Ahmed, Irfan;Sheikh, Tariq Ahmad;Gajalakshmi, P.;Revathy, J.
Advances in Computational Design
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v.6
no.1
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pp.1-13
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2021
Failure of a Multi-storeyed reinforced concrete framed structure occurs when a primary vertical structural component is isolated or made fragile, due to artificial or natural hazards. Load carried by vertical component (column) is transferred to neighbouring columns in the structure, if the neighbouring column is incompetent of holding the extra load, this leads to the progressive failure of neighbouring members and finally to the failure of partial or whole structure. The collapsing system frequently seeks alternative load path in order to stay alive. One of the imperative features of collapse is that the final damage is not relative to the initial damage. In this paper, the effect on the column and beam adjacent to statically removed vertical element in terms of axial force, shear force and bending moment is investigated. Using Alternate load path method, numerical modelling of two dimensional one bay, two bay with variation in storey heights are analysed with FE model in order to obtain better understanding of failure mechanism of multi-storeyed reinforced concrete framed structure. The results indicate that the corner column is more susceptible to progressive collapse when compared to middle column, using this simplified methodology one can easily predict how the structure can be made to stay alive in case of sudden failure of any horizontal or vertical structural element before designing.
In order to investigate mechanical properties and load-bearing capacity of T-shaped Concrete-Filled Square Steel Tubular (TCFST) composite columns under eccentric axial load, three T-shaped composite columns were tested under eccentric compression. Experimental results show that failure mode of the columns under eccentric compression was bending buckling of the whole specimen, and mono column performs flexural buckling. Specimens behaved good ductility and load-bearing capacity. Nonlinear finite element analysis was also employed in this investigation. The failure mode, the load-displacement curve and the ultimate bearing capacity of the finite element analysis are in good agreement with the experimental ones. Based on eccentric compression test and parametric finite element analysis, the calculation formula for the equivalent slenderness ratio was proposed and the bearing capacity of TCFST composite columns under eccentric compression was calculated. Results of theoretical calculation, parametric finite element analysis and eccentric compression experiment accord well with each other, which indicates that the theoretical calculation method of the bearing capacity is advisable.
Park, Yong-Dae;Yang, Won-Ho;Heo, Seong-Pil;Seong, Gi-Deuk
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.25
no.1
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pp.127-134
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2001
Wire ropes are widely used in cable car, suspension bridge and elevator, etc. and composed of single or multi-layer strands. It is difficult to find out the characteristics of a strand or wire rope because of complicated geometry and contact condition. In this study, the axial stiffness is evaluated using finite element method and reliable finite element analysis model is presented, taking into consideration the convergence on the length. The axial stiffness predictive equation of a strand is developed using analysis of variance, which can be applicable for characterizing the relationship between load and displacement when the strand configuration is determined.
In general, the study of a high-rise building's behaviour when subjected to a horizontal load (wind or earthquake) is carried out through numerical modelling with finite elements method. This paper proposes a new, original approach based on the use of a multi-beams model. By redistributing bending and axial stiffness of horizontal elements (beams and slabs) along vertical elements, it becomes possible to produce a system of differential equations able to represent the structural behaviour of the whole building. In this paper this approach is applied to the study of bending behaviour in a 37-storey building (Torre Pontina, Latina, Italy) with a regular reinforced concrete structure. The load considered is the wind, estimated in accordance with Italian national technical rules and regulations. To simplify the explanation of the approach, the wind load was considered uniform on the height of building with a value equal to the average value of the wind load distribution. The system of differential equations' is assessed numerically, using Matlab, and compared with the obtainable solution from a finite elements model along with the obtainable solutions via classical Euler-Bernoulli beam theory. The comparison carried out demonstrates, in the case study examined, an excellent approximation of structural behaviour.
