Cancer is a disease with poor response rates on available treatments. Problems with resistance and intolerance against cancer drugs are major reasons for failure of the drugs. The need to discover new cancer drugs is important. In this thesis screening of new cancer drugs and evaluation of their mechanism of action are discussed. The aim of the thesis was to find new compounds active against neuroendocrine tumors (NETs). In paper I, we screened 1280 substances on two bronchial carcinoid cell lines and one pancreatic carcinoid cell line. Eleven of these compounds were found to have antitumor activity at low concentrations. The most active agents were brefeldin A, emetine, bortezomib and idarubicin, having IC50 values (the concentration of the drug where > 50% of the cells die) < 1μM. In addition, sanguinarine, Bay11-7085, mitoxantrone, doxorubicin, β-lapachone, NSC 95397 and CGP- 74514A were active with IC50 values < 10 μM.  In paper II, additional studies have been undertaken to investigate the combination effect of the most active drugs with conventional cytotoxic drugs used in clinical practice. If synergistic or additive effects are found, drugs with different mechanism of action and toxicity profiles may be combined, making it possible to reduce the toxic effects yet maintaining the antitumor activity. In paper III, studies were undertaken to find the mechanistic action, apoptosis or necrosis, of the drugs NSC 95397, brefeldin A, bortezomib and sanguinarine in NETs. All four drugs were shown to induce caspase-3 activity and nuclear fragmentation/condensation in the neuroendocrine tumor cell lines, indicating that their antitumor activity was induction of apoptosis. In paper IV, the mechanism of action was studied for CGP-74514A and emetine. Both drugs worked by induction of apoptosis. In addition, their cytotoxic activity was studied in a three-dimensional model, the in vitro hollow fiber model. The Hollow Fiber model permits more realistic simulation of in vivo drug effects in a controlled system providing data that more accurately reflects biological responses. Our results showed that the hollow fiber model may be suitable for studies of new drugs in the neuroendocrine tumor cell lines. / Title corrected from: Analyses of Dos-Response and Mechanistic Action of Different Anti-Cancer Drugs for Neuroendocrine Tumor Cell Lines

1.   Sammanfattning Introduktion: Det finns idag flera allvarliga infektioner som har utmanande farmakologisk behandling, där tuberkulos är en av dem. Patogenerna som orsakar tuberkulos är svåra att behandla på grund av deras resistensmekanism, vilket gör att antibiotika inte fungerar lika effektivt längre som de gjorde tidigare. Ett sätt att studera nya antibiotika är att använda hollow fiber modellen. Hollow fiber modellen är en metod som utnyttjar en kassett med semipermeabla filter som tillåter att antibiotikumet fluktuerar i systemet, vilket ska efterlikna människokroppens plasmakoncentration. Detta är ett mer anpassat system jämfört med konventionella in vitro studier som undersöker konstanta koncentrationer i plasma, för att hollow fiber modellen visar effekten vid fluktuerande koncentrationer. Syfte: Syftet med studien var att hitta tillgänglig information om hollow fiber systemet, vilka studier som har gjorts och hur man kan modifiera systemets egenskaper, som pumphastigheter och antal flaskor, för att efterlikna farmakokinetiken i kroppen på ett optimalt sätt. Metod: Studien är en litteraturöversikt som använt sig av Pubmed och Web of Science Core Collection för att samla in vetenskapliga artiklar. Ett urvalssystem har använts för att samla in artiklar som är relevanta till syftet och sökord som använts var ”hollow fiber”, ”HFS”, ”in vitro” och ”tuberculosis”. Inklusionskriterier var artiklar på engelska och maximalt fem år gamla och exklusionskriterier var studier som inte använde sig av hollow fiber systemet för att studera bakterier som patogener. Förutom insamling av data från vetenskapliga artiklar utfördes en intervju med två experimentalister inom området hollow fiber infektionsmodellen. Resultat och diskussion: Baserat på studierna används hollow fiber modellen för att undersöka 1) läkemedelskombinationer, 2) bakterieresistens och 3) hur PD beror på PK-parametrar. Parametrar som behövs vid studien är Cmax, Cmin, tmax, halveringstid, clearance och AUC (farmakokinetiska), som resulterar i TTP, CFU, MIC, EC50 och Emax (farmakodynamiska). Beroende på typ av läkemedel anpassas de olika farmakokinetiska modellerna till systemet och därför krävs ibland en kombination av pumpar och flödeshastigheter, speciellt om flera läkemedel ska testas eller ifall läkemedlet följer mer komplex farmakokinetisk distribution och elimination än one-compartment kinetik. Systemet kan även modifieras så att den kan efterlikna absorptionsfasen ifall läkemedlet ska konstrueras till en peroral administrering (tablett, kapsel, oral lösning).  Slutsats: Hollow fiber systemet har använts för att undersöka antibiotikas bakteriedödande effekt. Olika farmakokinetiska modeller kan anpassas till systemet för att efterlikna den avdödande effekten i kroppen, genom att ändra antal flaskor, pumpar och flödeshastigheterna i pumpinställningarna.

