The main aim of this paper is to investigate the relationship between thickness and height of the axially symmetric cylindrical reinforced concrete (RC) walls by the help of a meta-heuristic optimization procedure. The material cost of the wall which includes concrete, reinforcement and formwork, was chosen as objective function of the optimization problem. The wall thickness, compressive strength of concrete and diameter of reinforcement bars were defined as design variables and tank volume, radius and height of the wall, loading condition and unit cost of material were defined as design constants. Numerical analyses of the wall were conducted by using superposition method (SPM) considering ACI 318-Building code requirements for structural concrete. The optimum wall thickness-height relationship was investigated under three main cases related with compressive strength of concrete and density of the stored liquid. According to the results, the proposed method is effective on finding the optimum design with minimum cost.
Fuel-storage tank is a representative example of liquid-structure interaction systems. In order to prevent the undesired structural failure by a variety of external loads, the reliable analysis of the dynamic response of such structural system is of a great importance. In this paper, we address the analytical study on free vibration of axisymmetric cylindrical fuel-storage tanks together with the parametric investigation of eigen-characteristics with respect to the relative fuel fill-height and the relative tank height. Numerical results illustrating theoretical results are also included.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.18
no.8
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pp.18-23
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2019
In this study, structural and fatigue analyses of the motor gears that control the height of car seat were carried out at angles of $10^{\circ}$, $20^{\circ}$, and $30^{\circ}$. The study aims at examining which angle of the gear is superior in terms of effect on strength. In the structural and fatigue analyses, the force of 3136 N was applied to the gears, and the stress and deformation were obtained. As the analysis results, model B ($30^{\circ}$) is suggested to have the best strength and fatigue durability among the three models.
Stainless steel wire mesh (SSWM) is an alternative material for strengthening of structural elements similar to fiber reinforced polymer (FRP). Finite element (FE) method based Numerical investigation for evaluation of axial strength of SSWM strengthened plain cement concrete (PCC) and reinforced cement concrete (RCC) columns is presented in this paper. PCC columns of 200 mm diameter with height 400 mm, 800 mm and 1200 mm and RCC columns of diameter 200 mm with height of 1200 mm with different number of SSWM wraps are considered for study. The effect of concrete grade, height of column and number of wraps on axial strength is studied using finite element based software ABAQUS. The results of numerical simulation are compared with experimental study and design guidelines specified by ACI 440.2R-08 and CNR-DT 200/2004. As per numerical analysis, an increase in axial capacity of 15.69% to 153.95% and 52.39% to 109.06% is observed for PCC and RCC columns respectively with different number of SSWM wraps.
Double skin composite walls offer structural and economic merits over conventional reinforced concrete counterparts in terms of higher capacity, greater stiffness, and better ductility. This paper investigated the axial behavior of double skin composite walls with steel truss connectors. Full-scaled tests were conducted on three specimens with different height-to-thickness ratios. Test results were evaluated in terms of failure mode, load-axial displacement response, buckling loading, axial stiffness, ductility, strength index, load-lateral deflection, and strain distribution. The test data were compared with AISC 360 and Eurocode 4 and it was found that both codes provided conservative predictions on the safe side.
The effect of hydrodynamic damping on intake tower is twofold: one is fluid damping and another is structural damping. Fluid damping can be derived analytically from the governing equation of the fluid-structure-interaction (FSI) problem which yields a very complicated solution. To avoid the complexity of the FSI problem water-tower system can be simplified by considering water as added mass. However, in such a system a reconsideration of structural damping is required. This study investigates the effects of this damping on the dynamic response of the intake tower, where, apart from the "no water (NW)" condition, six other cases have been adopted depending on water height. Two different cross-sections of the tower are considered and also two different damping properties have been used for each case as well. Dynamic analysis has been carried out using horizontal ground motion as input. Finally, the result shows how hydrodynamic damping affects the dynamic behavior of an intake tower with the change of water height and cross-section. This research will help a designer to consider more conservative damping properties of intake tower which might vary depending on the shape of the tower and height of water.
