In order to improve Leak-Be(ore-Break methodology, more precisely the crack growth evaluation, a round robin analysis was proposed by the CEA Saclay. The aim of this analysis was to evaluate the crack initiation life, penetration life and shape of through wall crack under cyclic bending loads. The proposed round robin analysis is composed of three main topic; fatigue crack initiation, crack propagation and crack penetration. This paper deals with the first topic, crack initiation in a notched pipe under four point bending. Both elastic-plastic finite element analysis and Neuber's rule were used to estimate the crack initiation life and the finite element models were verified by mesh-refinement, stress distribution and global deflection. In elastic-plastic finite element analysis, crack initiation life was determined by strain amplitude at the notch tip and strain-life curve of the material. In the analytical method, Neuber's rule with the consideration of load history and mean stress effect, was used for the life estimation. The effect of notch tip radius, strain range, cyclic hardening rule were examined in this study. When these results were compared with the experimental ones, the global deformation was a good agreement but the crack initiation cycle was higher than the experimental result.
Steel catenary riser (SCR) is a popular/economical solution for the oil/gas production in deep and ultra-deep water. The behavioral characteristics of SCR have a high correlation with the motion of floating production facility at its survival and operational environments. When large motions of surface floaters occur, such as FPSO in 100-yr storm case, they can cause unacceptable negative tension on SCR near TDZ (touch down zone) and the corresponding elastic deflection can be large due to local dynamic buckling. The generation, propagation, and decay of the elastic wave are also affected by SCR and seabed soil interaction effects. The temporary local dynamic buckling vanishes with the recovery of tension on SCR with the upheaval motion of surface floater. Unlike larger-scale, an-order-of-magnitude longer period global buckling driven by heat and pressure variations in subsea pipelines, the sub-critical local dynamic buckling of SCR is motion-driven and short cycled, which, however, can lead to permanent structural damage when the resulting stress is greatly amplified beyond the elastic limit. The phenomenon is extensively investigated in this paper by using the vessel-mooring-riser coupled dynamic analysis program. It is found that the moment of large downward heave motion at the farthest-horizontal-offset position is the most dangerous for the local dynamic buckling.
The objective of this work is to study the restraining effect in fire resistance of framed structures and to evaluate the global response of reinforced concrete frames when exposed to fire based on advanced finite element method. To study the response a single portal frame is analyzed. The effect of floor slab on this frame is studied by modeling a beam-column-slab assembly. The evolution of temperature distribution, internal stresses and deformations of the frame subjected to ISO 834 standard fire curve for both the frames are studied. The thermal and structural responses are evaluated and a comparison of results of individual members and entire structure is done. From the study it can be seen that restraining forces has significant influence on both stresses and deflection and overall response of the structure when compared to individual structural member. Among the various structural elements, columns are the critical members in fire and failure of column causes the failure of entire structure. The fire rating of various structural elements of the frame is determined by various failure criteria and is compared with IS456 2000 tabulated fire rating.
The present work addresses the rotational capacity of steel-concrete composite beams, which is a key issue for the seismic design of composite frames. Several experimental tests from the literature are summarised, and the effects of various parameters on the available plastic rotation are discussed. Furthermore, a number of remarks are made regarding the need for supplementary experimental results. The authors carried out experimental tests on four composite beams in which the type, width and connection degree of the slab were varied. During the tests, the deflection and strains in the steel profiles and bars were measured and recorded, wherein the observed trends in the measured parameters indicated that the failure mode of the beam was influenced by global and local buckling. A comparison of the experimental results to the theoretical ultimate strengths and moment-curvature relationships confirms that buckling phenomena occurred after section yielding, even if a consistent plastic rotation developed. This rotational capacity is well evaluated by a formulation that is available in the literature.
Kataoka, Marcela N.;Friedrich, Juliana T.;El Debs, Ana Lucia H.C.
Steel and Composite Structures
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제23권3호
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pp.351-362
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2017
This paper presents an experimental study on the behavior of composite floor slab comprised by a new steel sheet and concrete slab. The strength of composite slabs depends mainly on the strength of the connection between the steel sheet and concrete, which is denoted by longitudinal shear strength. The composite slabs have three main failures modes, failure by bending, vertical shear failure and longitudinal shear failure. These modes are based on the load versus deflection curves that are obtained in bending tests. The longitudinal shear failure is brittle due to the mechanical connection was not capable of transferring the shear force until the failure by bending occurs. The vertical shear failure is observed in slabs with short span, large heights and high concentrated loads subjected near the supports. In order to analyze the behavior of the composite slab with a new steel sheet, six bending tests were undertaken aiming to provide information on their longitudinal shear strength, and to assess the failure mechanisms of the proposed connections. Two groups of slabs were tested, one with 3000 mm in length and other with 1500 mm in length. The tested composite slabs showed satisfactory composite behavior and longitudinal shear resistance, as good as well, the analysis confirmed that the developed sheet is suitable for use in composite structures without damage to the global behavior.