[EN] Chronic pain disease has 35-50% of prevalence worldwide. When drugs stop working, spinal cord stimulation (SCS) therapy is a non-drug alternative treatment for several conditions of chronic pain, such as neuropathic pain. In the last 40 years, SCS computational modeling has been the key tool to analyze and understand the effect of the stimulation parameters on neural response. However, the lack of realistic models limits the model-based predictions accuracy for SCS therapy optimization concerning the stimulation parameters management and the development of clinical applications. This thesis presents three improvements in SCS modeling from cellular to organic levels: · Cellular level: a human A -beta sensory myelinated nerve fiber model is shown. The model simulates the action potential creation and propagation of human sensory fibers produced by electrical stimulation. Moreover, to consider the current losses produced at the internodal compartments, a realistic myelin model is included. · Organic level: two spinal cord volume conductor models are presented. The first one is a generalized SCS model, which is based on in vivo 3T high-resolution magnetic resonance images from the human spinal cord, solving then one of the main limitations of previous SCS models, which is the inclusion of cadaveric measurements. The second one is a 3D patient-specific SCS model, which includes the entire spinal cord geometry variation of three different vertebral levels (T8, T9, and T10) from patients undergoing SCS treatment. This novel approach is validated clinically, showing that patient-specific modeling improves model-based predictions accuracy compared to generalized SCS models. In addition to this, this thesis presents three studies related to SCS therapy by using the three computational models developed previously: - Role of stimulation frequency: it is performed using the human A-beta sensory myelinated nerve fiber model. The outcome of this study showed that frequency could have a significant influence on the reduction or increase of the neuron activity, participating thus in the selection of the targeted neural elements in SCS therapy, in tonic stimulation. - Effect of electrode polarity: using the 3D generalized SCS model, the effect of the most used and known polarities (bipolar, guarded cathode, and dual-guarded cathode) is shown. The results showed that, unlike guarded cathode, dual-guarded cathode maximized the activating area and depth in dorsal columns, also increasing the probability of activating dorsal roots fibers. - Clinical applications: the pre-implantation selection of the electrode polarity was performed with the 3D patient-specific model. The findings showed that this clinical application could determine the electrode configurations that best overlapped paresthesia coverage to the painful dermatomes of the patient before the SCS device implant. On the other hand, the effect of offset electrodes was also investigated. In this case, the results revealed that staggered offset placement canceled the left- or right-activation displacement in the dorsal columns, suggesting that offset electrodes placement should be avoided in tonic stimulation. / [ES] El dolor crónico es una enfermedad que tiene una prevalencia de entre el 35% y el 50% de la población mundial. Cuando los fármacos dejan de hacer efecto, la terapia de estimulación de médula espinal (EME) es una alternativa no farmacológica que se usa para el tratamiento de diversas condiciones de dolor crónico, como el dolor neuropático. En los últimos 40 años, el modelado computacional de la EME ha sido la herramienta clave para analizar y entender el efecto de los parámetros de estimulación