Resistance of stud shear connectors in composite beams using profiled steel sheeting

In composite beam design, headed stud shear connectors are commonly used to transfer longitudinal shear forces across the steel-concrete interface. This paper describes the structural performance of shear connection in composite beams with profiled steel sheeting. An accurate and efficient nonlinear Finite Element (FE) model was developed to study the behavior of headed stud shear connectors welded through the deck. The concrete slab considered in this article uses profiled steel sheeting with ribs perpendicular to the longitudinal axis of the steel beam. The material nonlinearities were included in the FE model. The concrete was modeled considering a damaged plasticity model available in ABAQUS software. The results obtained from FE analysis were verified against experimental results. A parametric study was conducted to observe the effects of changing of both the stud position inside the rib of profiled steel sheeting and the concrete strength on the resistance of the stud shear connector. The shear resistance of stud connectors obtained from the FE analysis and many experimental push-out tests whose results are available in the literature were used as a database to compare with design shear resistance calculated using AISC-LRFD and Eurocode 4. It is found that the shear resistance of stud connectors, obtained from the design rules specified in these codes, in some cases is greatly underestimated, and in other cases significantly overestimated.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

COMPORTAMIENTO DE VIGAS DE GRAN PERALTO DE HORMIGÓN ARMADO CON ABERTURAS BAJO CARGAS ESTÁTICAS/BEHAVIOR OF REINFORCED CONCRETE DEEP BEAMS WITH OPENINGS UNDER STATIC LOADS

En este trabajo se realiza un estudio del comportamiento de las vigas de gran peralto de hormigón armado con aberturas bajo carga estática y con predominio de esfuerzos cortantes. Para la modelación numérica se utiliza el ABAQUS, para el estudio del comportamiento de estas estructuras se realiza la simulación numérica del ensayo de vigas de gran peralto con aberturas en combinación con ensayos experimentales existentes. La modelación de los materiales se considera en régimen no lineal, para el hormigón se utiliza el Modelo de Daño Plástico y para el acero se emplea un modelo trilineal con criterio de rotura de Von Mises. A partir de la adecuada calibración y validación de las consideraciones del modelo, se procede al estudio de la influencia de factores físico-mecánicos y del refuerzo en este tipo de estructuras, donde principalmente se estudia la influencia de la posición, forma y dimensiones de las aberturas, la cuantía de los diferentes tipos de refuerzos y su relación directa en el comportamiento estructural que puede determinar los posibles tipos de falla a cortante en estas vigas

ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO DE VIGAS CONTINUAS DE GRAN PERALTO DE HORMIGÓN ARMADO MEDIANTE MODELACIÓN NUMÉRICA

Esta investigación está dedicada al estudio del comportamiento de las vigas continuas de gran peralto de hormigón armado bajo carga estática con predominio del cortante. El método que se utilizó para estudiar el comportamiento de este tipo de estructuras fue la simulación numérica a partir del software de propósitos generales ABAQUS en combinación con ensayos experimentales existentes internacionalmente. En la modelación se considera un modelo bilineal con criterio de rotura de Von Mises para el acero y un Modelo de Daño Plástico basado en la mecánica del daño para el hormigón. Por otro lado se plantean las bases metodológicas para la simulación del ensayo de vigas continuas de gran peralto, garantizando la calibración y validación físico-matemática de los modelos. Al aplicar la simulación numérica se obtuvo una adecuada correspondencia entre la respuesta obtenida de la probeta virtual y la respuesta físico-mecánica del ensayo experimental de referencia

MODELACIÓN NUMÉRICA DEL COMPORTAMIENTO DE UNIONES ATORNILLADAS EN ANGULARES DE ACERO CONFORMADOS EN FRÍO BAJO CARGAS DE TRACCIÓN NUMERICAL MODELING OF THE BEHAVIOR OF BOLTED CONECTION IN ANGULAR PROFILES OF COLD CONFORMED STEEL UNDER TRACTION LOAD

