Potential applications of shape memory alloys in seismic retrofitting of exterior RC beam-column joints

Shape memory alloys (SMAs) have the ability to undergo large deformations with minimum residual strain and also the extraordinary ability to undergo reversible hysteretic shape change known as the shape memory effect. The shape memory effect of these alloys can be utilised to develop a convenient way of actively confine concrete sections to improve their shear strength, flexural ductility and ultimate strain. Most of the previous work on active confinement of concrete using SMA has been carried out on circular sections. In this study retrofitting strategies for active confinement of non-circular sections have been proposed. The proposed schemes presented in this paper are conceived with an aim to seismically retrofit beam-column joints in non-seismically designed reinforced concrete buildings. SMAs are complex materials and their material behaviour depends on number of parameters. Depending upon the alloying elements, SMAs exhibit different behaviour in different conditions and are highly sensitive to variation in temperature, phase in which it is used, loading pattern, strain rate and pre-strain conditions. Therefore, a detailed discussion on the behaviour of SMAs under different thermo-mechanical conditions is presented first.

Weathering tests of photocatalytic facade paints containing ZnO and TiO2.

The photocatalytic properties of self-cleaning acrylic paint containing TiO2 and ZnO were studied using Acid Orange 7 as a model compound. Paints were exposed to simulated weathering tests in a QUV panel. The initial photoactivity of the unweathered paints with ZnO was significantly higher. In the case of paints containing P25 the photocatalytic activity increases with weathering time, due to increasing destruction of the polymer resin and consequent exposure of the photocatalyst pigment to the Acid Orange 7 test solution. In contrast, in the case of paints containing ZnO, a decrease in photocatalytic activity is observed after weathering, due to the loss and/or photocorrosion of ZnO particles during the weathering process.

A technique for reducing strain concentrations in FRP wrapped concrete columns

Existing studies have shown conclusively that the measured fibre reinforced polymer (FRP) rupture strain in FRP wrapped concrete columns is usually significantly smaller than the rupture strain obtained from flat coupon tests. One of the main causes for this phenomenon is the existence of geometrical discontinuities at both ends of the FRP sheets. This study proposes a new strengthening method in which continuous FRP spiral wrapping is used to eliminate strain concentrations due to the geometrical discontinuities and thus increase the FRP rupture strain at column failure. The effect of the spiral angle of FRP on the FRP rupture strain in FRP wrapped specimens was experimentally investigated. The test results indicate that the spiral wrapping with a small angle with respect to the column circumference can significantly increase the strain efficiency of FRP and thus enhance the axial compression capacity of the strengthened cylinders.

Shape Memory Alloy Features for Seismic Retrofitting of External RC Beam-Column Joint

Shape memory alloys (SMAs) have the ability to undergo large deformations with minimum residual strain and also the extraordinary ability to undergo reversible hysteretic shape change known as the shape memory effect. The shape memory effect of these alloys can be utilised to develop a convenient way of actively confining concrete sections to improve their shear strength, flexural ductility and ultimate strain capacity. Most of the previous work on active confinement of concrete using SMA has been carried out on circular sections. In this study retrofitting strategies for active confinement of non-circular sections have been proposed. The proposed schemes presented in this paper are conceived with an aim to seismically retrofit a beam-column joint in non-seismically designed reinforced concrete buildings.

The complex material behaviour of SMAs depends on number of parameters. Depending upon the alloying elements, SMAs exhibit different behaviour in different conditions and are highly sensitive to variation in temperature, phase in which it is used, loading pattern, strain rate and pre-strain conditions. Therefore, a detailed discussion on the behaviour of SMAs under different thermo-mechanical conditions is presented first in this paper.

Repeatability and reliability of new air and water permeability tests for assessing the durability of high-performance concretes

This paper reports on the accuracy of new test methods developed to measure the air and water permeability of high-performance concretes (HPCs). Five representative HPC and one normal concrete (NC) mixtures were tested to estimate both repeatability and reliability of the proposed methods. Repeatability acceptance was adjudged using values of signal-noise ratio (SNR) and discrimination ratio (DR), and reliability was investigated by comparing against standard laboratory-based test methods (i.e., the RILEM gas permeability test and BS EN water penetration test). With SNR and DR values satisfying recommended criteria, it was concluded that test repeatability error has no significant influence on results. In addition, the research confirmed strong positive relationships between the proposed test methods and existing standard permeability assessment techniques. Based on these findings, the proposed test methods show strong potential to become recognized as international methods for determining the permeability of HPCs.