eléctrica en la respuesta neuronal. Sin embargo, la falta de modelos realistas limita la precisión de las predicciones de los modelos para la optimización de la terapia de EME, en referencia a la programación de los parámetros de estimulación y el desarrollo de aplicaciones clínicas. Esta tesis presenta tres mejoras en el modelado computacional de la terapia de EME, desde el nivel celular hasta el nivel orgánico: · Nivel celular: se presenta un modelo de fibra mielínica A-beta sensitiva humana. El modelo simula la creación y propagación del potencial de acción de fibras humanas sensitivas que se produce bajo el efecto de un estímulo eléctrico. Además, con el fin de considerar las pérdidas de corriente producidas en los compartimentos internodales, la mielina se modeliza de forma realista. · Nivel orgánico: se presentan dos modelos de conductor volumétrico de médula espinal. El primero se trata de un modelo de EME generalizado, el cual está basado en imágenes de resonancia magnética de 3T de alta resolución de médula espinal humana obtenidas in vivo. Esta propuesta resuelve una de las principales limitaciones presente en modelos de EME anteriores, que es la inclusión de medidas geométricas obtenidas de cadáveres. El segundo modelo es un modelo tridimensional personalizado al paciente, el cual incluye la variación de la geometría de la médula espinal en tres niveles vertebrales diferentes (T8, T9 y T10) a partir de pacientes sometidos al tratamiento de EME. Esta novedosa propuesta es validada clínicamente, mostrando además que el modelado computacional personalizado mejora la precisión de las predicciones del modelo en comparación a un modelo generalizado. Además, esta tesis presenta tres estudios relacionados con la terapia de EME usando los tres modelos desarrollados previamente: - El papel de la frecuencia de estimulación: se realiza mediante el uso del modelo de fibra mielínica A -beta sensitiva humana. Los resultados de este estudio muestran que la frecuencia podría tener una influencia significante en la reducción o aumento de la actividad de la neurona, participando de este modo en la selección de los elementos neurales objetivo en la terapia de EME, en estimulación tónica. - Efecto de la polaridad del electrodo: usando el modelo 3D generalizado de EME, se muestra el efecto de las polaridades más conocidas y usadas: bipolar, cátodo guardado y doble-cátodo guardado. Los resultados muestran que, a diferencia del cátodo guardado, la polaridad de doble-cátodo guardado maximiza el área y profundidad de activación en los cordones posteriores, aumentando también la probabilidad de activar las fibras de las raíces dorsales. - Aplicaciones clínicas: usando el modelo 3D personalizado al paciente, se ha realizado la selección pre-implante de la polaridad del electrodo. Los resultados muestran que esta aplicación clínica podría determinar las configuraciones de electrodos que mejor solapan la cobertura de parestesia con los dermatomas dolorosos del paciente antes del implante del dispositivo de EME. Por otro lado, también se ha estudiado el efecto de la posición escalonada de los electrodos en el paciente. En este caso, los resultados revelan que el posicionamiento escalonado cancela el desplazamiento izquierdo o derecho de la activación neuronal en los cordones posteriores, sugiriendo así que el posicionamiento escalonado debería evitarse cuando se aplica la estimu / [CAT] El dolor crònic es una enfermetat amb una prevalència d'entre el 35% i el 50% de la població mundial. Quan els fàrmacs deixen de fer efecte, la teràpia d'estimulació de mèdul·la espinal (EME) és una alternativa no farmacològica que s'usa per al tractament de diverses condicions de