Conventional researches on the behavior of fiber-reinforced and unreinforced soils often investigated the failure point. In this study, a concept is proposed in the comparison of the fiber-reinforced with unreinforced sand, by estimating the strength and strength ratio at different levels of strain. A comprehensive program of laboratory drained triaxial compression test was performed on compacted sand specimens, with and without date palm fiber. The fiber inclusion used in triaxial test specimens was form 0.25%-1.0% of the sand dry weight. The effect of the fiber inclusion and confining pressure at 0.5%, 1.0%, 1.5%, 3.0%, 6.0%, 9.0%, 12%, and 15% of the imposed strain levels on the specimen were considered and described. The results showed that, the trend and magnitude of the strength ratio is different for various strain levels. It also implies that, using failure strength from peak point or the strength corresponding to the axial strain of approximately 15% for evaluating the enhancement of strength or strength ratio, due to the reinforcement, may cause hazard and uncertainty in practical design. Therefore, it is necessary to consider the strength of fiber-reinforced specimen at the imposed strain level, compared to the unreinforced specimen.
Hussain, Muzamal;Naeem, Muhammad Nawaz;Tounsi, Abdelouahed;Taj, Muhammad
Advances in nano research
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v.7
no.6
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pp.431-442
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2019
Vibration analysis of carbon nanotubes (CNTs) is very essential field owing to their many promising applications in tiny instruments. In current study, the Eringen's nonlocal elasticity theory with clamped-clamped and clamped-free end conditions is utilized for the vibration analysis of armchair and zigzag SWCNTs. The Fourier method is utilized to solve the ordinary differential equation. The motion equation for this system is developed using a novel wave propagation method. Complex exponential functions have been used and the axial model depends on BCs that has been described at the edges of CNTs. The behavior of different nonlocal parameters is considered to find the vibrational frequency of SWCNTs. It is exhibited that the effect of frequencies against aspect ratio by varying the bending rigidity. It has been investigated that by increasing the nonlocal parameter decreases the frequencies and on increasing the aspect ratio increases the frequencies for both the tubes. To generate the fundamental natural frequencies of SWCNTs, computer software MATLAB engaged. The numerical results are validated with existing open text. Since the percentage of error is negligible, the model has been concluded as valid.
A combination of a gravity wall and an anchor beam is widely used to support the high soil deposit on rock mass. In this study, two groups of shaking table test were performed to investigate the responses of such combined retaining structure, where the rock masses were shaped with a flat surface and a curved surface, respectively. Meanwhile, the dynamic numerical analysis was carried out for a comparison or an extensive study. The results were studied and compared between the combined retaining structures with different shaped rock masses with regard to the acceleration response, the earth pressure response, and the axial anchor force. The acceleration response is not significantly influenced by the surface shape of rock mass. The earth pressure response on the combined retaining structure with a flat rock surface is more intensive than the one with a curved rock surface. The anchor force is significantly enlarged by seismic excitation with a main earthquake-induced increment at the first intensive pulse of Wenchuan motion. The value of anchor force in the combined retaining structure with a flat rock surface is generally larger than the one with a curved rock surface. Generally, the combined retaining structure with a curved rock surface presents a better seismic performance.
This paper presents the experimental results of flexural and compression steel members strengthened with carbon fiber reinforced polymers (CFRP) sheets. In the flexural test, the five specimens were fabricated and the test parameters were the number of CFRP ply and the ratio of partial-length bonded CFRP sheets of specimen. The CFRP sheet strengthened steel beam had failure mode: CFRP sheet rupture at the mid span of steel beams. A maximum increase of 11.3% was achieved depending on the number of CFRP sheet ply and the length of CFRP sheet. In the compression test, the nine specimens were fabricated and the main parameters were: width-thickness ratio (b/t), the number of CFRP ply, and the length of the specimen. From the tests, for short columns it was observed that two sides would typically buckle outward and the other two sides would buckle inward. Also, for long columns, overall buckling was observed. A maximum increase of 57% was achieved in axial-load capacity when 3 layers of CFRP were used to wrap HSS columns of b/t = 60 transversely.
Steel plate shear walls (SPSWs) have been shown to be efficient lateral force-resisting systems, which are increasingly used in new and retrofit construction. These structural systems are designed with either stiffened and stocky or unstiffened and slender web plates based on disparate structural and economical considerations. Based on some limited reported studies, on the other hand, employment of low yield point (LYP) steel infill plates with extremely low yield strength, and high ductility as well as elongation properties is found to facilitate the design and improve the structural behavior and seismic performance of the SPSW systems. On this basis, this paper reports system-level investigations on the seismic response assessment of multi-story SPSW frames under the action of earthquake ground motions. The effectiveness of the strip model in representing the behaviors of SPSWs with different buckling and yielding properties is primarily verified. Subsequently, the structural and seismic performances of several code-designed and retrofitted SPSW frames with conventional and LYP steel infill plates are investigated through detailed modal and nonlinear time-history analyses. Evaluation of various seismic response parameters including drift, acceleration, base shear and moment, column axial load, and web-plate ductility demands, demonstrates the capabilities of SPSW systems in improving the seismic performance of structures and reveals various advantages of use of LYP steel material in seismic design and retrofit of SPSW systems, in particular, application of LYP steel infill plates of double thickness in seismic retrofit of conventional steel and code-designed SPSW frames.
