In this study, the cross-sectional image has been acquired to evaluate the aggregate distribution affecting quality of lightweight aggregate concrete, and through the binarization method, the study is to calculate the aggregate area of upper and lower sections to develop the method to assess the aggregate distribution of concrete. The acquisition of cross-section image of concrete for the above was available from the cross-sectional photography of cleavage tension of a normal test specimen, and an easily accessible and convenient image analysis software was used for image analysis. As a result, through such image analyses, the proportion of aggregate distribution of upper and lower sections of the test specien could be calculated, and the proportion of aggregate area U/L value of the upper and lower regions of concrete cross-section was calculated, revealing that it could be used as the comprehensive index of aggregate distribution. Moreover, through such method, relatively easy image acquisition methods and analytic methods have been proposed, and this indicated that the development of modeling to assess aggregate distribution quantitatively is available. Based on these methods, it is expected that the extraction of fundamental data to reconsider the connectivity with processes in concrete will be available through quality assessment of quantitative concrete.
Ananthi, G. Beulah Gnana;Roy, Krishanu;Chen, Boshan;Lim, James B.P.
Steel and Composite Structures
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제33권4호
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pp.595-614
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2019
In cold-formed steel (CFS) structures, such as trusses, transmission towers and portal frames, the use of back-to-back built-up CFS unequal angle sections are becoming increasingly popular. In such an arrangement, intermediate welds or screw fasteners are required at discrete points along the length, preventing the angle sections from buckling independently. Limited research is available in the literature on axial strength of back-to-back built-up CFS unequal angle sections. The issue is addressed herein. This paper presents an experimental investigation on both the welded and screw fastened back-to-back built-up CFS unequal angle sections under axial compression. The load-axial shortening and the load verses lateral displacement behaviour along with the deformed shapes at failure are reported. A nonlinear finite element (FE) model was then developed, which includes material non-linearity, geometric imperfections and modelling of intermediate fasteners. The FE model was validated against the experimental test results, which showed good agreement, both in terms of failure loads and deformed shapes at failure. The validated FE model was then used for the purpose of a parametric study to investigate the effect of different thicknesses, lengths and, yield stresses of steel on axial strength of back-to-back built-up CFS unequal angle sections. Five different thicknesses and seven different lengths (stub to slender columns) with two different yield stresses were investigated in the parametric study. Axial strengths obtained from the experimental tests and FE analyses were used to assess the performance of the current design guidelines as per the Direct Strength Method (DSM); obtained comparisons show that the current DSM is conservative by only 7% on average, while predicting the axial strengths of back-to-back built-up CFS unequal angle sections.
Gnana Ananthi, G. Beulah;Roy, Krishanu;Lim, James B.P.
Steel and Composite Structures
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제42권1호
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pp.1-22
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2022
In cold-formed steel (CFS) structures, such as trusses, transmission towers and portal frames, the use of back-to-back built-up CFS unequal angle sections are becoming increasingly popular. In such an arrangement, intermediate welds or screw fasteners are required at discrete points along the length, preventing the angle sections from buckling independently. Limited research is available in the literature on axial strength of back-to-back built-up CFS unequal angle sections. The issue is addressed herein. This paper presents an experimental investigation reported by the authors on back-to-back built-up CFS unequal angle sections with intermediate stiffeners under axial compression. The load-axial shortening behaviour along with the deformed shapes at failure are reported. A nonlinear finite element (FE) model was then developed, which includes material non-linearity, geometric imperfections and modelling of intermediate fasteners. The FE model was validated against the experimental test results, which showed good agreement, both in terms of failure loads and deformed shapes at failure. The validated finite element model was then used for the purpose of a parametric study comprising 96 models to investigate the effect of longer to shorter leg ratios, stiffener provided in the longer leg, thicknesses and lengths on axial strength of back-to-back built-up CFS unequal angle sections. Four different thicknesses and seven different lengths (stub to slender columns) with three overall widths to the overall depth (B/D) ratios were investigated in the parametric study. Axial strengths obtained from the experimental tests and FE analyses were used to assess the performance of the current design guidelines as per the Direct Strength Method (DSM); obtained comparisons show that the current DSM is conservative by only 7% and 5% on average, while predicting the axial strengths of back-to-back built-up CFS unequal angle sections with and without the stiffener, respectively.