dolor crònic, com el dolor neuropàtic. En els últims 40 anys, el modelatge computacional de l'EME ha sigut la ferramenta clau per a analitzar i entendre l'efecte dels paràmetres d'estimulació elèctrica en la resposta neuronal. No obstant això, la falta de models realistes limita la precisió de les prediccions dels models per a l'optimizació de la teràpia d'EME, en referència a la programació dels paràmetres d'estimulació i el desenvolupament d'aplicacions clíniques. Esta tesi presenta tres millores en el modelatge computacional de la teràpia d'EME, des del nivell cel·lular fins al nivell orgànic: · Nivell cel·lular: es presenta un model de fibra mielínica A-beta sensitiva humana. El model simula la creació i propagació del potencial d'acció de fibres humanes sensitives que es produeix baix l'efecte d'un estímul elèctric. A més a més, amb la finalitat de considerar les pèrdues de corrent produïdes als compartiments internodals, la mielina es modela de forma realista. · Nivell orgànic: es presenten dos models de conductor volumètric de mèdul·la espinal. El primer es tracta d'un model d'EME generalitzat, el qual es basa en imatges de ressonància magnètica de 3T d'alta resolució de mèdul·la espinal humana obtingudes in vivo. Esta proposta resol una de les principals limitacions present en models d'EME anteriors, que és la inclusió de mesures geomètriques obtingudes de cadàvers. El segon model és un model tridimensional personalitzat al pacient, el qual inclou la variació de la geometria de la mèdul·la espinal en tres nivells vertebrals diferentes (T8, T9 i T10) a partir de pacients sotmesos al tractament d'EME. Aquesta innovadora proposta és validada clínicament, demostrant també que el modelatge computacional personalitzat millora la precisió de les prediccions del model en comparació a un model generalitzat. A més, esta tesi presenta tres estudis relacionats amb la teràpia d'EME utilitzant els tres models desenvolupats prèviament: - El paper de la freqüència d'estimulació: es realitza mitjançant l'ús del model de fibra mielínica A-beta sensitiva humana. Els resultats d'este estudi mostren que la freqüència podria tindre una influència significant en la reducció o augment de l'activitat de la neurona, participant així en la selecció dels elements neurals objectiu en la teràpia d'EME, en estimulació tònica. - Efecte de la polaritat de l'elèctrode: usant el model 3D generalitzat d'EME, es mostra l'efecte de les polaritats més conegudes i utilitzades: bipolar, càtode guardat i doble-càtode guardat. Els resultats mostren que, a diferència del càtode guardat, la polaritat de doble-càtode guardat maximitza l'àrea i profunditat d'activació en els cordons posteriors, augmentant també la probabilitat d'activar les fibres de les arrels dorsals. - Aplicacions clíniques: usant el model 3D personalitzat al pacient, s'ha realitzat la selecció pre-implant de la polaritat de l'elèctrode. Els resultats mostren que esta aplicació clínica podria determinar les configuracions d'elèctrodes que millor solapen la cobertura de parestèsia amb els dermatomes dolorosos del pacient abans de l'implant del dispositiu d'EME. D'altra banda, també s'ha estudiat l'efecte de la posició esglaonada dels elèctrodes en el pacient. En este cas, els resultats revelen que el posicionament esglaonat cancel·la el desplaçament esquerre o dret de l'activació neuronal en els cordons posteriors, sugerint així que el posicionament esglaonat deuria evitar-se quan s'aplica l'estimulació tònica. / Solanes Galbis, C. (2021). Patient-specific computational modeling for spinal cord stimulation therapy optimization [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/176007

No description available.

