Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.21
no.4
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pp.455-478
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2019
In this paper, we conducted experimental investigation on the field applicability through the verification of reinforcement effect of the steel pipe reinforcement grouting using high strength steel pipe. SGT275 (formerly known as STK400) steel pipe is generally applied to the traditional steel pipe reinforcement grouting method. However, the analysis of tunnel collapse cases applying the steel pipe reinforcement grouting shows that there are cases where the excessive bending and breakage of steel pipe occur. One of the reasons causing these collapses is the lack of steel pipe stiffness responding to the loosening load of tunnels caused by excavation. The strength of steel pipe has increased due to the recent development of high strength steel pipe (SGT550). However, since research on the reinforcement method considering strength increase is insufficient, there is a need for research on this. Therefore, in this study, we conducted experiments on the tensile and bending strength based on various conditions between high strength steel pipe, and carried out basic research on effective field application depending on the strength difference of steel pipe through the conventional design method. In particular, we verified the reinforcement effect of high strength steel pipe through the measurement results of deformed shape and stress of steel pipe arising from excavation after constructing high strength steel pipe and general steel pipe at actual sites. The research results show that high strength steel pipe has excellent bending strength and the reinforcement effect of reinforced grouting. Further, it is expected that high strength steel pipe will have an arching effect thanks to strength increase.
In this paper, 18 square CFT columns filled with high-strength concrete were tested under concentric or eccentric axial loading. Two parameters of the experimental program included the buckling length-section depth ratio ($L_K$/D) and the eccentricity of the appled compressive load (e). In additon, mechanical properties such as the compressive concrete strength and compressive and tensile steel strength were measured and incorporated into the material models for the stress-strain relationships of concrete and steel. This model was used in an elasto-plastic analysis in order to predict the behavior of the slender CFT columns. Observtions of the failure mode during the tests under axial loadig were also presented. The strengths obtained from the analysis. Recommendations for Design, and Constructions of CFT structures were presented, as verified by the experimental results.
With the increase in the demand for high-rise buildings, the use of high-strength steel has likewise increased. Thus, it has become more necessary to study the resistance force of the high-strength hollow structural section (HSS) joint of 600MPa. Additionally, the current design equation in Korea limits maximum yield stress at 360MPa in the case of HSS. In other words, since the current specification does not apply to HSS of 600MPa, this study aims to investigate the applicability of design equations as well as examine the behavior of the connection through the experiment and finite element analysis (FEA) of the plate-tube connection of 600MPa. In particular, this paper presents the behavior of joints with the gusset plates welded in the longitudinal direction of the circular hollow section (CHS) when the joints are subjected to lateral force. Comparing design equations with the results of FEA and the test, existing design equations are underestimated to be 56~79% in the case of high-strength materials.
An experimental study was performed for thin-walled rectangular concrete-filled tubular (CFT) columns. The present study mainly focused on evaluation of the axial load-carrying capacity of concrete-filled tubular columns using high-strength steel and slender section. The test parameters were width-to-thickness ratio, concrete strength, steel yield strength, and the use of stiffeners. Five specimens were tested under monotonic axial loading. Although elastic local buckling occurred in the slender-section specimens with high-strength steel, the specimens exhibited considerable post-buckling reserve. The test results also satisfied the predictions of a current design code. The specimens strengthened with vertical stiffeners exhibited improved strength and ductility when compared with the un-stiffened specimens.
최근 국내에 60층을 초과하는 초고층 구조물들이 많이 건설되고 있으며, 콘크리트 품질의 향상 특히 콘크리트의 고강도화에 힘입어 이를 이용한 철근 콘크리트 고층 구조물들이 증가하고 있다. 이에 따라 이들 초고층, 초대형 구조물을 지지할 수 있는 고축력, 고연성의 기둥에 대한 설계 및 시공이 요구되고 있으며, 이에 가장 적합한 구조요소라 할 수 있는 콘크리트 충전 강관기둥(Concrete Filled Steel Tube Columns : CFT Columns)의 설계 및 시공에 관심이 높아지고 있다. 이러한 콘크리트 충전 강관기둥은 콘크리트가 강관에 의해 둘러싸여지기 때문에 축하중 저항 능력이 증가되는 장점과 동일한 단면으로 H형강을 사용한 순수 철골조 H형강 기둥의 강축(strong axis)과 약축(weak axis) 문제해결과 동시에 강성 (stiffness)을 증가시킬 수 있으며, 내화 성능이 향상되고 거푸집 대체 재료로 사용되는 등 여러 가지 장점을 지니고 있다. 한편 충전 강관기둥에 작용하는 축하중은 대부분 콘크리트가 부담하게 되는데 이러한 충전강관 기둥의 장점을 극대화하기 위해서는 보통강도 콘크리트보다는 압축강도 및 탄성계수가 큰 고강도 콘크리트의 사용은 불가피하게 된다.(중략)
There are many restrictions in the application of high-strength HSSs, including yield strength and yield ratio for the 600-MPa steel. The AISC and Canadian codes recommend that the yield strength and yield ratio of HSS members be 360 MPa and 80%, respectively. It is important to understand the true buckling behaviors of HSSs using high-strength steel at the limit states. There are many experimental data regarding the rectangular HSSs, and the circular ones are not enough for high-strength steel. Therefore, this study was conducted to create a better understanding of the buckling behaviors of the 600- and 400-MPa steels based on the results of the finite-element analysis that was done before the experiment. To understand the structural behaviors of the aforementioned steels, the width-to-thickness ratios, the angle of the web members, the yield strength, and the gap of the web members were selected as the main parameters in this study, and ABAQUS, a general finite-element program, was used.As a result, the compression web member reached elastic buckling in the 600-MPa steel and inelastic buckling in the 400-MPa steel. A brittle fracture occurred in the case where the yield ratio was greater than 80%. At the same time, it was found that the limit strength determined via FEM analysis had a higher value compared to the code evaluation with the variation of the width-to-thickness ratio in the main code member. The change in the connection load in high-strength steels was not identified by the other factors.