Blood: Tests used to assess the physiological and immunological properties of blood.

The properties of blood and the relative ease of access to which it can be retrieved make it an ideal source to gauge different aspects of homeostasis within an individual, form an accurate diagnosis, and formulate an appropriate treatment regime. Tests used to determine blood parameters such as the erythrocyte sedimentation rate, hemoglobin concentration, hematocrit, bleeding and clotting times, mean corpuscular hemoglobin, mean corpuscular hemoglobin concentration, mean cell volume, and determination of blood groups are routinely used clinically, and deviations outside the normal range can indicate a range of conditions such as anemia, pregnancy, dehydration, overhydration, infectious disease, cancer, thyroid disease, and autoimmune conditions, to mention a few. As these tests can be performed relatively inexpensively and do not require high levels of technical expertise, they are ideally suited for use in the teaching laboratory, enabling undergraduate students to link theory to practice. The practicals described here permit students to examine their own blood and that of their peers and compare these with clinically accepted normal ranges. At the end of the practicals, students are required to answer a number of questions about their findings and to link abnormal values to possible pathological conditions by answering a series of questions based on their findings.

Validity of model devices used to assess canine temperament in behavioral tests

Temperament tests are widely accepted as instruments for profiling behavioral variability in dogs, and they are applied in numerous areas of investigation (e.g. suitability for adoption or for breeding). During testing, to elicit a dog's reaction toward novel stimuli and predict its behavior in everyday life, model devices such as a child-like doll, or a fake dog, are often employed. However, the reliability of these devices to accurately stimulate dogs' reactions to children or dogs, is unknown and perhaps overestimated. This may be a particular concern in the case of aggressive behavior toward humans, a significant public health issue. The aim of this study was to: (1) evaluate the correlation between dogs' reactions to these devices, and owners' reports of their dog's aggression history (using the C-BARQ ??); (2) compare reactions toward the devices of dogs with and without histories of aggression. Subjects were selected among those visiting for behavioral consultation at the Veterinary Hospital of the University of Pennsylvania, and previously categorized as aggressive toward unfamiliar children, conspecifics, or as non-aggressive dogs (control). The test consisted of different components: an unfamiliar female tester approaching the dog; the presentation of a child-like doll, an ambiguous object, and a fake plastic dog. All tests were videotaped and durations of behaviors were later analyzed on the basis of a specified ethogram. Dogs' reactions were compared to C-BARQ scores, and interesting correlations emerged for 'dog-directed aggression/fear' (R = 0.48, P = 0.004), and 'stranger-directed aggression' (R = 0.58, P <0.001) factors. Dogs differed in their reactions toward the devices: the child-like doll and the fake dog elicited more social behaviors than the ambiguous object used as a control stimulus. Issues concerning the reliability of these tools to assess canine temperament are discussed. ?? 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

The value of tests in the diagnosis and management of glaucoma.

PURPOSE:

To assess the noneconomic value of tests used in the diagnosis and management of glaucoma, and explore the contexts and factors that determine such value.

DESIGN:

Perspective.

METHODS:

Selected articles from primary and secondary sources were reviewed and interpreted in the context of the authors' clinical and research experience, influenced by our perspectives on the tasks of reducing the global problem of irreversible blindness caused by glaucoma. The value of any test used in glaucoma is addressed by 3 questions regarding: its contexts, its kind of value, and its implicit or explicit benefits.

RESULTS:

Tonometry, slit-lamp gonioscopy, and optic disc evaluation remain the foundation of clinic-based case finding, whether in areas of more or less abundant resources. In resource-poor areas, there is urgency in identifying patients at risk for severe functional loss of vision; screening strategies have proven ineffective, and efforts are hindered by the inadequate allocation of support. In resource-abundant areas, the wider spectrum of glaucoma is addressed, with emphasis on early detection of structural changes of little functional consequence; these are increasingly the focus of new and expensive technologies whose clinical value has not been established in longitudinal and population-based studies. These contrasting realities in part reflect differences among the value ascribed, often implicitly, to the tests used in glaucoma.