En el presente trabajo se realiza un estudio del comportamiento de las uniones atornilladas en angulares de acero conformados en frio bajo cargas de tracción, mediante la modelación numérica. Los modelos desarrollados están basados en ensayos experimentales llevados a cabo por de Paula (2006), teniendo como objetivo la obtención de la influencia del efecto que ejerce la distancia del borde del perfil hasta el primer tornillo en la dirección de la solicitación sobre la carga de ruptura de la sección neta en perfiles con dos o más tornillos por sección. Para el estudio de dichos elementos estructurales se utilizó la herramienta computacional ABAQUS/CAE (versión 6.14-5) ejemplificando la modelación de la geometría, las condiciones de borde y todo el proceso de calibración y validación. Los principales resultados muestran una simulación numérica que reproduce adecuadamente el comportamiento realista de la unión atornillada, los valores de distancias mínimas están en contradicción con lo especificado en las principales normas internacionales y la eficiencia de la unión (capacidad de carga) se incrementa al emplear una fila de conectores en lugar de dos, manteniendo constante el área de los tornillos expuesta al cortant

Study of the influence of the compressive strength of the concrete on the behavior of stud shear connectors by using numerical simulation and experimental testing

En el presente trabajo se aborda la influencia de la resistencia a la compresión del hormigón en el comportamiento de conectadores tipo perno en estructuras mixtas hormigón - acero sometidas a flexión bajo carga estética. La investigación se desarrolla a partir de la simulación numérica del ensayo push out en sección viga-losa maciza de hormigón. Se considera la no linealidad de los materiales, adoptando en primer lugar un modelo plástico perfecto para ambos (acero y hormigón) y en segundo lugar un modelo de daño plástico para el hormigón. La modelación numérica del ensayo experimental de push out se ejecuta mediante el empleo del código ABAQUS. Se realizan recomendaciones metodológicas acerca de cómo tratar desde el punto de vista de moderación la interacción perno-hormigón. Se observa muy buena correspondencia de los resultados obtenidos por la vía numérica con las observaciones experimentales.Postprint (published version

MODELACIÓN NUMÉRICA DE MÉNSULAS DE HORMIGÓN ARMADO UTILIZANDO ESTUDIOS EXPERIMENTALES COMO PATRONES DE CALIBRACIÓN

En este trabajo se realizó la modelación  numérica de ménsulas de hormigón armado empleando el programa computacional ABAQUS(Versión 6.13.1), el cual es un valioso programa de propósito general que se encuentra sustentado en el Método de los Elementos Finitos (MEF).Para la modelación de los materiales en el caso del acero se utilizó un modelo bilineal con criterio de rotura de von Mises y un modelo de daño plástico para el hormigón. Sedefinieron las condiciones de borde e interface entre los cuerpos que componen el modelo, además de todo el proceso de calibración, vinculado a la selección del tipo de elemento finito y la densidad de malla óptima, acorde con un adecuado costo computacional. Para la validación de la simulaciónse compararon los resultados numéricos con el ensayo experimental de referencia obteniendo buena correspondencia y se aprecian los fenómenos tenso-deformacionales que se producen en el interior de la estructura imposibles de observar en el ensayo experimental

AHORRO DE ENERGÍA EN EL RIEGO POR GRAVEDAD CON EL USO DEL VERTEDOR TRAPECIAL / ENERGY SAVING IN GRAVITY IRRIGATION WITH THE USE OF THE TRAPEZOIDAL SPILLWAY

El conocimiento del caudal de agua que pasa por una conducción abierta es requisito indispensable para el manejo del recurso hídrico en el riego por gravedad. Este propósito se consigue a través de la hidrometría, la cual trata dos aspectos fundamentales: el conocimiento del volumen de agua disponible en la fuente y la eficiencia de distribución. Con el objetivo de ahorrar energía en el riego por gravedad mediante el uso del vertedor trapecial, se desarrolló una investigación en la aldea El Rancho, municipio San Agustín Acasaguastlán, Departamento del Progreso, Guatemala; donde se instaló un vertedor Cipolleti en un canal de riego ubicado en esa localidad. Los resultados alcanzados demostraron que, la utilización de un vertedor Cipolleti con ancho de base de 0,40 m permite el control de un caudal de 23,9 a 31,7 L s-1, el riego de un área promedio de 232 ha; así como el ahorro de 561,7 kWh y 168,5 dólares en cada riego por concepto de evitarse el pago correspondiente al costo de la energía eléctrica consumida

