented solution charts was given and, finally, shear stress isobars were obtained for the same example by a developed computer program. The shear stress expressions obtained in this work can be used to determine monotonic and cyclic behavior of soils below rectangular foundations subjected to biaxial bending.
In flexural strength design of normal-strength concrete (NSC) beams, it is commonly accepted that the distribution of concrete stress within the compression zone can be reasonably represented by an equivalent rectangular stress block. The stress block it governed by two parameters, which are normally denoted by ${\alpha}$ and ${\beta}$ to stipulate the width and depth of the stress block. Currently in most of the reinforced concrete (RC) design codes, ${\alpha}$ and ${\beta}$ are usually taken as 0.85 and 0.80 respectively for NSC. Nonetheless, in an experimental study conducted earlier by the authors on NSC columns, it was found that ${\alpha}$ increases significantly with strain gradient, which means that larger concrete stress can be developed in flexure. Consequently, less tension steel will be required for a given design flexural strength, which improves the ductility performance. In this study, the authors' previously proposed strain-gradient-dependent concrete stress block will be adopted to produce a series of design charts showing the maximum design limits of flexural strength and ductility of singly-and doubly-NSC beams. Through the design charts, it can be verified that the consideration of strain gradient effect can improve significantly the flexural strength and ductility design limits of NSC beams.
Taborda, Catia S.B.;Bernardo, Luis F.A.;Gama, Jorge M.R.
Structural Engineering and Mechanics
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v.67
no.5
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pp.465-479
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2018
In a previous study, design charts where proposed to help the torsional design of axially restricted reinforced concrete (RC) beams with squared cross section. In this article, new design charts are proposed to cover RC beams with rectangular cross section. The influence of the height to width ratio of the cross section on the behavior of RC beams under torsion is firstly shown by using theoretical and experimental results. Next, the effective torsional strength of a reference RC beam is computed for several values and combinations of the study variables, namely: height to width ratio of the cross section, concrete compressive strength, torsional reinforcement ratio and level of the axial restraint. To compute the torsional strength, the modified Variable Angle Truss Model for axially restricted RC beams is used. Then, an extensive parametric analysis based on multivariable and nonlinear correlation analysis is performed to obtain nonlinear regression equations which allow to build the new design charts. These charts allow to correct the torsional strength in order to consider the favourable influence of the compressive axial stress that arises from the axial restraint.
In this study, design charts for estimating consolidation settlement are proposed according to finite strain consolidation theory using a nonlinear constitutive relationship equation. Results of parametric sensitivity analysis shows that the final settlement, initial height, and initial void ratio exerted the greatest effect, and the coefficients of the void ratio-effective-stress. Proposed design charts were analyzed for three regions using a representative constitutive relationship equation that enables major dredged-reclaimed construction sites in Korea. The regional design charts can be calculated accurately for the final settlement because it is applied directly to the numerical analysis results, except for reading errors. A general design chart applicable to all marine clays is proposed through correlation analysis of the main parameters. A final self-weight consolidation settlement with various initial void ratios and initial height conditions should be estimated easily using the general design chart and constitutive relationship. The estimated final settlement using the general design chart is similar to the results of numerical analysis obtained using finite strain consolidation theory. Under an overburden pressure condition, design charts for estimating consolidation settlement are proposed for three regions in Korea.
Jeetendra S. Khichad;Rameshwar J. Vishwakarma;Samadhan G. Morkhade;Siddharth Mehndiratta
Structural Engineering and Mechanics
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v.90
no.2
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pp.177-187
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2024
In this study, compared two distinct estimation methods (stress charts and regression equations) proposed by the Indian road congress design guideline (IRC:58-2015) to determine flexural stress in Jointed Plain Concrete Pavement (JPCP). The occurrence of critical flexural stresses in pavement slabs is due to the combined effects of wheel loads and temperature. These stresses depend on various factors such as material properties of concrete, soil-subgrade strength, loading, and geometric properties of the slab. In order to account for the practical variability of these factors, critical edge stresses are determined using both methods and compared considering tied concrete shoulder. IRC:58 (2015) suggests, the stresses calculated by both the procedures should provide the same results. However, when these stresses are compared for the same configurations and same loading conditions, large variations are observed. The effect of tied concrete shoulder on reduction in critical edge stress is observed. Based on the study, certain important conclusions and recommendations are presented.
Bernardo, Luis F.A.;Taborda, Catia S.B.;Gama, Jorge M.R.