CONCLUSIONS:

The value of any test is determined by 3 aspects: its context of usage; its comparative worth and to whom its benefit accrues; and how we define historically what we are testing. These multiple factors

Assessment of the impact speed and angle conditions for the EN1317 barrier tests

Roadside safety barriers designs are tested with passenger cars in Europe using standard EN1317 in which the impact angle for normal, high and very high containment level tests is 20°. In comparison to EN1317, the US standard MASH has higher impact angles for cars and pickups (25°) and different vehicle masses. Studies in Europe (RISER) and the US have shown values for the 90th percentile impact angle of 30°–34°. Thus, the limited evidence available suggests that the 20° angle applied in EN 1317 may be too low.
The first goal of this paper is to use the US NCHRP database (Project NCHRP 17–22) to assess the distribution of impact angle and collision speed in recent ROR accidents. Second, based on the findings of the statistical analysis and on analysis of impact angles and speeds in the literature, an LS-DYNA finite element analysis was carried out to evaluate the normal containment level of concrete barriers in non-standard collisions. The FE model was validated against a crash test of a portable concrete barrier carried out at the UK Transport Research Laboratory (TRL).
The accident data analysis for run-off road accidents indicates that a substantial proportion of accidents have an impact angle in excess of 20°. The baseline LS-DYNA model showed good comparison with experimental acceleration severity index (ASI) data and the parametric analysis indicates a very significant influence of impact angle on ASI. Accordingly, a review of European run-off road accidents and the configuration of EN 1317 should be performed.

Statistical Tests for Joint Analysis of Performance Measures

Recently there has been an increasing interest in the development of new methods using Pareto optimality to deal with multi-objective criteria (for example, accuracy and architectural complexity). Once one has learned a model based on their devised method, the problem is then how to compare it with the state of art. In machine learning, algorithms are typically evaluated by comparing their performance on different data sets by means of statistical tests. Unfortunately, the standard tests used for this purpose are not able to jointly consider performance measures. The aim of this paper is to resolve this issue by developing statistical procedures that are able to account for multiple competing measures at the same time. In particular, we develop two tests: a frequentist procedure based on the generalized likelihood-ratio test and a Bayesian procedure based on a multinomial-Dirichlet conjugate model. We further extend them by discovering conditional independences among measures to reduce the number of parameter of such models, as usually the number of studied cases is very reduced in such comparisons. Real data from a comparison among general purpose classifiers is used to show a practical application of our tests.

Arsénio em águas subterrâneas em Portugal

Da totalidade da água existente na Terra, somente 1% diz respeito à água subterrânea, recurso finito e essencial para a sobrevivência do Homem. A composição química das águas subterrâneas é influência não só pela actividade humana, mas também pelas características químicas do substrato geológico. As rochas e os sedimentos funcionam como meio de transporte e armazém desse tipo de águas e a presença de certos minerais pode originar a contaminação natural das águas subterrâneas em elementos prejudiciais para o Homem. Um desses elementos é o arsénio. Uma vez que a concentração máxima admitida de arsénio para água consumo humano diminuiu dos anteriores 50 mg.l-1 para os actuais 10 mg.l-1,a probabilidade de encontrar concentrações naturais em arsénio em águas subterrâneas acima desse limite aumentou. Este trabalho visa estudar e compreender, através de ensaios laboratoriais, a interacção água/rocha em termos químicos e a mobilidade/comportamento do arsénio em seis zonas de Portugal Continental com contextos geológicos diferentes (Vila Flor – Formação Filito-Quartzítica, Baião – granitos, Cacia – sedimentos do Cretácico, Mamodeiro – sedimentos do Neogénico, Escusa – calcários dolomíticos e Beja - gabros). Para o efeito, nas zonas de estudo mencionadas foram colhidas amostras de rocha ou sedimento e de água subterrânea que foram analisadas para 36 e 76 elementos, respectivamente. A componente mineralógica e as fases suporte do As foram estudadas recorrendo à análise por difracção de raios X, microssonda electrónica e à aplicação da extracção química selectiva sequencial. A mobilização do As foi avaliada através da realização de ensaios de coluna e de agitação com hidrocarbonetos derivados do petróleo. No primeiro ensaio, a circulação de diferentes soluções com diferentes velocidades lineares no interior de colunas de vidro cheias de rocha moída, avaliou a presença de As associado a fases hidrossolúveis e biodisponíveis. No segundo, a agitação de rocha moída com água e hidrocarbonetos derivados do petróleo pretendeu avaliar o comportamento do As quando um aquífero apresenta uma contaminação com aquele tipo de hidrocarbonetos.