Auf der Basis der Bemessungsgrundlagen (DAfStb-Richtlinie „Stahlfaserbeton“, DBV-Merkblatt „Stahlfaserbeton“ und DIN 1045-1) wurden ausgewählte Bauteilversuche mit entsprechenden rechnerischen Überprüfungen der experimentell ermittelten Ergebnisse durchgeführt. Die Untersuchungen konzentrierten sich auf die Ermittlung der Effizienz von ausgewählten Stahlfasern in Betonen mit und ohne Betonstahlbewehrung in durch Biegung ohne Längskraft belasteten Versuchskörpern unter Betrachtung der Grenzzustände der Gebrauchstauglichkeit (GZG) und Tragfähigkeit (GZT). Das Versuchsprogramms umfasste neben der Prüfung ausgewählter Frischbetoneigenschaften die Bestimmung von Festbetonparametern an standardisierten Probekörpern. Des Weiteren wurden 4-Punkt-Biegezugversuche an Balken mit den Abmessungen l/h/b = 70/15/15 cm aus reinem Stahlfaserbeton sowie stahlfaserbewehrtem Stahlbeton, in Anlehnung an das DBV-Merkblatt „Stahlfaserbeton“ und die Richtlinie „Stahlfaserbeton“ vom DAfStb, durchgeführt. Aufbauend auf den Erkenntnissen aus den Materialversuchen im Labormaßstab wurden anschließend Untersuchungen an großformatigen Biegebalken (l/h/b = 420/40/20 cm) durchgeführt. Im Weiteren erfolgten Prüfungen und Auswertungen von Einzelfaserausziehversuchen mit ausgewählten Stahldrahtfasern in Verbindung mit Betonen unterschiedlicher Druckfestigkeit unter Berücksichtigung des Einflusses der Einbindelänge sowie des Einbindewinkels. Im Rahmen des Versuchsprogramms wurden die auf der Grundlage der 4-Punkt-Biegezugversuche ermittelten Ergebnisse analysiert und mit dem derzeit gültigen Bemessungsmodell nach DAfStb-Richtlinie „Stahlfaserbeton“ rechnerisch überprüft. Auf der Basis dieser Ergebnisse erfolgte die Entwicklung eines Ansatzes zur Optimierung der bestehenden Bemessungsansätze. Gegenstand dieser Forschungsarbeit war ebenfalls die Entwicklung eines Fasermodells, mit dem man auf der Grundlage des eingesetzten Fasergehaltes und der Faserart Rückschlüsse auf die Faseranzahl in einer rechteckigen Bruchfläche ziehen kann. Hierbei wurde ein Modell für Rechteckquerschnitte entwickelt, welches es ermöglicht, die durchschnittliche Faseranzahl in einer Bruchfläche, auf der Basis vereinfachter Annahmen, abzuschätzen. Die Verifizierung des Modells erfolgte durch den Vergleich der errechneten Faseranzahl mit zahlreichen experimentellen Versuchsergebnissen. Im letzten Abschnitt dieser Arbeit wurde die Herleitung bzw. Generierung von Bemessungshilfsmitteln zur Biegebemessung von Stahlfaserbeton mit und ohne Betonstahlbewehrung behandelt. Die Ausführungen beziehen sich dabei auf dimensionslose Bemessungstafeln und Interaktionsdiagrammen für Rechteckquerschnitte.

Auf der Basis der Bemessungsgrundlagen (DAfStb-Richtlinie „Stahlfaserbeton“, DBV-Merkblatt „Stahlfaserbeton“ und DIN 1045-1) wurden ausgewählte Bauteilversuche mit entsprechenden rechnerischen Überprüfungen der experimentell ermittelten Ergebnisse durchgeführt. Die Untersuchungen konzentrierten sich auf die Ermittlung der Effizienz von ausgewählten Stahlfasern in Betonen mit und ohne Betonstahlbewehrung in durch Biegung ohne Längskraft belasteten Versuchskörpern unter Betrachtung der Grenzzustände der Gebrauchstauglichkeit (GZG) und Tragfähigkeit (GZT). Das Versuchsprogramms umfasste neben der Prüfung ausgewählter Frischbetoneigenschaften die Bestimmung von Festbetonparametern an standardisierten Probekörpern. Des Weiteren wurden 4-Punkt-Biegezugversuche an Balken mit den Abmessungen l/h/b = 70/15/15 cm aus reinem Stahlfaserbeton sowie stahlfaserbewehrtem Stahlbeton, in Anlehnung an das DBV-Merkblatt „Stahlfaserbeton“ und die Richtlinie „Stahlfaserbeton“ vom DAfStb, durchgeführt. Aufbauend auf den Erkenntnissen aus den Materialversuchen im Labormaßstab wurden anschließend Untersuchungen an großformatigen Biegebalken (l/h/b = 420/40/20 cm) durchgeführt. Im Weiteren erfolgten Prüfungen und Auswertungen von Einzelfaserausziehversuchen mit ausgewählten Stahldrahtfasern in Verbindung mit Betonen unterschiedlicher Druckfestigkeit unter Berücksichtigung des Einflusses der Einbindelänge sowie des Einbindewinkels. Im Rahmen des Versuchsprogramms wurden die auf der Grundlage der 4-Punkt-Biegezugversuche ermittelten Ergebnisse analysiert und mit dem derzeit gültigen Bemessungsmodell nach DAfStb-Richtlinie „Stahlfaserbeton“ rechnerisch überprüft. Auf der Basis dieser Ergebnisse erfolgte die Entwicklung