Plastic deformation of link beams in eccentrically braced frames is the primary dissipating source of seismic energy. Despite the excellent compatibility with the architectural designs, previous researches indicate the deficiency of flexural yielding links compared to the shear yielding ones because of their localized plastic deformation. Previous investigations have shown that implementing web openings in beams could be an efficient method to improve the seismic performance of moment-resisting connections. Accordingly, this research investigates the use of flexural links with stiffened and un-stiffened web openings to eliminate localized plasticity at the ends of the link. For this purpose, the numerical models are generated in finite element software "Abaqus" and verified against experimental data gathered from other studies. Models are subjected to cyclic displacement history to evaluate their behavior. Failure of the numerical models under cyclic loading is simulated using a micromechanical based damage model known as Cyclic Void Growth Model (CVGM). The elastic stiffness and the strength-based and CVGM-based inelastic rotation capacity of the links are compared to evaluate the studied models' seismic response. The results of this investigation indicate that some of the flexural links with edge stiffened web openings show increased inelastic rotation capacity compared to an un-perforated link.
Energy is an essential driving force for modern society. In particular, electricity has become the standard source of power for almost every aspect of life. Electric power runs lights, televisions, cell phones, laptops, etc. However, it has become apparent that the current methods of producing this most valuable commodity combustion of fossil fuels are of limited supply and has become detrimental for the Earth's environment. It is also self-evident, given the fact that these resources are non-renewable, that these sources of energy will eventually run out. One of the most promising alternatives to the burning of fossil fuel in the production of electric power is the proton exchange membrane (PEM) fuel cell. The PEM fuel cell is environmentally friendly and achieves much higher efficiencies than a combustion engine. Water management is an important issue of PEM fuel cell operation. Water is the product of the electrochemical reactions inside fuel cell. If liquid water accumulation becomes excessive in a fuel cell, water columns will clog the gas flow channel. This condition is referred to as flooding. A number of researchers have examined the water removal methods in order to improve the performance. In this paper, a new water removal method that investigates the use of vibro-acoustic methods is presented. Piezo-actuators are devices to generate the flexural wave and are attached at end of a cathode bipolar plate. The "flexural wave" is used to impart energy to resting droplets and thus cause movement of the droplets in the direction of the traveling wave.
An innovated type of the flat steel plate-lightweight aggregate concrete hollow composite slab was presented in this paper. This kind of the slab is composed of flat steel plate and the lightweight aggregate concrete slab, which were interfaced with a set of perfobond shear connectors (PBL shear connectors) with circular hollow structural sections (CHSS) and the shear stud connectors. Five specimens were tested under static monotonic loading. In the test, the influence of shear span/height ratios and arrangements of CHSS on bending capacity and flexural rigidity of the composite slabs were investigated. Based on the test results, the crack patterns, failure modes, the bending moment-curvature curves as well as the strains of the flat steel plate and the concrete were focused and analyzed. The test results showed that the flat steel plate was fully connected to the lightweight aggregate concrete slab and no obvious slippage was observed between the steel plate and the concrete, and the composite slabs performed well in terms of bending capacity, flexural rigidity and ductility. It was further shown that all of the specimens failed in bending failure mode regardless of the shear span/height ratios and the arrangement of CHSS. Moreover, the plane-section assumption was proved to be valid, and the calculated formulas for predicting the bending capacity and the flexural rigidity of the composite slabs were proposed on the basis of the experimental results.
Haido, James H.;Zainalabdeen, Marwa A.;Tayeh, Bassam A.
Advances in concrete construction
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v.11
no.3
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pp.239-253
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2021
The behavior of concrete containing waste glass as a replacement of cement or aggregate was studied previously in the most of researches, but the present investigation focuses on the recycling of waste glass powder as a substitute for silica fume in high strength concrete (HSC). This endeavor deals with the efficiency of using waste glass powder, as an alternative for silica fume, in the flexural capacity of HSC beam. Thirteen members with dimensions of 0.3 m width, 0.15 m depth and 0.9 m span length were utilized in this work. A comparison study was performed considering HSC members and hybrid beams fabricated by HSC and conventional normal concrete (CC). In addition to the experiments on the influence of glass powder on flexural behavior, numerical analysis was implemented using nonlinear finite element approach to simulate the structural performance of the beams. Same constitutive relationships were selected to model the behavior of HSC with waste glass powder or silica fume to show the matching between the modeling outputs for beams made with these powders. The results showed that the loading capacity and ductility index of the HSC beams with waste glass powder demonstrated enhancing ultimate load and ductility compared with those of HSC specimens with silica fume. The study deduced that the recycled waste glass powder is a good alternative to the pozzolanic powder of silica fume.
