Shaker, Fattouh M.F.;Ghanem, Gouda M.;Deifalla, Ahmed F.;Hussein, Ibrahim S.;Fawzy, Mona M.
Steel and Composite Structures
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v.44
no.3
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pp.295-307
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2022
The objective of this research is to study experimentally the behavior of stiffened steel tubes (CFSTs). Considered parameters are stiffening methods by through-bolts or shear connectors with different configurations. In addition, the effect of global (ratio between length to diameter) and local (proportion between diameter to thickness) slenderness ratios are investigated. Load application either applied on steel only or both steel and concrete is studied as well. Case of loading on steel only happens when concrete inside the column shrinks. The purpose of the research is to improve the behavior of CFSTs by load transfer between them and different stiffening methods. A parametric experimental study that incorporates thirty-three specimens is carried out to highlight the impact of those parameters. Different outputs are recorded for every specimen such as load capacities, vertical deflections, longitudinal strains, and hoop strains. Two modes of failure occur, yielding and global buckling. Shear connectors and through-bolts improve the ultimate load by up to 5% for sections loaded at steel with different studied global slenderness and local slenderness equal 63.5. Meanwhile, shear connectors or through bolts increase the ultimate load by up to 6% for global slenderness up to 15.75 for sections loaded on composite with local slenderness equals 63.50. Recommendations for future design code development are outlined.
Steel-reinforced concrete (SRC) L-shaped column is the vertical load-bearing member with high spatial adaptability. The seismic behavior of SRC L-shaped column is complex because of their irregular cross sections. In this study, the hysteretic performance of six steel truss reinforced concrete L-shaped columns specimens under the combined loading of compression, bending, shear, and torsion was tested. There were two parameters, i.e., the moment ratio of torsion to bending (γ) and the aspect ratio (column length-to-depth ratio (φ)). The failure process, torsion-displacement hysteresis curves, and bending-displacement hysteresis curves of specimens were obtained, and the failure patterns, hysteresis curves, rigidity degradation, ductility, and energy dissipation were analyzed. The experimental research indicates that the failure mode of the specimen changes from bending failure to bending-shear failure and finally bending-torsion failure with the increase of γ. The torsion-displacement hysteresis curves were pinched in the middle, formed a slip platform, and the phenomenon of "load drop" occurred after the peak load. The bending-displacement hysteresis curves were plump, which shows that the bending capacity of the specimen is better than torsion capacity. The results show that the steel truss reinforced concrete L-shaped columns have good collapse resistance, and the ultimate interstory drift ratio more than that of the Chinese Code of Seismic Design of Building (GB50011-2014), which is sufficient. The average value of displacement ductility coefficient is larger than rotation angle ductility coefficient, indicating that the specimen has a better bending deformation resistance. The specimen that has a more regular section with a small φ has better potential to bear bending moment and torsion evenly and consume more energy under a combined action.
To explore the effect of Engineered Cementitious Composite (ECC) on improving the progressive collapse resistance of reinforced concrete frames under a middle column removal scenario, six beam-column substructures were tested by quasistatic vertical loading. Among the six specimens, four were ECC-concrete composite specimens consisting of different depth of ECC at the bottom or top of the beam and concrete in the rest of the beam, while the other two are ordinary reinforced concrete specimens with different concrete strength grades for comparison. The experimental results demonstrated that ECC-concrete composite specimens can improve the bearing capacity of a beam-column substructure at the stages of compressive arch action (CAA) and catenary action in comparison with ordinary concrete specimen. Under the same depth of ECC, the progressive collapse resistance of a specimen with ECC at the beam bottom was superior to that at the beam top. With the increase of the proportion of ECC arranged at the beam bottom, the bearing capacity of a composite substructure was increased, but the increase rate slows down with the proportion. Meanwhile, the nonlinear numerical analysis software MSC Marc was used to simulate the whole loading process of the six specimens. Theoretical formulas to calculate the capacities of ECC-concrete composite specimens at the stages of flexural action, CAA and catenary action are proposed. Based on the research results, this study suggests that ECC should be laid out at the beam bottom and the layout depth should be within 25% of the total beam depth.
Piled raft is known to be an unfavorable foundation type in soft clay because foundation is associated with both excessive settlement and bearing capacity failure problems. Despite these reasons, in recent decades, an increasing number of structures have been constructed over soft clay area, piled raft concepts arouse interest as the foundation of structures on soft clay area becomes popular. This study described 3 dimensional behavior of piled raft on soft clay based on a numerical study using 3D finite element method. A series of numerical analyses were performed for a various pile lengths and the pile configurations on the raft were subjected to vertical uniform or point loading. Based on the results of the parametric study, comparisons were made among the effect of loading type, various pile length and configurations, and the load-settlement behavior and load sharing characteristics of piled raft were also evaluated. From the results, the characteristic of piled raft on soft clay was examined.
