In this paper, the hysteretic behaviors of channel and C-section cold-formed steel members (CFSMs) under cyclic axial loading were simulated with the finite element method. Geometric and material nonlinearities, Bauschinger effect, strain hardening and strength improvement at corner zones were taken into account. Extensive numerical results indicated that, as the width-to-thickness ratio increases, local buckling occurs prematurely. As a result, the hysteretic behavior of the CFSMs degrades and their energy dissipation capability decreases. Due to the presence of lips, the hysteretic behavior of a C-section steel member is superior to that of its corresponding channel section. The intermediate stiffeners in a C-section steel member postpone the occurrence of local buckling and change its shapes, which can greatly improve its hysteretic behavior and energy dissipation capability. Therefore, the CFSMs with a large width-to-thickness ratio can be improved by adding lips and intermediate stiffeners, and can be used more extensively in residential buildings located in seismic areas.
Dar, M. Adil;Subramanian, N.;Dar, Dawood A.;Dar, A.R.;Anbarasu, M.;Lim, James B.P.;Mahjoubi, Soroush
Steel and Composite Structures
/
제34권2호
/
pp.171-188
/
2020
The past research on cold-formed steel (CFS) flexural members have proved that rectangular hollow flanged sections perform better than conventional I-sections due to their higher torsional rigidity over the later ones. However, CFS members are vulnerable to local buckling, substantially due to their thin-walled features. The use of packing, such as firmly connected timber planks, to the flanges of conventional CFS lipped I-sections can drastically improve their flexural performance as well as structural efficiency. Whilst several CFS composites have been developed so far, only limited packing materials have been tried. This paper presents a series of tests carried out on different rectangular hollow compression flanged sections with innovative packing materials. Four-point flexural tests were carried out to assess the flexural capacity, failure modes and deformed shapes of the CFS composite beam specimens. The geometric imperfections were measured and reported. The North American Specifications and Indian Standard for cold-formed steel structures were used to compare the design strengths of the experimental specimen. The test results indicate clearly that CFS rectangular 'compression' flanged composite beams perform significantly better than the conventional rectangular hollow flanged CFS sections.
Mathison, Chris;Roy, Krishanu;Clifton, G. Charles;Ahmadi, Amin;Masood, Rehan;Lim, James B.P.
Steel and Composite Structures
/
제31권5호
/
pp.453-467
/
2019
Portal frame structures, made up of cold-formed steel trusses, are increasingly being used for lightweight building construction. A novel pin-jointed moment connector, called the Howick Rivet Connector (HRC), was developed and tested previously in T-joints and truss assemblage to determine its reliable strength, stiffness and moment resisting capacity. This paper presents an experimental study on the HRC, in moment resisting cold-formed steel trusses. The connection method is devised where intersecting truss members are confined by a gusset connected by HRCs to create a rigid moment connection. In total, three large scale experiments were conducted to determine the elastic capacity and cyclic behaviour of the gusseted truss moment connection comprising HRC connectors. Theoretical failure loads were also calculated and compared against the experimental failure loads. Results show that the HRCs work effectively at carrying high shear loads between the members of the truss, enabling rigid behaviour to be developed and giving elastic behaviour without tilting up to a defined yield point. An extended gusset connection has been proposed to maximize the moment carrying capacity in a truss knee connection using the HRCs, in which they are aligned around the perimeter of the gusset to maximize the moment capacity and to increase the stability of the truss knee joint.
Recently, there has been an increasing demand for buildings that allow rapid assembly of construction elements, have ample open space areas and are flexible in their final intended use. Accordingly, researchers have developed new competitive structures in terms of cost and efficiency, such as cold-formed steel and timber composite floors, to satisfy these requirements. Cold-formed steel and timber composite floors are light floors with relatively high stiffness, which allow for longer spans. As a result, they inherently have lower fundamental natural frequency and lower damping. Therefore, they are likely to undergo unwanted vibrations under the action of human activities such as walking. It is also quite expensive and complex to implement vibration control measures on problematic floors. In this study, a finite element model of a composite floor reported in the literature was developed and validated against four-point bending test results. The validated FE model was then utilised to examine the vibration behaviour of the investigated composite floor. Predictions obtained from the numerical model were compared against predictions from analytical formulas reported in the literature. Finally, the influence of various parameters on the vibration behaviour of the composite floor was studied and discussed.
