Reinforced concrete (RC) beams can be subjected to a complex combination of shear forces (V), torsional moments (T), flexural moments (M) and axial loads (N). This paper proposes a unified approach for the analysis of these elements. An existing model for the analysis of orthogonally reinforced concrete membrane elements subjected to in-plane shear and normal stresses is generalized to apply to the case of beams subjected to the complex loading. The combination of V and T can be critical. Torsion is modelled using the hollow-tube analogy. A direct equation for the calculation of the thickness of the equivalent hollow tube is proposed, and the shear stresses caused by V and T are combined using a simple approach. The development and the evaluation of the model are described. The calculations of the model are compared to experimental data from 350 beams subjected to various combinations of stress-resultants and to the calculations of the ACI and the CSA codes. The proposed model provides the most favorable results. It is also shown that it can accurately model the interaction between V and T. The proposed model provides a unified treatment of shear in beams subjected to complex stress-resultants and in thin membrane elements subjected to in-plane stresses.
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.
Kim, Miae;Kang, Jaehyuk;Yoon, Jang-Hee;Lee, Sang-Geul;Um, Wooyong;Kim, Hyun Gyu
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.3
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pp.997-1002
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2022
Oxyapatite[Ca2Nd8(SiO4)6O2] glass-ceramics have been suggested as wasteforms for the immobilisation of rare-earth radioactive nuclides because of their high waste-loading capability and good chemical durability. In particular, a partitioning effect is predicted to contribute to an enhancement of corrosion resistance in glass-ceramics compared with that of conjugate glasses of the same composition. Because rare-earths are inherently insoluble nuclides, detection of changes in corrosion behavior between glass-ceramics and conjugate glasses under normal conditions is not easy. In this study, therefore, we revealed the partitioning effect by exposing glass-ceramics and glasses to solution of pH 2, 7 and 10 at 90 ℃ for 20 d. In addition, we proposed the corrosion mechanism for oxyapatite glass-ceramics under various corrosion conditions. Especially, the glassy phase dissolved first, followed by the oxyapatite phase during pH 7 corrosion.
This paper proposes a simplified elastic-plastic analysis procedure using the penalty factors presented in the Code Case N-779 for strain-based fatigue assessment of nuclear safety class 1 components under severe seismic loads such as safety shutdown earthquake and beyond design-basis earthquake. First, a simplified elastic-plastic analysis procedure for strain-based fatigue assessment of nuclear safety class 1 components under the severe seismic loads was proposed based on the analysis result for the simplified elastic-plastic analysis procedure in the Code Case N-779 and the stress categories corresponding to normal operation and seismic loads. Second, total strain amplitude was calculated directly by performing finite element cyclic elastic-plastic seismic analysis for a hot leg nozzle in pressurizer surge line subject to combined loading including deadweight, pressure, seismic inertia load, and seismic anchor motion, as well as was derived indirectly by applying the proposed analysis procedure to the finite element elastic stress analysis result for each load. Third, strain-based fatigue assessment was implemented by applying the strain-based fatigue acceptance criteria in the ASME B&PV Code, Sec. III, Subsec. NB, Article NB-3200 and by using the total strain amplitude values calculated. Last, the total strain amplitude and the fatigue assessment result corresponding to the simplified elastic-plastic analysis were compared with those using the finite element elastic-plastic seismic analysis results. As a result of the comparison, it was identified that the proposed analysis procedure can derive reasonable and conservative results.
Jung, Eui-Jung;Park, Sungho;Kang, Jin Kyu;Son, So Eun;Cho, Gun Rae;Lee, Youngho
The Journal of Korea Robotics Society
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v.17
no.4
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pp.417-424
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2022
In this paper, the developed trunk cargo unloading automation system is introduced, and the RGB-D sensor-based box loading situation recognition method and unloading plan applied to this system are suggested. First of all, it is necessary to recognize the position of the box in a truck. To do this, we first apply CNN-based YOLO, which can recognize objects in RGB images in real-time. Then, the normal vector of the center of the box is obtained using the depth image to reduce misrecognition in parts other than the box, and the inner wall of the truck in an image is removed. And a method of classifying the layers of the boxes according to the distance using the recognized depth information of the boxes is suggested. Given the coordinates of the boxes on the nearest layer, a method of generating the optimal path to take out the boxes the fastest using this information is introduced. In addition, kinematic analysis is performed to move the conveyor to the position of the box to be taken out of the truck, and kinematic analysis is also performed to control the robot arm that takes out the boxes. Finally, the effectiveness of the developed system and algorithm through a test bed is proved.
