A general analytical model for thin-walled composite beams with an arbitrary open/(or/and) closed cross section and arbitrary laminate stacking sequence i.e., symmetric, anti-symmetric as well as un-symmetric with respect to the mid plane of the laminate, is developed in the first paper. All the mechanical properties, mechanical centre of gravity and mechanical shear centre of the cross section are defined in the function of the geometry and the material properties of the section. A program "fungen" and "clprop" are developed in Fortran to compute all the mechanical properties and tested for various isotropic sections first and compared with the available results. The locations of mechanical centre of gravity and mechanical shear centre are given with respect to the fibre angle variation in composite beams. Variations of bending and torsional stiffness are shown to vary with respect to the fibre angle orientations.
In the present study, exterior beam column sub-assemblages are designed in accordance with the codal stipulations prevailed at different times prior to the introduction of modern seismic provisions, viz., i) Gravity load designed with straight bar anchorage (SP1), ii) Gravity load designed with compression anchorage (SP1-D), iii) designed for seismic load but not detailed for ductility (SP2), and iv) designed for seismic load and detailed for ductility (SP3). Comparative seismic performance of these exterior beam-column sub-assemblages are evaluated through experimental investigations carried out under repeated reverse cyclic loading. Seismic performance parameters like load-displacement hysteresis behavior, energy dissipation, strength and stiffness degradation, and joint shear deformation of the specimens are evaluated. It is found from the experimental studies that with the evolution of the design methods, from gravity load designed to non-ductile and then to ductile detailed specimens, a marked improvement in damage resilience is observed. The gravity load designed specimens SP1 and SP1-D respectively dissipated only one-tenth and one-sixth of the energy dissipated by SP3. The specimen SP3 showcased tremendous improvement in the energy dissipation capacity of nearly 2.56 times that of SP2. Irrespective of the level of design and detailing, energy dissipation is finally manifested through the damage in the joint region. The present study underlines the seismic deficiency of beam-column sub-assemblages of different design evolutions and highlights the need for their strengthening/retrofit to make them fit for seismic event.
Venkateswarlu S.;Hemanth Rao E.;Prasad Reddy G.V.;Sanjay Kumar Das;Ponraju D.;Venkatraman B.
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.9
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pp.3864-3871
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2024
In case of a hypothetical severe accident in a Sodium-cooled Fast Reactor (SFR), coolability of the debris bed in the post-accident phase plays a vital role in mitigating the accident and ensuring the structural integrity of the reactor vessel. Few numerical studies are reported in literature, in which the boiling heat transfer in debris bed is expressed as equivalent heat conduction using similarity law between heat conduction and two-phase heat transfer. However, these studies assumed steady state mass conservation for the boiling zone and neglected the gravity force. Hence, a detailed study has been carried out for various particle sizes and porosities of SFR debris to investigate the influence of above considerations. The effect of gravity on debris bed coolability is studied using steady state model of Lipinski, which showed that gravity has a non-negligible effect, for particle size of 0.3 mm and porosity of 0.5. However, the gravitation force was found to have a negligible effect in dryout heat flux estimation for the bottom cooled configuration. A transient numerical model is developed for simulating the boiling phenomena in debris beds and validated with the published experimental results. The assumption of steady state mass conservation is verified by carrying out transient analysis, which indicated early prediction of the dryout inception. For time dependent heat generation case, the unsteady mass conservation predicted higher DHF compared to constant heat generation.
Prior to the introduction of modern seismic guidelines, it was a common practice to provide straight bar anchorage for beam bottom reinforcement of gravity load designed building. Exterior joints with straight bar anchorages for beam bottom reinforcements are susceptible to sudden anchorage failure under load reversals and hence require systematic seismic upgradation. Hence in the present study, an attempt is made to upgrade exterior beam-column sub-assemblage of a three storied gravity load designed (GLD) building with single steel haunch. Analytical formulations are presented for evaluating the haunch forces in single steel haunch retrofit. Influence of parameters that affect the efficacy and effectiveness of the single haunch retrofit are also discussed. The effectiveness of the single haunch retrofit for enhancing seismic performance of GLD beam-column specimen is evaluated through experimental investigation under reverse cyclic loading. The single steel haunch retrofit had succeeded in preventing the anchorage failure of beam bottom bars of GLD specimen, delaying the joint shear damage and partially directing the damage towards the beam. A remarkable improvement in the load carrying capacity of the upgraded GLD beam-column sub-assemblage is observed. Further, a tremendous improvement in the energy dissipation of about 2.63 times that of GLD specimen is observed in the case of upgraded GLD specimen. The study also underlines the efficacy of single steel haunch retrofit for seismic upgradation of deficient GLD structures.