Afshin, Hassan;Shirazi, Mohammad R. Nouri;Abedi, Karim
Steel and Composite Structures
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v.30
no.3
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pp.231-251
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2019
In the present study, a numerical and experimental investigation has been carried out on the seismic behavior of RC columns of a bridge which damaged under corrosive environments and retrofitted by various techniques including combined application of CFRP sheets and steel profiles. A novel hybrid retrofitting procedure, including the application of inner steel profiles and outer peripheral CFRP sheets, has been proposed for strengthening purpose. Seven large-scale RC columns of a Girder Bridge have been tested in the laboratory under the influence of simultaneous application of constant axial load and the lateral cyclic displacements. Having verified the finite element modeling, using ABAQUS software, the effects of important parameters such as the corrosion percentage of steel rebars and the number of CFRP layers have been evaluated. Based on the results, retrofitting of RC columns of the bridge with the proposed technique was effective in improving some measures of structural performance such as lateral strength degradation and higher energy absorption capability. However, the displacement ductility was not considerably improved whereas the elastic stiffness of the specimens has been increased.
Bafti, Farzad Ghaderi;Mortezaei, Alireza;Kheyroddin, Ali
Structural Engineering and Mechanics
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v.69
no.6
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pp.651-665
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2019
Past earthquakes have shown that appropriately designed and detailed buildings with shear walls have great performance such a way that a considerable portion of inelastic energy dissipation occurs in these structural elements. A plastic hinge is fundamentally an energy diminishing means which decrease seismic input energy through the inelastic deformation. Plastic hinge development in a RC shear wall in the areas which have plastic behavior depends on the ground motions characteristics as well as shear wall details. One of the most generally used forms of structural walls is flanged RC wall. Because of the flanges, these types of shear walls have large in-plane and out-of-plane stiffness and develop high shear stresses. Hence, the purpose of this paper is to evaluate the main characteristics of these structural components and provide a more comprehensive expression of plastic hinge length in the application of performance-based seismic design method and promote the development of seismic design codes for shear walls. In this regard, the effects of axial load level, wall height, wall web and flange length, as well as various features of earthquakes, are examined numerically by finite element methods and the outcomes are compared with consistent experimental data. Based on the results, a new expression is developed which can be utilized to determine the length of plastic hinge area in the flanged RC shear walls.
Fatehi, Mohammad Reza;Ghanbarzadeh, Afshin;Moradi, Shapour;Hajnayeb, Ali
Structural Engineering and Mechanics
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v.68
no.5
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pp.549-561
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2018
Sobol method is applied as a powerful variance decomposition technique in the field of global sensitivity analysis (GSA). The paper is devoted to increase convergence speed of the extracted Sobol indices using a new proposed sampling technique called genetic based Latine hypercube sampling (GBLHS). This technique is indeed an improved version of restricted Latine hypercube sampling (LHS) and the optimization algorithm is inspired from genetic algorithm in a new approach. The new approach is based on the optimization of minimax value of LHS arrays using manipulation of array indices as chromosomes in genetic algorithm. The improved Sobol method is implemented to perform factor prioritization and fixing of an uncertain comprehensive high speed rotor-bearing system. The finite element method is employed for rotor-bearing modeling by considering Eshleman-Eubanks assumption and interaction of axial force on the rotor whirling behavior. The performance of the GBLHS technique are compared with the Monte Carlo Simulation (MCS), LHS and Optimized LHS (Minimax. criteria). Comparison of the GBLHS with other techniques demonstrates its capability for increasing convergence speed of the sensitivity indices and improving computational time of the GSA.
This paper describes the design of a new interlocking masonry system, the production of designed interlocking units and mechanical properties of interlocked masonry assemblages with mortar. In this proposed system, units have horizontal and vertical locks to integrate the units to the wall and have a channel to enable the use of horizontal reinforcements in the wall. Using these units, unfilled, filled or reinforced walls can be constructed with or without mortar. In the production of the interlocking units, it was decided to use foamed concrete. 12 trial productions have been carried out at different mix proportions to obtain the optimum concrete mix. At the end of the mentioned productions, the units were produced with foam concrete which is selected as the most suitable in terms of compressive strength and specific gravity. Then, axial compression, diagonal tension and bed joint shear tests were carried out to determine the mechanical properties of the interlocked masonry assemblages with mortar. Results from the tests showed that interlocks designed to strengthen the system against shear stresses by creating discontinuity throughout the joints have been successful to achieve their aim. Obtained data will enable structural analysis of walls to be constructed with these new units.
Behavior of RC beam-column joint is very complex as the composite material behaves differently in elastic and inelastic range. The approaches generally used for predicting joint shear strength are either based on theoretical, strut-and-tie or empirical methods. These approaches are incapable of predicting the accurate response of the joint for entire range of loading. In the present study a new generalized RC beam-column joint shear strength model based on hybrid approach i.e. combined strut-and-tie and empirical approach has been proposed. The contribution of governing parameters affecting the joint shear strength under compression has been derived from compressive strut approach whereas; the governing parameters active under tension has been extracted from empirical approach. The proposed model is applicable for various conditions such as, joints reinforced either with or without shear reinforcement, joints with wide beam or wide column, joints with transverse beams and slab, joints reinforced with X-bars, different anchorage of beam bar, and column subjected to various axial loading conditions. The joint shear strength prediction of the proposed model has been compared with 435 experimental results and with eleven popular models from literature. In comparison to other eleven models the prediction of the proposed model is found closest to the experimental results. Moreover, from statistical analysis of the results, the proposed model has the least coefficient of variation. The proposed model is simple in application and can be effectively used by designers.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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