Most buildings feature core walls (and shear walls) that are placed eccentrically within the building to fulfil architectural requirements. Contemporary earthquake design standards require three dimensional (3D) dynamic analysis to be undertaken to analyse the imposed seismic actions on this type of buildings. A static method of analysis is always appealing to design practitioners because results from the analysis can always be evaluated independently by manual calculation techniques for quality control purposes. However, the equivalent static analysis method (also known as the lateral load method) which involves application of an equivalent static load at a certain distance from the center of mass of the buildings can generate results that contradict with results from dynamic analysis. In this paper the Generalised Force Method of analysis has been introduced for multi-storey buildings. Algebraic expressions have been derived to provide estimates for the edge displacement ratio taking into account the effects of dynamic torsional actions. The Generalised Force Method which is based on static principles has been shown to be able to make accurate estimates of torsional actions in seismic conditions. The method is illustrated by examples of two multi-storey buildings. Importantly, the black box syndrome of a 3D dynamic analysis of the building can be circumvented.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.24
no.3
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pp.308-313
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2015
In this research, a multi-objective optimal design of a scroll compressor lower frame was approximated, and the design parameters of the lower frame were selected. The sensitivity of the design parameters was induced through a parameter analysis, and the thickness was determined to be the most sensitive parameter to stress and deflection. All of the design parameters regarding the mass are sensitive factors. It was formulated for the problem about stress and deflection to be caused by the axial load. The sensitivity of the design variables was determined using an orthogonal array for the parameter analysis. Using the central composite and D-optimal designs, a second polynomial approximation of the objective and constraint functions was formulated and the accuracy was verified through an R-square. These functions were applied to the optimal design program (NSGA-II). Through a CAE analysis, the effectiveness of the central composite and D-optimal designs was determined.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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1999.04a
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pp.321-326
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1999
In this study, fatigue crack propagation problem of plate under multi-axial loading is mainly considered To analyze this special problem, recently developed technique called EFGM(Element-Free Galerkin Method), one of the Meshfree Methods, and general fatigue crack growth raw herein Paris law are used Using the Implemented scheme, paths of fatigue cracks by constant-amplitude load fluctuation and multiple-crack growth behavior are examined. The failure mechanism of steel plate due to crack propagation is studied. As a result, an algorithm that treats multiple fatigue crack problems is proposed. A numerical example shows that the prediction of growing paths can be achieved successfully and efficiently by proposed algorithm.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.28
no.5
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pp.632-637
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2011
A new tooth profile which is adjusted on the amount of addendum modification factor is proposed for reducing vibration and noise of gears. The transmission error of the new profile can be designed more uniformly than that of the standard involute profile. The basic concepts of tooth profile modification are to reduce the load in contact area and to find the appropriate profile modification factor for operation condition. In this study, gears were estimated to constructive safety of bending strength and contact strength durability by using ROMAX program, and were compared with results by design formula of AGMA standard.
The application of cellular materials in load-carrying and security-relevant structures requires the exact prediction of their mechanical behavior, which necessitates the development of robust simulation models and techniques based on appropriate experimental procedures. The determination of the yield surface requires experiments under multi-axial stress states because the yield behavior is sensitive to the hydrostatic stress and simple uniaxial tests aim only to determine one single point of the yield surface. Therefore, an experimental technique based on a uniaxial strain test for the description of the influence of the hydrostatic stress on the yield condition in the elastic-plastic transition zone at small strains is proposed and numerically investigated. Furthermore, this experimental technique enables the determination of a second elastic constant, e.g., Poisson's ratio.
Studying the dynamic behavior of axially moving cylindrical shells in hygro-thermal environments has important theoretical and engineering value for aircraft design. Therefore, in this paper, considering hygro-thermal effect, the nonlinear forced vibration of an axially moving cylindrical shell made of functionally graded materials (FGM) is studied. It is assumed that the material properties vary continuously along the thickness and contain pores. The Donnell thin shell theory is used to derive the motion equations of FGM cylindrical shells with hygro-thermal loads. Under the four sides clamped (CCCC) boundary conditions, the Gallekin method and multi-scale method are used for nonlinear analysis. The effects of power law index, porosity coefficient, temperature rise, moisture concentration, axial velocity, prestress, damping and external excitation amplitude on nonlinear forced vibration are explored through parametric research. It can be found that, the changes in temperature and humidity have a significant effect. Increasing in temperature and humidity will cause the resonance position to shift to the left and increase the resonance amplitude.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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