Ecotoxicological tests using Chironomus riparius

Os sistemas aquáticos naturais podem estar sujeitos frequentemente a entrada de tóxicos, quer seja através da lixiviação dos campos agrícolas ou da descarga por parte de unidades industriais. Avaliar o impacto potencial destes contaminantes nos sistemas aquáticos é muito importante, porque pode promover consequências sérias no balanço ecológico dos ecossistemas. Os efeitos de níveis sub-letais destes tóxicos nas populações aquáticas são detectados, em muitos casos, somente após diversas gerações, dependendo da espécie e do contaminante. O comportamento animal é considerado como sendo a primeira linha de defesa perante estímulos ambientais, e pode ser uma representação de alterações fisiológicas no organismo, sendo portanto um indicador excelente de alterações ambientais. O desenvolvimento dos sistemas de aviso prévio que integram parâmetros comportamentais pode ajudar a prever mais rapidamente possíveis alterações ao nível das populações naturais, do que a utilização de testes ecotoxicológicos padrão com a mesma finalidade. O conhecimento acerca de possíveis implicações devido a alterações comportamentais, em organismos bentónicos e em populações do campo sujeitas a tóxicos, é ainda escasso. Sabendo isto, neste estudo pretendeu-se investigar como o comportamento de Chironomus riparius – usando um biomonitor em tempo real – e outros parâmetros tais como crescimento, emergência de adultos, bioacumulação e biomarcadores, são afectados pela exposição a imidacloprid e ao mercúrio, que foram seleccionados como contaminantes. Os resultados demonstraram que a exposição às concentrações sub-letais de imidacloprid afecta o crescimento e o comportamento dos quironomídeos e que estes organismos podem recuperar de uma exposição curta ao insecticida. O comportamento que corresponde à ventilação de C. riparius revelou-se como um parâmetro mais sensível do que a locomoção e do que as respostas bioquímicas, quando as larvas foram sujeitas ao imidacloprid. Larvas de C. riparius expostas a concentrações sub-letais de mercúrio apresentaram uma tendência de diminuição de actividade comportamental, em testes com concentrações crescentes do tóxico; o crescimento das larvas foi também prejudicado, e as taxas de emergência de adultos e o tempo de desenvolvimento apresentaram retardamento. Estes organismos podem bioacumular rapidamente o mercúrio em condições de não alimentação e apresentam uma lenta depuração deste metal. Estes efeitos podem, em último caso, conduzir a prováveis repercussões ao nível da população e das comunidades. As reduções em actividades comportamentais, mesmo em concentrações baixas, podem diminuir a quantidade de tempo gasta na procura de alimento, produzindo efeitos aos níveis morfo-fisiológicos, e assim afectar severamente o desempenho dos quironomídeos no ambiente. O uso destes factores comportamentais como um parâmetro ecotoxicológico sub-letal relevante ao nível da toxicologia aumentará a versatilidade dos testes, permitindo uma resposta comportamental mensurável e quantitativa ao nível do organismo, utilizando uma avaliação não destrutiva, e assim certificando que esta aproximação pode ser usada em testes ecotoxicológicos futuros.