Park, Jeaman;Park, Duhee;Lee, Jongkwon;Jung, Kyoungsik
Journal of the Korean GEO-environmental Society
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v.22
no.2
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pp.5-13
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2021
In this study, as the production of high-strength steel pipes due to the development of steel materials, the stability and applicability of the soil nailing method using high-strength steel pipes were evaluated. Rebars used as reinforcement in the soil nailing method are the same in order to determine the behavioral characteristics and the effect of increasing the reinforcement when replacing it with a high-strength steel pipe of a diameter, a field test were conducted to confirm the stability. As a result of the tensile test, the measured strain is smaller than the strain in the theoretical equation, so it can be seen that the behavior is similar to that of the soil nailing method using rebars. As a result of the displacement measurement, the displacement of the high-strength steel pipe is larger than that of the rebars is considered to be the effect of the internal grouting effect of the steel pipe and the decrease in the cross-sectional area. In the case of using high-strength steel pipes for the soil nailing method, it is judged that the field applicability is good by improving stability and workability through member performance and weight reduction.
Choi, Young Hwan;Kim, Kang Su;Choi, Sung Mo;Lee, Sangsup
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.19
no.6
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pp.575-585
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2007
In this study, a new design equation was presented for square CFTs with high-strength concrete subjected to axial compression and bending. In a previous study, a design equation for square CFTs with normal strength concrete was proposed. A parametric study by fiber analysis was performed taking the width-to-thickness ratio (b/t) and the relative concrete strength to the yield strength of the steel tube (fck/Fy) as the main parameters of this study to determine the maximum moment and the axial load at the maximum moment. A new constitutive model for concrete was adopted for fiber analysis in order to take into account the effect of high-strength concrete. The results of the parametric study were embedded into the method which was presented in the previous study to formulate a new design equation that can be easily used for estimating the strength of square CFTs with high-strength concrete.
Domestic usage of high strength steel for pile has been limited to steel with yield strength (YS) of 490 MPa. However, design and construction cases abroad show beneficial usage of steel pipe with YS ranging in 500~700 MPa. In this study, YS 590 MPa steel pipe has been tested for driven pile foundation in Songdo area. Pile dynamic analysis (PDA) was carried out for 18 piles of which 16 piles have been reviewed for comparison of the PDA test results with those of GRLWeap analysis using SPT N value. Back analysis of PDA analysis was also carried out to narrow the deviation of standard SPT N value used in GRLWeap analysis. A regression equation is suggested for the shaft and toe resistance according to SPT N values for future GRLWeap analysis that can be used in the designing stage at Songdo area.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.31
no.6C
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pp.251-258
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2011
Steel pipe piles have been used as various deep foundation materials for a long time. Recent increase in steel material cost has made engineers reluctant in using it even with its good quality and ease of construction. Therefore when constructing with steel pipe pile, the decision to reuse the excessive pile length that is cut off from the designed pile head elevation after pile driving can be cost saving. This has caused many constructors to reuse the pile leftovers with new piles, but the absence of quantitative structural capacity behaviors of steel pipe pile after pile driving or appropriate countermeasures and standards in reusing steel pipe pile has resulted in wrong applications, pile structural integrity problems, inappropriate limitation of reusable pile length, etc. The structural performance analysis between a new pile and a pile that has undergone working state and ultimate state stress level during pile driving was performed in this research by means of comparing the results between the dynamic pile load test, tensile load test, charpy energy test and fatigue test for high strength steel of $440N/mm^2$ yield strength. Test results show that under working load conditions the yield strength variation is less than 2% and for ultimate load conditions the variation is less than 5% for maximum total blow count of 3000. The results have been statistically analyzed to check the sensitivity of each factors involved. From the test results, reusability of steel pipe pile lies not in the main pipe yield strength deviation but in the reduction of absorb energy, strength changes and quality control at the welded section, shape deformation and local buckling during pile driving.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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