The present study investigated design parameters of shunt valves and anti-siphon device used to treat patients with hydrocephalus. The shunt valve controls drainage of cerebrospinal fluid (CSF) through passive deflection of a thin and small diaphragm. The anti-siphon device(ASD) is optionally connected to the valve to prevent overdrainage when the patients are in the standing position. The major design parameters influencing pressure-flow characteristics of the shunt valve were analyzed using ANSYS structural program. Experiments were performed on the commercially available valves and showed good agreements with the computer simulation. The results of the study indicated that predeflection of the shunt valve diaphragm is an important design parameter to determine the opening pressure of the valve. The predeflection was found to depend on the diaphragm tip height and could be adjusted by the diaphragm thickness and its elastic modulus. The major design parameters of the ASD were found to be the clearance (gap height) between the thin diaphragm and the flow orifice. Besides the gap height, the opening pressure of the ASD could be adjusted by the diaphragm thickness, its elastic modulus, area ratio of the diaphragm to the flow orifice. Based on the numerical simulation which considered the increased subcutaneous pressure introduced by the tissue capsule pressure on the implanted shunt valve system, optimum design parameters were proposed for the ASD.
Steel-concrete-steel sandwich composite wall is composed of two external steel plates and infilled concrete core. Internal mechanical connectors are used to enhance the composite action between the two materials. In this paper, the compressive behavior of a novel sandwich composite wall was studied. The steel trusses were applied to connect the steel plates to the concrete core. Three short specimens with different truss spacings were tested under compressive loading. The boundary columns were not included. It was found that the failure of walls started from the buckling of steel plates and followed by the crushing of concrete. Global instability was not observed. It was also observed that the truss spacing has great influence on ultimate strength, buckling stress, ductility, strength index, lateral deflection, and strain distribution. Three modern codes were introduced to calculate the capacity of walls. The comparisons between test results and code predictions show that AISC 360 provides significant underestimations while Eurocode 4 and CECS 159 offer overestimated predictions.
일반적으로 건설재료 용도로 많이 사용되고 있는 유기섬유 보강 콘크리트는 섬유 자체의 인장강도 및 탄성계수는 낮지만, 휨거동, 균열에 대한 저항성 및 충격저항성 등의 특성은 우수하며, 내화학성이 뛰어나고 부식의 우려가 없는 것으로 널리 알려져 있다. 최근 해외에서는 유기섬유 보강재를 터널 숏크리트와 프리캐스트 세그먼트 라이닝, 교량 슬래브 및 PC제품 분야에서 일부 활용되고 있으며, 그 종류 또한 다양하다. 본 연구에서는 다발형 폴리아미드섬유를 혼입한 콘크리트의 휨거동 특성을 ASTM C 1609 및 KS F 2566에 준하여 하중-처짐 관계를 도출하여 유기섬유 보강 콘크리트의 적용 가능성을 검토하였다.
This paper describes the structural design and optimization of sinusoidally corrugated web girder by using EUROCODE (EN 1993-1-5). The optimum design methodology and characteristics of the optimal cross-section are discussed. We investigate a shear buckling and the concerned standards for corrugated web and explain the equations to obtain a critical stress according to buckling type. In order to perform optimization, we consider an objective function as minimum weight of the girder and use the constraint functions as slenderness ratio and stresses of flanges as well as corrugated web and deflection. Genetic Algorithm is adopted to search a global optimum solution for this mathematical model. For numerical example, the clamped girder under the concentrated load is considered, while the optimum cross-sectional area and design variables are analyzed. From the results of the adopted example, the optimum design program of the sinusoidally corrugated web girder is able to find the suitable solution which satisfied a condition subject to constraint functions. The optimum design shows the tendency to decrease the cross-sectional area with the yielding strength increase and increase the areas with load increase. Moreover, the corrugated web thickness shows a stable increase concerning the load.
본연구에서는 이상화구조요소법(理想化構造要素法)을 적용하여 선체구조(船體構造)의 최종(最終) 종강도(縱强度)를 효율적으로 해석할 수 있는 방법을 개발하였다. 이를 위해 2축방향 축력을 받는 판요소(板要素)에 대한 이상화판요소(理想化板要素)를 초기처짐과 잔류응력의 영향 및 국부구조와 전체구조간의 상관효과를 고려하여 정식화하였다. 본 해석법을 이중선각구조(二重船殼構造)로 된 4만톤급 정유운반선(精油運搬船)에 적용하여 초기처짐, 잔류응력 및 재료의 항복응력의 변화에 따른 선각(船殼)거어더의 최종(最終) 종강도(縱强度)를 해석하고, 이들 결과를 바탕으로 종강도(縱强度)측면에서의 잉여강도계수(剩餘强度係數) 및 신뢰성지표(信賴性指標)를 평가하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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