In this study, theoretical and experimental results are presented which were obtained during an investigation of the influence of the $P-{\Delta}$ effect that was caused by the simultaneous changing of the axial load P of the column and the lateral displacement ${\Delta}$ in the external beam-column joints. The increase or decrease of ${\Delta}$ was simultaneous with the increase or decrease of the axial compression load P and caused an additional influence on the aseismic mechanical properties of the joint. A total of 12 reinforced concrete exterior beam-column subassemblies were examined. A new model, which predicts the beam-column joint ultimate shear strength, was used in order to predict the seismic behaviour of beam-column joints subjected to earthquake-type loading plus variable axial load and $P-{\Delta}$ effect. Test data and analytical research demonstrated that axial load changes and $P-{\Delta}$ effect during an earthquake cause significant deterioration in the earthquake-resistance of these structural elements. It was demonstrated that inclined bars in the joint region were effective for reducing the unfavourable impact of the $P-{\Delta}$ effect and axial load changes in these structural elements.
Ground anchor, commonly referred to as tiebacks or tie-down, is essentially steel elements secured in the ground by cement grout. They are used to provide either lateral or vertical support for various engineered structures, and are effective in all types of soil and rock. However, ground anchor can not be used in soft clay because anchor resistance would not be guaranteed. In this paper, conceptual introduction of the Smart Anchor is presented. The Smart Anchor is a kind of friction type anchor, the load is diffused and applied to the various parts of the distributed bond length, having less impact on the grout strength, and being able to secure necessary anchoring force in relatively soft grounds. This study shows a numerical study of predicting the load transfer of The Smart Anchor in soft clay. A beam-column analysis was performed by a elastic-plastic P-y curves in soft clay.
Thin-walled mental tubes under lateral crushing are desirable and reliable energy absorbers against impact or blast loads. However, the early formations of plastic hinges in the thin cylindrical wall limit the energy absorption performance. This study investigates the energy absorption performance of a simple, light and efficient energy absorber called the ring stiffened tube. Due to the increase of section modulus of tube wall and the restraining effect of the T-stiffener flange, key energy absorption parameters (peak crushing force, energy absorption and specific energy absorption) have been significantly improved against the empty tube. Its potential application in the offshore blast wall design has also been investigated. It is proposed to replace the blast wall endplates at the supports with the energy absorption devices that are made up of the ring stiffened tubes and springs. An analytical model based on beam vibration theory and virtual work theory, in which the boundary conditions at each support are simplified as a translational spring and a rotational spring, has been developed to evaluate the blast mitigation effect of the proposed design scheme. Finite element method has been applied to validate the analytical model. Comparisons of key design criterions such as panel deflection and energy absorption against the traditional design demonstrate the effectiveness of the proposed design in blast alleviation.
Ross, Andrew S.;El Damatty, Ashraf A.;El Ansary, Ayman M.
Wind and Structures
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제21권5호
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pp.537-564
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2015
Excessive motions in buildings cause occupants to become uncomfortable and nervous. This is particularly detrimental to the tenants and ultimately the owner of the building, with respect to financial considerations. Serviceability issues, such as excessive accelerations and inter-story drifts, are more prevalent today due to advancements in the structural systems, strength of materials, and design practices. These factors allow buildings to be taller, lighter, and more flexible, thereby exacerbating the impact of dynamic responses. There is a growing need for innovative and effective techniques to reduce the serviceability responses of these tall buildings. The current study considers a case study of a real building to show the effectiveness and robustness of the TLD in reducing the coupled lateral-torsional motion of this high-rise building under wind loading. Three unique multi-modal TLD systems are designed specifically to mitigate the torsional response of the building. A procedure is developed to analyze a structure-TLD system using High Frequency Force Balance (HFFB) test data from the Boundary Layer Wind Tunnel Laboratory (BLWTL) at the University of Western Ontario. The effectiveness of the unique TLD systems is investigated. In addition, a parametric study is conducted to determine the robustness of the systems in reducing the serviceability responses. Three practical parameters are varied to investigate the robustness of the TLD system: the height of water inside the tanks, the amplitude modification factor, and the structural modal frequencies.