Cyclic behaviour of RC elements with plain reinforcing bars

O comportamento cíclico das estruturas de betão armado é fortemente condicionado pelo mecanismo de aderência entre o betão e o aço. O escorregamento relativo entre os dois materiais, resultante da degradação progressiva da aderência em elementos solicitados por ações cíclicas, é uma causa frequente de danos graves e até do colapso de estruturas devido à ocorrência de sismos. Entre as estruturas existentes de betão armado que foram dimensionadas e construídas antes da entrada em vigor dos regulamentos sísmicos atuais, muitas foram construídas com armadura lisa, e portanto, possuem fracas propriedades de aderência. A informação disponível na literatura sobre o comportamento cíclico de elementos estruturais de betão armado com armadura lisa é reduzida e a influência das propriedades da aderência associadas a este tipo de armadura no comportamento cíclico das estruturas existentes não se encontra ainda devidamente estudada. O objectivo principal desta tese foi estudar a influência do escorregamento na resposta cíclica de elementos estruturais de betão armado com armadura lisa. Foram realizados ensaios cíclicos em elementos do tipo nó viga-pilar, construídos à escala real, representativos de ligações interiores em edifícios existentes sem pormenorização específica para resistir às ações sísmicas. Para comparação, foi realizado o ensaio de um nó construído com armadura nervurada. Foi ainda realizado o ensaio cíclico de uma viga de betão armado recolhida de uma estrutura antiga. Foram elaborados modelos numéricos não-lineares para simular a resposta dos elementos ensaiados, concentrando especial atenção no mecanismo do escorregamento. Os resultados obtidos no âmbito desta tese contribuem para o avanço do conhecimento sobre o comportamento cíclico de elementos estruturais de betão armado com armadura lisa. As análises numéricas realizadas comprovam a necessidade de incluir os efeitos do escorregamento na modelação numérica deste tipo de estruturas de forma a representar com rigor a sua resposta às ações cíclicas.

Characterisation of the cyclic behaviour of reinforced concrete elements with plain bars

Sismos recentes comprovam a elevada vulnerabilidade dos edifícios existentes de betão armado. A resposta das estruturas aos sismos é fortemente condicionada pelas características da aderência aço-betão, que exibe degradação das propriedades iniciais quando sujeitas a carregamentos cíclicos e alternados. Este fenómeno é ainda mais gravoso para elementos com armadura lisa, predominantes na maioria das estruturas construídas até à década de 70 nos países do sul da Europa. A prática corrente de conceção, dimensionamento e pormenorização das estruturas antigas leva a que tenham características de comportamento e níveis de segurança associados não compatíveis com as exigências atuais. Os estudos realizados sobre o comportamento cíclico de elementos estruturais de betão armado com armadura lisa são ainda insuficientes para a completa caracterização deste tipo de elementos. Esta tese visou a caraterização da relação tensão de aderência versus escorregamento para elementos estruturais com armadura lisa e o estudo da resposta cíclica de pilares e nós viga-pilar de betão armado com armadura lisa. Foram realizados dez séries de ensaios de arrancamento (nove monotónicos e um cíclico) em provetes com varões lisos. Os resultados destes ensaios permitiram propor novas expressões empíricas para a estimativa dos parâmetros usados num modelo disponível na literatura para representação da relação tensão de aderência versus escorregamento. É ainda proposto um novo modelo monotónico para a relação tensão de aderência versus escorregamento que representa melhor a resposta após a resistência máxima de aderência. Uma campanha de ensaios unidirecionais em pilares e nós viga-pilar foi também realizada com o objetivo principal de caracterizar o comportamento cíclico deste tipo de elementos. No total foram realizados oito ensaios em pilares, sete ensaios em nós viga-pilar interiores e seis ensaios em nós viga-pilar exteriores representativos de estruturas antigas de betão armado com armadura lisa. Os resultados experimentais permitiram avaliar a influência do escorregamento e estudar o mecanismo de corte em nós e a evolução dos danos para elementos com armadura lisa. Com base nos resultados experimentais foi proposta uma adaptação na expressão do Eurocódigo 8-3 para o cálculo da capacidade última de rotação de elementos com armadura lisa. Foi também desenvolvido um estudo paramétrico, com diferentes estratégias de modelação não linear, para a simulação da resposta de pilares considerando o escorregamento da armadura lisa. Por último, foi proposto um novo modelo simplificado trilinear para o aço que contempla o efeito do escorregamento da armadura lisa.