Simulación numérica del ensayo push-out para conectadores tipo perno de estructuras mixtas en sección viga-losa con lámina nervada

En este trabajo se realiza la simulación virtual del ensayo push-out empleando conectadores tipo perno, a diferencia de otros trabajos realizados en losa maciza [Bonilla et al. (2007a), (2007b), (2007c)], en este caso se aborda la tipología viga-losa en presencia de lámina nervada (steel deck). Para ello se utiliza el programa computacional ABAQUS, el cual está basado en el Método de Elementos Finitos (MEF). En la simulación del omportamiento de los materiales se ha empleado: un modelo de daño plástico para el hormigón y uno bilineal para el acero. Se plantean los aspectos metodológicos para enfrentar la simulación del ensayo de conectadores en la tipología analizada. Finalmente se valida todo el proceso de modelación utilizando probetas con condicionantes diferentes a las existentes en el modelo inicial. En todos los casos se obtiene muy buena correspondencia entre modelación y experimentación, en cuanto a la capacidad resistente última de la conexión, con errores que no superan el 3%.Postprint (published version

Reducing the environmental impact of surgery on a global scale: systematic review and co-prioritization with healthcare workers in 132 countries

Abstract Background Healthcare cannot achieve net-zero carbon without addressing operating theatres. The aim of this study was to prioritize feasible interventions to reduce the environmental impact of operating theatres. Methods This study adopted a four-phase Delphi consensus co-prioritization methodology. In phase 1, a systematic review of published interventions and global consultation of perioperative healthcare professionals were used to longlist interventions. In phase 2, iterative thematic analysis consolidated comparable interventions into a shortlist. In phase 3, the shortlist was co-prioritized based on patient and clinician views on acceptability, feasibility, and safety. In phase 4, ranked lists of interventions were presented by their relevance to high-income countries and low–middle-income countries. Results In phase 1, 43 interventions were identified, which had low uptake in practice according to 3042 professionals globally. In phase 2, a shortlist of 15 intervention domains was generated. In phase 3, interventions were deemed acceptable for more than 90 per cent of patients except for reducing general anaesthesia (84 per cent) and re-sterilization of ‘single-use’ consumables (86 per cent). In phase 4, the top three shortlisted interventions for high-income countries were: introducing recycling; reducing use of anaesthetic gases; and appropriate clinical waste processing. In phase 4, the top three shortlisted interventions for low–middle-income countries were: introducing reusable surgical devices; reducing use of consumables; and reducing the use of general anaesthesia. Conclusion This is a step toward environmentally sustainable operating environments with actionable interventions applicable to both high– and low–middle–income countries

Numerical analysis of curved steel plate girders subjected to patch loading

Curved steel plate girders are often utilized in bridges built in congested urban areas, where intricate plan alignments are required. Their performance and design is, however, more complex than that of equivalent straight girders, especially regarding concentrated forces: while AASHTO adopts a simplified and empirical approach for the design of curved steel girders, the Eurocode for plated structures EN 1993-1-5 does not address the patch loading design of steel plate girders curved in plan, being only applicable to straight girders. Therefore, it is necessary to carry out further research in order to achieve a better understanding of the behavior of curved steel plate girders so that suitable design approaches accounting for the specific response of these structures can be developed. This paper presents a comprehensive numerical study on curved steel plate I-girders subjected to patch loading, considering material and geometric nonlinearities as well as initial imperfections. The numerical models are developed by means of the advanced finite element software ABAQUS and validated against experimental tests available in the literature. The numerical results demonstrate that the elastic critical buckling loads increase with increasing span-to-plan radii, which can be conservatively estimated using the EN 1993-1-5 provisions for straight steel girders, and that the ultimate patch loading resistance decreases with the radius of curvature. Based on this, practical recommendations are proposed to extend the applicability of the design provisions prescribed in the next version of EN 1993-1-5 for straight steel I-girders to the case of curved steel I-girders.Peer ReviewedPostprint (author's final draft