eines Ansatzes zur Optimierung der bestehenden Bemessungsansätze. Gegenstand dieser Forschungsarbeit war ebenfalls die Entwicklung eines Fasermodells, mit dem man auf der Grundlage des eingesetzten Fasergehaltes und der Faserart Rückschlüsse auf die Faseranzahl in einer rechteckigen Bruchfläche ziehen kann. Hierbei wurde ein Modell für Rechteckquerschnitte entwickelt, welches es ermöglicht, die durchschnittliche Faseranzahl in einer Bruchfläche, auf der Basis vereinfachter Annahmen, abzuschätzen. Die Verifizierung des Modells erfolgte durch den Vergleich der errechneten Faseranzahl mit zahlreichen experimentellen Versuchsergebnissen. Im letzten Abschnitt dieser Arbeit wurde die Herleitung bzw. Generierung von Bemessungshilfsmitteln zur Biegebemessung von Stahlfaserbeton mit und ohne Betonstahlbewehrung behandelt. Die Ausführungen beziehen sich dabei auf dimensionslose Bemessungstafeln und Interaktionsdiagrammen für Rechteckquerschnitte.

<p>Composite Plate Shear Walls - Concrete Filled (C-PSW/CF), also known as SpeedCore walls, are increasingly used in commercial buildings. C-PSW/CF offer the advantages of modularization and expedited construction time. The performance of C-PSW/CF under wind and seismic loading has been extensively studied. As such, building codes permit the use of these walls in non-seismic and seismic regions. In addition to these lateral loads, C-PSW/CF may be exposed to fire loading during their service life. Elevated temperatures resulting from the fire loading subject structural components to a set of forces and deformations. These elevated temperatures result in the significant degradation of the material properties. Thus, fire loading may lead to the failure of structural components during fire incidents within the buildings.</p> <p>This dissertation describes (i) experimental, numerical, and analytical studies conducted to evaluate the performance of C-PSW/CF and (ii) the development of design guidelines for C-PSW/CF subjected to fire and gravity loading. The results from prior experimental investigations were compiled, and five additional fire tests were conducted to address gaps in the experimental data. The fire tests were conducted on laboratory-scale specimens subjected to axial compressive loading and simulated standard fire loading (heating). The parameters considered in the tests were axial compressive loading (21% – 30% of section compressive strength, <em>Ag f’c</em>), steel plate slenderness (24 – 48, tie spacing-to-steel plate thickness ratio), and uniformity of heating (all-sided versus three-sided heating).</p> <p>Numerical and analytical studies were conducted using two independent methods namely Finite Element (FE) and Finite Difference (FD) methods. The developed models were benchmarked to test data, and the benchmarked models were used to conduct parametric studies to expand the database. The thermal and structural material properties recommended by Eurocode standards were applied in these models. The parameters considered were the wall thickness (200 mm – 600 mm), wall slenderness (story height-to-concrete thickness ratio, <em>H/tc</em>= 5 – 25), axial load ratio (<em>Pu</em> ≤ 30% section concrete strength, <em>Ac f’c</em>), heating uniformity (uniform versus non-uniform heating), boundary conditions (pinned versus fixed), cross-sectional steel plate reinforcement ratio (<em>As/Ag</em> =1.3% – 5.3%), steel plate slenderness ratio (<em>stie/tp</em> = 20 – 75), tie bar spacing-to-wall concrete thickness ratio (<em>stie/tc</em> = 0.5 – 1.0), and concrete compressive strength (<em>f’c</em> = 40 MPa – 55 MPa).</p> <p>Symmetric nonlinear thermal gradients were developed through wall thickness for the walls exposed to uniform fire loading. Due to the low thermal conductivity of concrete, the temperature decreased nonlinearly through the wall thickness towards the mid-thickness of the walls. For the non-uniform fire exposure, temperatures through the wall thickness decreased nonlinearly towards the unexposed surface of the walls. A consistent trend was observed in the axial displacements of C-PSW/CF under combined fire and gravity loading. The observed trend consisted of several steps including (i) thermal expansion, (ii) gradual axial shortening, (iii) fast axial shortening, and (iv) failure.