Energy-saving block and invisible multiribbed frame composite wall (EBIMFCW) is an important shear wall, which is composed of energy-saving blocks, steel bars and concrete. This paper conducted seismic performance tests on six 1/2-scale EBIMFCW specimens, analyzed their failure process under horizontal reciprocating load, and studied the effect of axial compression ratio on the wall's hysteresis curve and skeleton curve, ductility, energy dissipation capacity, stiffness degradation, bearing capacity degradation. A formula for calculating the peak bearing capacity of such walls was proposed. Results showed that the EBIMFCW had experienced a long time deformation from cracking to failure and exhibited signs of failure. The three seismic fortification lines of the energy-saving block, internal multiribbed frame, and outer multiribbed frame sequentially played important roles. With the increase in axial compression ratio, the peak bearing capacity and ductility of the wall increased, whereas the initial stiffness decreased. The change in axial compression ratio had a small effect on the energy dissipation capacity of the wall. In the early stage of loading, the influence of axial compression ratio on wall stiffness and strength degradation was unremarkable. In the later stage of loading, the stiffness and strength degradation of walls with high axial compression ratio were low. The displacement ductility coefficients of the wall under vertical pressure were more than 3.0 indicating that this wall type has good deformation ability. The limit values of elastic displacement angle under weak earthquake and elastic-plastic displacement angle under strong earthquake of the EBIMFCW were1/800 and 1/80, respectively.
Experimental and discrete element approaches were used to examine the effects of F shape non-persistent joints on the failure behaviour of concrete under uniaxial compressive test. concrete specimens with dimensions of 200 cm×200 cm×50 cm were provided. Within the specimen, F shape non-persistent joint consisting three joints were provided. The large joint length was 6 cm, and the length of two small joints were 2 cm. Vertical distance between two small joints change from 1.5 cm to 4.5 cm with increment of 1.5 cm. In constant joint lengths, the angle of large joint change from 0° to 90° with increments of 30°. Totally 12 different models were tested under compression test. The axial load rate on the model was 0.05 mm/min. Concurrent with experimental tests, numerical simulation (Particle flow code in two dimension) were performed on the models containing F shape non-persistent joint. Distance between small joints and joint angles were similar to experimental one. the results indicated that the failure process was mostly governed by both of the Distance between small joints and joint angles. The axial loading rate on the model was 0.05 mm/min. The compressive strengths of the samples were related to the fracture pattern and failure mechanism of the discontinuities. Furthermore, it was shown that the compressive behaviour of discontinuities is related to the number of the induced tensile cracks which are increased by increasing the joint angle. In the first, there were only a few acoustic emission (AE) hits in the initial stage of loading, and then AE hits rapidly grow before the applied stress reached its peak. Furthermore, a large number of AE hits accompanied every stress drop. Finally, the failure pattern and failure strength are similar in both approaches i.e., the experimental testing and the numerical simulation approaches.
Lim, Hyung Joon;Ryu, Dong Hyeon;Won, Jong Hwa;Kim, Moon Kyum
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.2A
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pp.171-178
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2008
The object of this study is to propose a rate of vibration increase in the analysis of temporary rail non-fixed in the vertical direction and characterize the nonlinear dynamic behavior of temporary rail while considering longitudinal and latitudinal load, vibration and lifting. The rate of vibration increase is proposed through measurement of an actual structure that is largely affected by loading and vibration of the superstructure. Dynamic behavior was additionally characterized by the dynamic response resulting from nonlinear dynamic finite element analysis with vehicle loading, including the rate of vibration increase. As a result, the rate of vibration increase by the vibration of an Auto Bar Machine is determined as 7% and the maximum stress in the analysis of the nonlinear rail is increased 14.5% over that of linear rail, and temporary rail is shown to be very sensitive to the velocity of the superstructure.
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.
Kim, In-Tae;Kim, Dong-Woo;Choi, Hyoung-Suk;Cheung, Jin-Hwan
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.13
no.4
s.56
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pp.170-179
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2009
Channel-type lining board(CLB) is a welded steel structure used in the field of open cut subway excavation and building basement construction. Lining board is generally installed at the underground environment which is exposed to corrosion factors such as humidity, temperature and corrosive gases. This study evaluates reusability of the corroded lining board by experimental and analytical method. Static loading tests were performed to know serviceability of corroded CLB after checking thickness loss of the used CLB parts. Strain of the plates and middle point deflection was measured simultaneously. According to experimental test results and comparison with numerical analysis, the thickness loss of the plates by corrosion makes more vertical displacements and stresses in members under the DB vehicle load considering impact factor. As a result, this paper is proposed a way to evaluate used and corroded CLB by checking the plates thickness and it makes construction engineers easy to know optimal time to replace their old CLBs with new one.
The aim of this study was to investigate the relationship between the neurocognitive ability and the risk factors of non-contact anterior cruciate ligament injuries during landing in female recreational athletes. Thirty-two female athletes participated in computerized neurocognition test and motion analysis for drop vertical jump. Pearson's linear correlation analysis was performed to analyze the relationship between the raw scores of neurocognition test and biomechanical variables including 3D joint angle, moment, power, vertical ground reaction force, loading rate, and support time. There were correlations between the scores of neurocognition test and biomechanical variables as high the neurocognition score, it also increase landing strategies were used to maintain posture of the lower extremity. Therefore, the neurocognitive test might be used as a good screening method to detect the risk factors before injury.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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