An integrated approach of model simplification for high burnup spent nuclear fuel is proposed based on material calibration using optimization. The spent fuel rods are simplified into a beam with a homogenous isotropic material. The proposed approach of model simplification is applied to fuel rods with two kinds of interfacial configurations between the fuel pellets and cladding. The differences among the generated models and the effects of interfacial bonding efficiency are discussed. The strategy of model simplification adopted in this work is to force the simplified beam model of spent fuel rods to possess the same compliance and failure characteristics under critical loads as those that result in the failure of detailed fuel rod models. It is envisioned that the simplified model would enable the assessment of fuel rod failure through an assembly-level analysis, without resorting to a refined model for an individual fuel rod. The effective material properties of the simplified beam model were successfully identified using the integrated optimization process. The feasibility of using the developed simplified beam models in dynamic impact simulations for a horizontal drop condition is examined, and discussions are provided.
As the main lateral load resisting system in high-rise reinforced concrete structures, the mechanical performance of shear wall has a significant impact on the structure, especially for high-rise buildings. Steel corrosion has been recognized as an important factor affecting the mechanical performance and durability of the reinforced concrete structures. To investigate the effect on the seismic behaviour of corroded reinforced concrete shear wall induced by corrosion, analytical investigations and simulations were done to observe the effect of corrosion on the ultimate seismic capacity and drift capacity of shear walls. To ensure the accuracy of the simulation software, several validations were made using both non-corroded and corroded reinforced concrete shear walls based on some test results in previous literature. Thereafter, a parametric study, including 200 FE models, was done to study the influence of some critical parameters on corroded structural shear walls with boundary element. These parameters include corrosion levels, axial force ratio, aspect ratio, and concrete compressive strength. The results obtained would then be used to propose equations to predict the seismic resistance and drift capacity of shear walls with various corrosion levels.
The purpose of this study is to determine the characteristics of ground reaction force(GRF) in golf swing for various slopes of flat lie and uphill lies of 5 and 10 degrees. Five right-handed professional golfers were selected for the experiment and the 7 iron club was used. We used four forceplates to measure GRF and synchronized with the three-dimensional motion analysis system. Results showed that slope did not affect the total time for golf swing, but the time until the impact had a tendency to slightly increase for the uphill lie(p<0.05). The medial-lateral GRF of the right foot increased toward the medial direction during back swing, but less increases were found with the angle of uphill lie(p<0.05). The GRF of the left foot increased rapidly toward the medial direction at the uncocking and the impact during down swing, but decreased with the increase in the angle of uphill lie(p<0.05). The anterior-posterior GRF of both feet showed almost the same for different slopes. With the slopes, the vertical GRF of the right foot increased, but the vertical GRF of left foot decreased(p<0.05). Uphill lies would have negative effect to provide the angular momentum during back swing, restricting pelvic and trunk rotations, and to provide the precise timing and strong power during down swing, limiting movements of body's center of mass. The present study could provide valuable information to quantitatively analyze the dynamics of golf swing. Further study would be required to understand detailed mechanism in golf swing under different conditions.