Plastic deformation of link beams in eccentrically braced frames is the primary dissipating source of seismic energy. Despite the excellent compatibility with the architectural designs, previous researches indicate the deficiency of flexural yielding links compared to the shear yielding ones because of their localized plastic deformation. Previous investigations have shown that implementing web openings in beams could be an efficient method to improve the seismic performance of moment-resisting connections. Accordingly, this research investigates the use of flexural links with stiffened and un-stiffened web openings to eliminate localized plasticity at the ends of the link. For this purpose, the numerical models are generated in finite element software "Abaqus" and verified against experimental data gathered from other studies. Models are subjected to cyclic displacement history to evaluate their behavior. Failure of the numerical models under cyclic loading is simulated using a micromechanical based damage model known as Cyclic Void Growth Model (CVGM). The elastic stiffness and the strength-based and CVGM-based inelastic rotation capacity of the links are compared to evaluate the studied models' seismic response. The results of this investigation indicate that some of the flexural links with edge stiffened web openings show increased inelastic rotation capacity compared to an un-perforated link.
Denise-Penelope N. Kontoni;Ali Ghamari;Chanachai Thongchom
Steel and Composite Structures
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v.47
no.2
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pp.185-201
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2023
Despite the high lateral stiffness and strength of the Concentrically Braced Frame (CBF), due to the buckling of its diagonal members, it is not a suitable system in high seismic regions. Among the offered methods to overcome the shortcoming, utilizing a metallic damper is considered as an appropriate idea to enhance the behavior of Concentrically Braced Frames (CBFs). Therefore, in this paper, an innovative steel damper is proposed, which is investigated experimentally and numerically. Moreover, a parametrical study was carried out to evaluate the effect of the mechanism (shear, shear-flexural, and flexural) considering buckling mode (elastic, inelastic, and plastic) on the behavior of the damper. Besides, the necessary formulas based on the parametrical study were presented to predict the behavior of the damper that they showed good agreement with finite element (FE) results. Both experimental and numerical results confirmed that dampers with the shear mechanism in all buckling modes have a better performance than other dampers. Accordingly, the FE results indicated that the shear damper has greater ultimate strength than the flexural damper by 32%, 31%, and 56%, respectively, for plates with elastic, inelastic, and plastic buckling modes. Also, the shear damper has a greater stiffness than the flexural damper by 43%, 26%, and 53%, respectively, for dampers with elastic, inelastic, and plastic buckling modes.
Kim, Jeong-Hoi;Jung, Hae-Kwang;Park, Young-Shik;Min, Chang-Shik
Journal of the Korea Concrete Institute
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v.29
no.4
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pp.353-360
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2017
The objective of this study is theoretical and empirical evaluation of the flexural performance of concrete filled pretensioned spun high strength concrete pile with ring type composite shear connectors (CFP pile). The specimens are comprised of standard CFP pile, PHC pile+composite shear connector+filed concrete (CFP-N-N), standard CFP pile with $1^{st}$ reinforcements (H13-8ea), and standard CFP pile with $1^{st}$ and $2^{nd}$ reinforcements(H19-8ea). Flexural performance evaluation results showed that the ductility is improved with increased steel ratio, which leads to the increased maximum load by 46.4% (with $1^{st}$ reinforcement) and 103.9% (with $1^{st}$ and $2^{nd}$ reinforcements) compared to standard CFP ( CFP-N-N). Comparing with the predicted ultimate limit state values of the CFP pile design method and the experimental results, the design method presented in this study is reasonable since safety factor of 1.23 and 1.40 times for each reinforcement step are secured.
Kim, Young Ju;Bae, Jae Hoon;Ahn, Tae Sang;Choi, Jong Gwon
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.27
no.1
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pp.63-75
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2015
In this study, Composite beam flexural capacity was investigated experimentally using angle as a shear connector. The main experimental parameters are the size and the spacing of the angle and the overall behavior of before and after composite. Also, the composite beam bending performance when it used with hollow PC slab and the general RC slab was compared. When determining that it synthetically, the flexural capacity of the composite beam with angle shear connector estimated 25% to 55% more strength than the nominal strength. Effects of strength parameters of composite beam by angles shear connector are size and spacing of the angle. As expected, the larger and the narrower spacing of the angles, the more strength the composite beam have. In addition, the performance of the composite beam with a hollow slab was well demonstrated by the test.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2008.11a
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pp.353-356
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2008
UHPC which was a structural material exhibiting very remarkable mechanical performances with compressive strength, tensile strength and flexural strength rising up to 200MPa, 15MPa and 35MPa, respectively. In addition, this material presents exceptional durability regard to the very low diffusion and penetration speeds of noxious substances like chloride ions This study was carry out to evaluate the effect of flexural behavior according to steel fiber type in UHPC. The results is showing that the steel fiber type have remarkable influence flexural strength Addition to it is showing that steel fiber type made little difference in the first cracking strength but considerable gap in the ultimate flexural strength to use the steel fiber of wave type.
This study is performed to evaluate the flexural performance of reinforced concrete columns with electric arc furnace oxidizing slag aggregates. Electric arc furnace slag is a by-product obtained from the process of refining scrap steel. The electric arc furnace slag can be used as a concrete aggregate, because it mainly consists of CaO and $SiO_2$, similar to natural rocks and minerals. Three rectangular columns with various types of aggregate were cast to test in flexure. All of the test specimens had a cross-section of $250{\times}250$mm and a height of 1,500 mm in test region. The specimens were designed to apply reversed cyclic antisymmetric moment and constant axial force. The experimental results showed that the specimens with electronic arc furnace oxidizing slag aggregates had superior flexural performance than the specimen with natural aggregates.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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