Ramey, Kyle M.;Margulis, Marat;Read, Nathaniel;Shwageraus, Eugene;Petrovic, Bojan
Nuclear Engineering and Technology
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제54권3호
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pp.817-825
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2022
A recent benchmarking effort, under the auspices of the Organization for Economic Cooperation and Development (OECD) Nuclear Energy Agency (NEA), has been made to evaluate the current state of modeling and simulation tools available to model fluoride salt-cooled high temperature reactors (FHRs). The FHR benchmarking effort considered in this work consists of several cases evaluating the neutronic parameters of a 2D prismatic FHR fuel assembly model using the participants' choice of simulation tools. Benchmark participants blindly submitted results for comparison with overall good agreement, except for some which significantly differed on cases utilizing a molybdenum-bearing control rod. Participants utilizing more recently updated explicit isotopic cross sections had consistent results, whereas those using elemental molybdenum cross sections observed reactivity differences on the order of thousands of pcm relative to their peers. Through a series of supporting tests, the authors attribute the differences as being nuclear data driven from using older legacy elemental molybdenum cross sections. Quantitative analysis is conducted on the control rod to identify spectral, reaction rate, and cross section phenomena responsible for the observed differences. Results confirm the observed differences are attributable to the use of elemental cross sections which overestimate the reaction rates in strong resonance channels.
In general, preliminary hull form design is performed by changing a parent hull form using a computer to satisfy given requirements, e.g., principal dimensions, displacement, $L_{CB}$, and etc. Principal dimensions, $C_b,\;L_{CB}$ and midship sections are the only parameters to be modified in the traditional hull form variation methods available for preliminary design. In this paper, a method is presented in which local cross sections as well as principal dimensions and midship sections are modified according to design requirements. The method gives hydrostatic curves of modified hull form simultaneously. An optimization technique to satisfy the constraints of hydrostatic characteristics such as maximizing KM as a design requirement is also considered.
Ananthi, G. Beulah Gnana;Roy, Krishanu;Lim, James B.P.
Steel and Composite Structures
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제31권6호
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pp.601-615
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2019
In cold-formed steel (CFS) structures, such as trusses, wall frames and columns, the use of back-to-back built-up CFS angle sections are becoming increasingly popular. In such an arrangement, intermediate fasteners are required at discrete points along the length, preventing the angle-sections from buckling independently. Limited research is available in the literature on the axial strength of back-to-back built-up CFS angle sections. The issue is addressed herein. This paper presents the results of 16 experimental tests, conducted on back-to-back built-up CFS screw fastened angle sections under axial compression. A nonlinear finite element model is then described, which includes material non-linearity, geometric imperfections and explicit modelling of the intermediate fasteners. The finite element model was validated against the experimental test results. The validated finite element model was then used for the purpose of a parametric study comprising 66 models. The effect of fastener spacing on axial strength was investigated. Four different cross-sections and two different thicknesses were analyzed in the parametric study, varying the slenderness ratio of the built-up columns from 20 to 120. Axial strengths obtained from the experimental tests and finite element analysis were used to assess the performance of the current design guidelines as per the Direct Strength Method (DSM); obtained comparison showed that the DSM is over-conservative by 13% on average. This paper has therefore proposed improved design rules for the DSM and verified their accuracy against the finite element and test results of back-to-back built-up CFS angle sections under axial compression.