Corrosion of reinforcement is the greatest threat to the safety of existing reinforced concrete (RC) structures. Most of the olden structures are gravity load designed (GLD) and are seismically deficient. In present study, investigations are carried out on corrosion damaged GLD beam-column sub-assemblages under reverse cyclic loading, in order to evaluate their seismic performance. Five GLD beam-column sub-assemblage specimens comprising of i) One uncorroded ii) Two corroded iii) One uncorroded strengthened with steel bracket and haunch iv) One corroded strengthened with steel bracket and haunch, are tested under reverse cyclic loading. The performances of these specimens are assessed in terms of hysteretic behaviour, energy dissipation and strength degradation. It is noted that the nature of corrosion i.e. uniform or pitting corrosion and its location have significant influence on the behaviour of corrosion damaged GLD beam-column sub-assemblages. The corroded specimens with localised corrosion pits showed in-cyclic strength degradation. The study also reveals that external strengthening which provides an alternate force path but depends on the strength of the existing reinforcement bars, is able to mitigate the seismic risk of corroded GLD beam-column sub-assemblages to the level of control uncorroded GLD specimen.
Sherlock, Don;Toomey, Aoife;Hoversten, Mike;Gasperikova, Erika;Dodds, Kevin
Geophysics and Geophysical Exploration
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v.9
no.1
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pp.37-43
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2006
In 2006, the Cooperative Research Centre for Greenhouse Gas Technologies (CO2CRC) plans to undertake (subject to receiving the necessary approvals) a Pilot program for $CO_2$ storage within a depleted gas reservoir. The Otway Basin Pilot Program (OBPP) aims to demonstrate that subsurface $CO_2$ storage is both economically and environmentally sustainable in Australia. This will be the first $CO_2$ storage program in the world to utilise a depleted gas reservoir and, hence, the experience gained will be a valuable addition to the range of international $CO_2$ storage programs that are underway or being planned. A key component of the OBPP is the design of an appropriate geophysical monitoring strategy that will allow the subsurface migration of the $CO_2$ plume to be tracked and to verify that containment has been successful. This paper presents the results from modelling the predicted gravity response to $CO_2$ injection into the Otway Basin reservoir, where the goal was to determine minimum volumes of $CO_2$ that may be detectable using non-seismic geophysical techniques. Modelling results indicate that gravity measurements at 10 m spacing within the existing observation well and the planned $CO_2$ injection well would provide excellent vertical resolution, even for the smallest $CO_2$ volume modelled (10000 tonnes), but resolving the lateral extent of the plume would not be possible without additional wells at closer spacing.
The purpose of this study is for investigating characteristics of changing residential density and relations between housing supply and redistribution of population in Daegu. As a result, the following conclusions could be made. First, land development and housing supply have important effect on distribution of population and changing residential density in Daegu. Second, according to massive site development to meet the housing demand in suburban area, the suburbanization has begun and build-up-area grows faster, so centre of gravity of residential density increasing rate has moved to the suburban. Third, the inner district and the district near urban centre will need remodelling or redevelopment project in the near future.
In this work, the safety performance of a commercial motorcycle helmet already placed on the market is assessed. The assessed motorcycle helmet is currently homologated by several relevant motorcycle standards. Impacts including translational and rotational motions are accurately simulated through a finite element numerical framework. The developed model was validated against experimental results: firstly, a validation concerning the constitutive model for the expanded polystyrene, the material responsible for energy absorption during impact; secondly, a validation regarding the acceleration measured at the headform's centre of gravity during the linear impacts defined in the ECE R22.05 standard. Both were successfully validated. After model validation, an oblique impact was simulated and the results were compared against head injury thresholds in order to predict the resultant head injuries. From this comparison, it was concluded that brain injuries such as concussion and diffuse axonal injury may occur even with a helmet certified by the majority of the motorcycle helmet standards. Unfortunately, these standards currently do not contemplate rotational components of acceleration. Conclusion points out to a strong recommendation on the necessity of including rotational motion in forthcoming motorcycle helmet standards and improving the current test procedures and head injury criteria used by the standards, to improve the safety between the motorcyclists.