</p> <p>Local buckling of steel plates between tie bars was observed in all walls. However, this phenomenon did not cause any significant degradation in structural performance or failure of the walls. The results from parametric studies indicated that wall slenderness ratio (story height-to-wall thickness ratio), wall thickness, applied axial load ratio, and end boundary conditions have a significant influence on the fire resistance of C-PSW/CF. Higher wall slenderness ratios and load ratios had a detrimental effect on the fire resistance of walls. Global buckling was the dominant failure mode for the walls with high slenderness ratios (e.g., <em>H</em>/<em>tc </em>³ 15). In thicker walls, the lower temperatures in the middle regions of the concrete helped to maintain the axial compressive capacity of walls under fire loading. Limiting the steel plate slenderness ratio could slightly improve the fire resistance of unprotected walls by arresting the extent of local buckling between tie bars.</p> <p>The results from the parametric studies have been used to develop an approach for designing C-PSW/CF subjected to combined fire and gravity loading. The total (linear) length of the wall was discretized into unit width columns, where each unit width column corresponded to a length of wall equal to the tie bar spacing (<em>stie</em>). Thus, each unit is like a column with steel plates on two opposite surfaces, concrete infill, and tie bars distributed uniformly along the height. The axial load capacity of C-PSW/CF can be estimated as the axial load capacity of the unit width column, calculated using the developed approach, multiplied by the linear length of the wall divided by the unit width (tie bar spacing). For this approach, the wall slenderness ratio (<em>H/tw</em>), has a limiting value of 20. Walls with wall slenderness ratios greater than 20 should be fire protected. The expansion of the material on the exposed surface of walls generated moments through the wall cross-section in non-uniform fire scenarios. This phenomenon caused the early failure of walls (~40 minutes) with wall slenderness ratios greater than 20. An approach was developed to conservatively estimate the fire-resistance rating (in hours) of unprotected C-PSW/CF exposed to the standard fire time-temperature curve. The fire-resistance rating of C-PSW/CF depends directly on the applied axial load ratio, wall slenderness ratio, and wall thickness.</p> <p>The temperature profile through the wall thickness can be calculated by discretizing the section into fibers (or elements). Since the temperature of the elements is uniform along the height and length of walls, 1D thermal analysis (through wall thickness) can be performed using heat transfer equations or the fiber-based program developed in the study.</p> <p>Vent holes are recommended to relieve the buildup steam pressure as the moisture content of concrete evaporates at temperatures exceeding the boiling point of water. A rational method was developed to design the vent holes as a function of the maximum temperature and thermal gradient through the wall thickness, heating duration, moisture content, and the acceptable level of pressure buildup on the steel plates. However, in typical cases, unprotected C-PSW/CF walls can be provided with 25 mm diameter vent holes spaced at a distance equal to story height or 3.6 m (maximum) in the horizontal and vertical directions to relieve the buildup of steam or water vapor pressure.</p> <p>This research study also led to the development and validation of a computer program that can be used instead of the design equations to more accurately model and calculate the thermal and structural performance of composite C-PSW/CF. This program is based on a fiber-based section and member analysis method that can be used to evaluate the performance and axial (gravity) load capacity of unprotected and protected C-PSW/CF subjected to uniform or non-uniform heating. The analysis can be conducted by implementing standard (ISO 834 or ASTM E119), Eurocode parametric, or user input gas (or surface) time-temperature curves.</p> <p>The proposed equations and the recommendations in this study can be used to develop design guidelines and specifications for fire resistance design of C-PSW/CF under combined fire and gravity loading. A code change proposal will be proposed to AISC <em>Specification</em> - Appendix 4 (Structural Design for Fire Condition).</p>