This paper focuses on the energy absorption of lattice core sandwich structures of different configurations. The diamond lattice unit cell, which has been extensively investigated for energy absorption applications, is the starting point for this research. The energy absorption behaviour of sandwich structures with an expanded metal sheet as the core is investigated at low-velocity impact loading. Numerical simulations were carried out using ABAQUS/EXPLICIT and the results were thoroughly compared with the experimental results, which indicated desirable accuracy. A parametric analysis, using a Box-Behnken design (BBD), as a method for the design of experiments (DOE), was performed. The samples fabricated in three levels of parameters include 0.081, 0.145, and 0.562 mm2 Cell sizes, and 0, 45, and 90-degree cell orientation, which were investigated. It was observed from experimental data that the angle of cells orientation had the highest degree of influence on the specific energy absorption. The results showed that the angle of cells orientation has been the most influential parameter to increase the peak forces. The results from using the design expert software showed the optimal specific energy absorption and peak force to be 1786 J/kg and 26314.4 N, respectively. The obtained R2 values and normal probability plots indicated a good agreement between the experimental results and those predicted by the model.
The cover plate and the building loads often make the semi-covered deep excavations with existing buildings bearing asymmetric load, presenting different deformation characteristics with normal excavations, which is not absolutely clear in current studies. Based on a typical engineering, the building storeys, the basement storeys, the pile length, the existence of the cover plate (CP) and the depth of the diaphragm walls (DW) were selected as variables, and 44 groups of simulation were designed to study the influence of existing buildings and the semi-covered supporting system on the deformation of the excavations. The results showed that the maximum lateral displacement of DW, δhm, and the depth of δhm, Hm, are affected seriously by the building storeys and the basement storeys. Asymmetric structures and loading lead to certain lateral displacement of DW at the beginning of excavation, resulting in different relationships between δhm and excavation depth, H. The maximum surface settlement outside the pit, δvm, increases significantly and the location, dm, moves away from the pit with the building storeys increases. δvm has a quadratic correlation with H due to the existing buildings. CP and building load will affect the style of the lateral displacement curve of DW seriously in different aspects.
The objective of this study is to evaluate the effects of adding fibers to concrete and the distribution rate of the porosity on the interfacial stresses of the beams strengthened with various types of functionally graded porous (FGP) plate. Toward this goal, the beams strengthened with FGP plate were considered and subjected to uniform loading. Three types of beams are considered namely RC beam, RC beam reinforced with metal fibers (RCFM) and RC beam reinforced with Alfa fibers (RCFA). From an analytical development, shear and normal interfacial stresses along the length of the FGP plates were obtained. The accuracy and validity of the proposed theoretical formula are confirmed by the others theoretical results. The results showed clearly that adding fibers to concrete and the distribution rate of the porosity have significant influence on the interfacial stresses of the beams strengthened with FGP plates. Finally, parametric studies are carried out to demonstrate the effect of the mechanical properties and thickness variations of FGP plate, concrete and adhesive on interface debonding, we can conclude that, This research is helpful for the understanding on mechanical behavior of the interface and design of the FRP-RC hybrid structures.
Purpose: The aim of this research was to verify the relationship between three-dimensional (3D) ground reaction force (GRF) and severity of leg length discrepancy (LLD) while walking at a normal speed. It used a 3D motion analysis system with force platforms in standing workers with LLD. Methods: Subjects comprising 45 standing workers with LLD were selected. Two force platforms were used to acquire 3D GRF data based on a motion analysis system during gait. Vicon Nexus and Visual3D v6 Professional software were used to analyze kinetic GRF data. The subjects were asked to walk on a walkway with 40 infrared reflective markers attached to their lower extremities to collect 3D GRF data. Results: The results indicated the maximal force in the posterior and lateral direction of the long limb occurring in the early stance phase during gait had significant positive correlation with LLD severity (r = 0.664~0.738, p <0.01). In addition, the maximal force medial direction of the long limb occurring in the late stance phase showed a highly positive correlation with the LLD measurement (r = 0.527, p <0.01). Conclusion: Our results indicate that greater measured LLD severity results in more plantar pressure occurring in the foot area during heel contact to loading response of the stance phase and the stance push-off period during gait.
The application of relatively low volumes of fibres in normal strength concrete has been shown to be of significant benefit when applied to composite slabs with profiled sheet decking. This paper reports on an experimental study aimed at quantifying further potential benefits that may arise from applying ultra-high performance fibre reinforced concrete. To assess performance six simply supported beams were tested under hogging and sagging loading configurations along with three two span continuous beams. Fibre contents are varied from 0% to 2% and changes in strength, deformation, crack width and moment redistribution are measured. At the serviceability limit state, it is shown that the addition of high fibre volumes can significantly enhance member stiffness and reduce crack widths in all beams. At the ultimate limit state it is observed that a transition from 0% to 1% fibres significantly increases strength but that there is a maximum fibre volume beyond which no further increases in strength are possible. Conversely, member ductility and moment redistribution are shown to be strongly proportional to fibre volume.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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