Objective: The purpose of this study was to determine the factors of successful and unsuccessful movements through the analysis of kinematics and muscle activity of the Free Aerial Cartwheel on the balance beam. Method: Subjects (Age: 22.8 ± 2.4 yrs., Height: 158.7 ± 5.0 cm, Body mass: 54.1 ± 6.4 kg, Career: 13 ± 2.4 yrs.) who were currently active as female gymnasts participated in the study. They had no history of surgical treatment within 3 months. Subject criteria included more than 10 years of professional experience in college and professional level of gymnastics and the ability to conduct the Free Aerial Cartwheel on the Balance Beam. Each subject performed 10 times of Free Aerial Cartwheel on the balance beam. One successful trial and one unsuccessful trial (failure) among 10 trials were selected for the comparison. Results: It was found that longer time required in case of unsuccessful trial when performing the Free Aerial Cartwheel on the balance beam compared with successful trial. It is expected to be the result of movement in the last landing section (i.e. phase 5). In addition, it was found that the center of gravity of the body descends at a high speed to perform the jump (i.e. phase 2) in order to obtain a sufficient jumping height when the movement is successful while the knee joint is rapidly extended to perform a jump when movement fails. In the single landing section after the jump (i.e. phase 4), if the ankle joint rapidly dorsiflexed after take-off and the hip joint rapidly flexed, so landing was not successful. Conversely, in a successful landing movement, muscle activity of the biceps femoris was greatly activated resulting no shaking in the last landing section (i.e. phase 5). Conclusion: In order to succeed in this movement, it is necessary to perform a strong jump after rapidly descending the center of gravity of the body using the force of the biceps femoris muscle. Further improvement of the skills on the balance beam requires the analysis of the game-like situation with continuous research on kinematic and kinematic analysis of various techniques, jumps, turns, etc.
In the present study, an innovative steel bracket and haunch hybrid scheme is devised, for retrofitting of earthquake damaged deficient beam-column sub-assemblages. Formulations are presented for evaluating haunch force factor under combined load case of lateral and gravity loads for the design of double haunch retrofit. The strength hierarchies of control and retrofitted beam-column sub-assemblages are established to showcase the efficacy of the retrofit in reversing the undesirable strength hierarchy. Further, the efficacy of the proposed retrofit scheme is demonstrated through experimental investigations carried out on gravity load designed (GLD), non-ductile and ductile detailed beam-column sub-assemblages which were damaged under reverse cyclic loading. The maximum load carried by repaired and retrofitted GLD specimen in positive and negative cycle is 12% and 28% respectively higher than that of the control GLD specimen. Further, the retrofitted GLD specimen sustained load up to drift ratio of 5.88% compared with 2.94% drift sustained by control GLD specimen. Repaired and retrofitted non-ductile specimen, could attain the displacement ductility of three during positive cycle of loading and showed improved ductility well above the expected displacement ductility of three during negative cycle. The hybrid haunch retrofit restored the load carrying capacity of damaged ductile specimen to the original level of control specimen and improved the ductility closer to the expected displacement ductility of five. The total cumulative energy dissipated by repaired and retrofitted GLD, non-ductile and ductile specimens are respectively 6.5 times, 2.31 times, 1.21 times that of the corresponding undamaged control specimens. Further, the damage indices of the repaired and retrofitted specimens are found to be lower than that of the corresponding control specimens. The novel and innovative steel bracket and haunch hybrid retrofit scheme proposed in the present study demonstrated its effectiveness by attaining the required displacement ductility and load carrying capacity and would be an excellent candidate for post-earthquake retrofit of damaged existing RC structures designed according to different design evolutions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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