Liusheng Chu;Yunhui Chen;Jie Li;Yukun Yang;Danda Li;Xing Ma
Steel and Composite Structures
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v.50
no.4
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pp.419-428
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2024
Prefabricated partially-encased composite (PEC) structural component is widely used in construction industry due to its superior structural performance and easy assembly characteristic. However, the solid web in traditional PEC components tends to split concrete into two halves, thus potentially reduces structural integrity and requires double concrete pouring. To overcome the above disadvantages, a new PEC beam with open-web π-shaped steel is proposed in this paper. Four open-web PEC beams with varying sectional height, flange thickness and web void rate were constructed and tested under flexural loads. During experimental tests, all beams exhibited typical flexural failure modes with strong moment capacities and excellent ductility. Owing to the unique construction form of web opening, steel-concrete bonding properties were enhanced and very small relative steel-concrete slips were observed. Experimental results also showed that the flexural capacity of such PEC beams increased with the increase of the sectional height and flange thickness, while was not affected by the web void rate. At last, a flexural capacity formula of the open-web PEC beam was proposed based on the whole section plastic rule. The formula results agreed well with experimental results.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.21
no.6
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pp.59-66
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2017
In the case of fluid storage structure, hydrostatic pressure acts on the structure due to fluid surge during an earthquake. At this time, hydrodynamic pressure of the fluid charge not only by the strength of the earthquake but also by the sloshing height of the fluid. Factors affecting the change of load include the size, width and height of the fluid storage structure and height of fluid, time-history shape, etc. This paper wanted to identify the relationship between the earthquake shape and fluid free surface shape. The sloshing height measured the height of the fluid by applying earthquake to a tank whose width 500mm and comparison of the experiment and analysis. In addition, the shape of the fluid free surface was measured while varying the shape of earthquake and effective of the shape of earthquake of the fluid was analyzed.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1997.04a
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pp.422-429
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1997
Thermal stress induced by hydration heat may produce cracks in mass concrete structure, which can result in structural problems as well as bad appearance. To minimize crack occurrence in massive structural, thus, the study put an emphasis on the determination of optimized lift height and block size. In the parametric study different sizes and lift heights were used to measure the magnitudes of hydration heat and thermal stresses for 3 different types of concrete fabricated with 1 pure cement and 2 blended Portland cements. As a result of analysis. it was found that magnitude of hydration heat and the occurrence of thermal cracks depend on the restriction conditions and material characteristics, especially adiabatic material parameters. It was also found that optimized lift height and block size can be determined from an appropriate combination of the degree of inner and outer structural restrictions.
Stiffeners can be utilised to enhance the strength of thin-walled wind turbine towers in engineering practise, thus, structural performance of wind turbine towers by means of different stiffening schemes should be compared to explore the optimal structural enhancement method. In this paper two alternative stiffening methods, employing horizontal or vertical stiffeners, for steel tubular wind turbine towers have been studied. In particular, two groups of three wind turbine towers of 50m, 150m and 250m in height, stiffened by horizontal rings and vertical strips respectively, were analysed by using FEM software of ABAQUS. For each height level tower, the mass of the stiffening rings is equal to that of vertical stiffeners each other. The maximum von Mises stresses and horizontal sways of these towers with vertical stiffeners is compared with the corresponding ring-stiffened towers. A linear buckling analysis is conducted to study the buckling modes and critical buckling loads of the three height levels of tower. The buckling modes and eigenvalues of the 50m, 150m and 250m vertically stiffened towers were also compared with those of the horizontally stiffened towers. The numbers and central angles of the vertical stiffeners are considered as design variables to study the effect of vertical stiffeners on the structural performance of wind turbine towers. Following an extensive parametric study, these strengthening techniques were compared with each other and it is obtained that the use of vertical stiffeners is a more efficient approach to enhance the stability and strength of intermediate and high towers than the use of horizontal rings.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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