Purpose: Foot pressure measurement devices are used widely in clinical settings for plantar pressure assessments. Despite the availability of various devices, studies evaluating the inter-device reliability are limited. This study compared plantar pressure measurements obtained from HR Mat (Tekscan Inc.) and EMED-n50 (Novel GmbH). Materials and Methods: The study involved 38 healthy male volunteers. The participants were categorized into two groups based on the Meary's angle in standing foot lateral radiographs: those with normal feet (angles ranging from -4° to 4°) and those with mild flatfeet (angles from -8° to -15°). The static and dynamic plantar pressures of the participants were measured using HR Mat and EMED-n50. The reliability of the contact area and mean force was assessed using the interclass correlation coefficient (ICC). Furthermore, the differences in measurements between the two devices were examined, considering the presence of mild flatfoot. Results: The ICC values for the contact area and mean force ranged from 0.703 to 0.947, indicating good-to-excellent reliability across all areas. EMED-n50 tended to record higher contact areas than HR Mat. The mean force was significantly higher in the forefoot region when measured with EMED-n50, whereas, in the hindfoot region, this difference was observed only during static measurements with HR Mat. Participants with mild flatfeet exhibited significantly higher contact areas in the midfoot region for both devices, with no consistent differences in the other parameters. Conclusion: The contact area and mean force measurements of the HR Mat and EMED-n50 showed high reliability. On the other hand, EMED-n50 tended to record higher contact areas than HR Mat. In cases of mild flatfoot, an increase in contact area within the midfoot region was observed, but no consistent impact on the differences between the two devices was evident.
본 연구의 목적은 중력 하중에 저항하도록 설계된 플랫 플레이트 외부 접합부의 이력 거동을 평가하는 데 있다. 이러한 목적을 위하여 2/3의 크기가 조정된 PT 슬래브-기둥 외부 접합부 2개와 RC 슬래브-기둥 외부 접합부 1개를 대상으로 실험적 연구를 수행하였다. 여기서 각각의 PT 실험체는 서로 다른 강선 배치 형태를 띄고 있다. 중력 하중은 동일하게 설정하였고, 지속적인 정적 하중 하에서 유사 정적 횡하중을 적용하였다. 한편 모든 실험체는 ACI 318-05과 ACI 352.1R-89에 근거하여 기둥 폭 내에 하부 철근을 배근 하였다. 또한 PT 외부 접합부의 이력 거동에 대한 일반적인 결론을 얻기 위하여 기존 연구자들의 실험 결과와 함께 비교하였다. 이번 연구를 통하여 강선의 배치는 PT 접합부의 이력 거동을 결정하는 중요한 변수임을 확인하였다. 즉 횡변형 성능, 에너지 소산 능력, 파괴 메커니즘, 그리고 연성 능력이 강선의 배치에 따라 다르게 나타났다. 또한 ACI 352.1R-89에서 구조적 일체성을 위해 제공된 하부 철근의 양은 모멘트 역전에 의해 발생된 정모멘트를 저항하는데 있어서도 적절하다는 것이 밝혀졌다. 또한 실험체의 전단 강도는 강선의 포스트 텐션에 의한 평균 콘크리트 압축 응력($f_{pc}$)의 효과가 고려된 식이 그렇지 않은 식보다 전단 강도를 정확히 예측하는 것으로 나타났다.
해저 석유와 가스 탐사가 점점 더 깊은 수심으로 진행되고 있으며, 해저 파이프라인은 고압 및 고온 조건에서 작동하는 것이 일반적이다. 온도 및 압력 차이로 인하여 파이프 축 방향 힘이 축적되는 현상이 있다. 이러한 현상은 파이프라인을 구속하는 해저면 효과 때문에 파이프라인은 횡 좌굴이 발생하게 된다. 온도가 증가하는 경우 축 방향의 압축 하중이 가해지며 이 하중이 임계 수준에 도달하면 파이프가 수직방향으로 움직이게 된다. 또는 파이프라인의 구조적 완전성을 위태롭게 할 수 있는 횡 방향 좌굴이 발생하는 상황에서, 작동 중 파이프라인의 구조적 안전함을 보장하기 위해 파이프라인의 상세 구조 강도평가가 수행되어야 한다. 본 연구에서는 해저면의 마찰 효과 및 재료의 열 수축/팽창을 고려한 비선형 구조해석을 상용 유한요소해석 프로그램인 ANSYS를 활용하여 검토하였으며, 외부충격에 의한 횡 방향 좌굴 안전성을 분석하였다. 본 연구의 결과를 통하여 수치 해석적 단순화된 분석 모델을 통하여 해저면의 효과를 고려한 조건에서의 실제 파이프라인의 붕괴 조건을 예측할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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