Structural Engineering and Mechanics
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v.55
no.1
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pp.1-27
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2015
This article presents a theoretical parametric analysis on the ultimate torsional behaviour of axially restrained reinforced concrete (RC) beams. This analysis is performed by using a computing procedure based on a modification of the Variable Angle Truss Model. This computing procedure was previously developed to account for the influence of the longitudinal compressive stress state due to the axial restraint conditions provided by the connections of the beams to other structural members. The presented parametric study aims to check the influence of some important variable studies, namely: torsional reinforcement ratio, compressive concrete strength and axial restraint level. From the results of this parametric study, nonlinear regression analyses are performed and some design charts are proposed. Such charts allow to correct the resistance torque of RC beams (rectangular sections with small height to width ratios) to account for the favorable influence of the axial restraint.
Concrete pavements are subjected to traffic and environmental loadings. Repetitive type of such loading cause fatigue distress which leads to failure by forming cracks in pavement. Fatigue life of concrete pavement is calculated from the stress ratio (i.e. the ratio of applied flexural stress to the flexural strength of concrete). For the correct estimation of fatigue life, it is necessary to determine the maximum flexural tensile stress developed for practical loading conditions. Portland cement association PCA (1984) and Indian road congress IRC 58 (2015) has given charts and tables to determine maximum edge stresses for particular loading and subgrade conditions. It is difficult to determine maximum stresses for intermediate loading and subgrade conditions. The main purpose of this study is to simplify the analysis of rigid pavement without compromising the accuracy. Equations proposed for determination of maximum flexural tensile stress of pavement are verified by finite element analysis.
The main purpose of this study was to explore the effect of the stress of hospitalization on the sleep pattern. Additionaly, this study was also to demonstrate how Johnson's nursing model may be applied to as nursing process. 104 hospitalized patients on surgical and medical wards were asked to rate 49 stress producing events associated with experience of hospitalization and sleep pattern scale. Five university hospitals were used as the setting for this study. Data for the study were collected by patient interview during hospitalization, self-reports and review of charts. For the analysis of the data, the pearson's correlation analysis of covariance and regression analysis were used. The results of this study were stated as follows; 1. The mean of the hospital stress scores was 111.261(S.D.=26.160). This means that the level of the hospitalization stress is high. The mean of the sleep pattern scores was 12.204(S.D. =2.615) This means that the characteristic's of the sleep pattern is poor. 2. The relationship between the hospitalization stress and sleep pattern was statistically significant at .01 level. 3. The effect of the hospitalization stress influenced strongly on the sleep pattern after sex, trait anxiety as covariates controlled. 4. The hospitalization stress revealed a 12% pre-diction as an influenced factor for the sleep pattern. Therefore, It can he said that the hospital stress did contribute significantly to the characteristics of the sleep pattern. Johnson's model can he also said that it is useful for the the assessment and diagnosis in nursing process.
In this study, a slope stability chart for assessing stability of homogeneous simple soil slopes is proposed. Most existing slope stability charts are based on limit equilibrium method, which is not rigorous in mechanical standpoint. Meanwhile, limit analysis based on the principle of virtual work and the bound theorems of plasticity is suitable for evaluating the stability of geotechnical structures such as slope due to its simplicity in computation and mechanical rigor. Numerical limit analysis taking advantage of finite elements and linear programming can consider various slope conditions and, in addition, find the optimum stability solution with effeciency. In this study, a numerical limit analysis program in terms of effective stress is developed and a mechanically rigorous slope stability chart is proposed by performing stability analyses for various slope conditions. Pore pressure ratio, commonly used in stability charts, is applied to consider the effects of pore pressure for effective stress analysis. As a result of comparison between proposed stability chart and Spencer's stability chart, it was found that Spencer's chart solutions are biased to lower bound which means conservative in design.
The stress-strain relationship of concrete in flexure is one of the essential parameters in assessing the flexural strength and ductility of reinforced concrete (RC) columns. An overview of previous research studies revealed that the presence of strain gradient would affect the maximum concrete stress developed in flexure. However, no quantitative model was available to evaluate the strain gradient effect on concrete under flexure. Previously, the authors have conducted experimental studies to investigate the strain gradient effect on maximum concrete stress and respective strain and developed two strain-gradient-dependent factors k3 and ko for modifying the flexural concrete stress-strain curve. As a continued study, the authors herein will extend the investigation of strain gradient effects on flexural strength and ductility of RC columns to concrete strength up to 100 MPa by employing the strain-gradient-dependent concrete stress-strain curve using nonlinear moment-curvature analysis. It was evident from the results that both the flexural strength and ductility of RC columns are improved under strain gradient effect. Lastly, for practical engineering design purpose, a new equivalent rectangular concrete stress block incorporating the combined effects of strain gradient and concrete strength was proposed and validated. Design formulas and charts have also been presented for flexural strength and ductility of RC columns.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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