Thin-walled cross-sections can be optimized to enhance their resistance and progress their behaviour, leading to more competent and inexpensive structural system. The aim of this study is to afford a methodology that would facilitate progress of optimized cold formed steel (CFS) column section with maximum ultimate strength for practical applications. The proposed sections are designed to comply with the geometrical standards of pre-qualified column standards for CFS structures as well as with the number of industrialized and practical constraints. The stiffening evaluation process of CFS lipped channel columns, a five different cross section are considered. The experimental strength and behaviour of the proposed sections are verified by using the finite element analysis (FEA). A series comprehensive parametric study is carried out covering a wide range of section slenderness and overall slenderness ratio of the CFS column with and without intermediate web stiffeners. The ultimate strength of the sections is determined based on the Direct Strength Specification and other design equation available from the literature for CFS structures. A modified design method is proposed for the DSM specification. The results indicate that the CFS column with complex edge and intermediate web stiffeners provides an ultimate strength which is up to 78% higher than standard optimized shapes with the same amount of cross sectional area.
Qi, Liangjie;Liu, Mengda;Shen, Zhangpeng;Liu, Hang
Earthquakes and Structures
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제23권2호
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pp.183-196
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2022
Reduced beam section (RBS) moment connections used in special moment resisting frames are currently limited to beam sections that are not larger than nominal depths of 920 mm, weight of 447 kg/m and flange thickness of 44 mm. Due to the higher demand for structural components with jumbo sections, which can potentially be applied in the transfer girders in long-span building structures, the newly available steel heavy members are promising. To address this issue, advanced numerical models are developed to fully evaluate the distribution of stresses and concentrations of plastic strains for such jumbo RBS connections. This paper first presents a brief overview of an experimental study on four specimens with large beam and column sections. Then, a numerical model that includes initial imperfections, residual stresses, geometric nonlinearity, and explicitly modeled welds is presented. The model is used to further explore the behavior of the test specimens, including distribution of stresses, distribution of plastic strains, stress triaxiality and potential for fracture. The results reveal that the stresses are highly non-uniform across the beam flange and, similarly, the plastic strains concentrate at the extreme fiber of the bottom flange. However, neither of these phenomena, which are primarily a function of beam flange thickness, is reflected in current design procedures.
As a matter of fact, it has been not allowed to modify the shape of a vehicle body skeleton since the technical definition for the structure was fixed and the corresponding molds were developed. By the way, if it is available to apply an alternative to reinforce the skeleton without changing its mold, it must be much flexible to improve the performance qualities relevant to not only NVH(noise, vibration and harshness) but also crash and durability. Recently, a solution of so-called composite body becomes available for the need. We present a design method to insert the composite body inside a vehicle body skeleton in order to improve a structure-borne noise at the idle condition. The algorithms, topology optimization and design sensitivity analysis, are applied to mainly search the sensitive structural sections in the body skeleton and to extract the target stiffness of the sections. Inserting the composite bodies into the sensitive portions, it is predicted to achieve the countermeasures which can compromize the design availability in terms of the idle noise and weight. According to the validation result with test vehicles, the concerned noise transfer function is reduced and the idle booming noise is resultantly improved.
During the last two decades, CFRP have been extensively used for repair and rehabilitation of existing structures as well as in new construction applications. For rehabilitation purposes CFRP are currently used to increase the load and the energy absorption capacities and also the shear strength of concrete columns. Thus, the effect of CFRP confinement on the strength and deformation capacity of concrete columns has been extensively studied. However, the majority of such studies consider empirical relationships based on correlation analysis due to the fact that until today there is no general law describing such a hugely complex phenomenon. Moreover, these studies have been focused on the performance of circular cross section columns and the data available for square or rectangular cross sections are still scarce. Therefore, the existing relationships may not be sufficiently accurate to provide satisfactory results. That is why intelligent models with the ability to learn from examples can and must be tested, trying to evaluate their accuracy for composite compressive strength prediction. In this study the forecasting of wrapped CFRP confined concrete strength was carried out using different Data Mining techniques to predict CFRP confined concrete compressive strength taking into account the specimens' cross section: circular or rectangular. Based on the results obtained, CFRP confined concrete compressive strength can be accurately predicted for circular cross sections using SVM with five and six input parameters without spending too much time. The results for rectangular sections were not as good as those obtained for circular sections. It seems that the prediction can only be obtained with reasonable accuracy for certain values of the lateral confinement coefficient due to less efficiency of lateral confinement for rectangular cross sections.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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