Cold-formed steel (CFS) I sections are increasingly being used as load-bearing components in building constructions, and such I sections frequently incorporate web holes to facilitate service installation. The economical and structural advantages of these elements have prompted many researchers to investigate the behavior of such structures. Despite numerous studies on the buckling stability of castellated beams, there is a notable absence of experimental investigation into oval castellated beams with stiffeners. This study examines the local buckling of cold-formed steel castellated I-beams stiffened with oval constellations through experimental and numerical analysis. Four specimens are fabricated with and without stiffeners, including parallel, perpendicular, and intersecting types attached to the web portion of the beam, along with cross stiffeners for the oval-shaped openings at the beam ends. Additionally, a numerical model is developed to predict the behavior of castellated beams with oval openings up to failure, considering both material and geometric nonlinearities. Codal analysis is performed using the North American specification for cold-formed steel AISI S-100 and the Australian/New Zealand design code AS/NZS 4600. The anticipated outcomes from numerical analysis, experimental research, and codal analysis are compared and presented. It will be more helpful to the preliminary designers.
The use of cold-formed steel members is increasing day by day, especially in regions where earthquake effects are intensively experienced. Among cold-formed steel members (CFS), "channel" members are used more than other crosssectional members, especially in buildings or industrial structures. In recent years, several studies have been carried out on the axial load and flexural performance of these members under monotonic loading. In this study, CFS beam-column members were cyclically and monotonically loaded under combined axial load and biaxial bending moments, and their buckling behavior, load bearing capacity, stiffness, ductility, and energy absorption capacity were determined. For this purpose, monotonic and cyclic loading experiments were carried out on 30 CFS channel members at 15 different eccentricities. Then, material properties were determined by axial monotonic tensile and very low cycle fatigue tests for use in numerical studies. From the experimental results, the buckling modes, bearing capacities, ductility, stiffness, and energy absorption capacities of the members were obtained. The characteristics of the members were compared according to the stress state of the lips. According to the data obtained from the displacement transducer placed on the lips and on the back of the web, information about the buckling mode and curvature of the members was obtained. Finally, monotonic, and cyclic loading results were compared to determine the differences in the buckling behavior of the members.
Bahrami, Alireza;Badaruzzamana, Wan Hamidon Wan;Osmanb, Siti Aminah
Structural Engineering and Mechanics
/
제39권3호
/
pp.383-398
/
2011
This paper investigates the nonlinear analysis of concrete-filled steel composite columns subjected to axial loading to predict the ultimate load capacity and behaviour of the columns. Finite element software LUSAS is used to conduct the nonlinear analyses. The accuracy of the finite element modelling is verified by comparing the result with the corresponding experimental result reported by other researchers. Nonlinear analyses are done to study and develop different shapes and number of cold-formed steel sheeting stiffeners with various thicknesses of cold-formed steel sheets. Effects of the parameters on the ultimate axial load capacity and ductility of the concrete-filled steel composite columns are examined. Effects of variables such as concrete compressive strength $f_c$ and cold-formed steel sheet yield stress $f_{yp}$ on the ultimate axial load capacity of the columns are also investigated. The results are shown in the form of axial load-normalized axial shortening plots. It is concluded from the study that the ultimate axial load capacity and behaviour of the concrete-filled steel composite columns can be accurately predicted by the proposed finite element modelling. Results in this study demonstrate that the ultimate axial load capacity and ductility of the columns are affected with various thicknesses of steel sheets and different shapes and number of stiffeners. Also, compressive strength $f_c$ of the concrete and yield stress $f_{yp}$ of the cold-formed steel sheet influence the performance of the columns significantly.
본 논문에서는 범용 유한요소프로그램 ANSYS와 ABAQUS를 이용하여 냉간성형강으로 조립한 조립기둥의 전체좌굴과 뒤틀림좌굴에 대한 비선형해석을 위한 모델링 기법을 소개한다. 냉간성형강의 경우 두께가 얇아서 국부좌굴 등 비선형거동을 보이기 때문에 좌굴에 대한 해석에 매우 섬세한 모델링이 필요하다. ANSYS의 내연적정적모델링에 의한 해석은 좌굴 극한점 부근에서 수렴의 문제를 발생하였지만, ABAQUS의 외연적동적모델링의 경우에는 좌굴 및 좌굴이후의 부재 거동에 대해서 안정적인 결과를 제공하였다. 또한 수치해석 결과는 좌굴실험을 통해 얻어진 축내력에 비해 높은 내력을 보여주고 있다. 이는 실험과정에서 발생하는 편심에 의한 영향으로서 수치해석에 의한 좌굴내력에 적정한 보정치의 적용이 필요하며 본 논문에서는 기존 실험데이터와의 비교를 통해 0.88의 값을 제시한다.
The graphitization is affected by the addition of small amount of the elements(such as Si, Al, Ni, B, Cr and Mn etc.) and the pre-treatment(such as cold rolling). Boron is well known element to accelerate the graphitization of cementite in high carbon steels. Also, cold rolling is known to accelerate the graphitization. But the graphitization nucleation mechanism by cold rolling is few reported. Therefore the effect of cold rolling in Fe-0.5%C-1.0%Si-0.47%Mn-0.005%B steel on the graphitization is investigated quantitatively using hardness test, optical microscope and scanning electron microscope, neutron induced microscopic radiography. The nucleation of graphite in cold-rolled Fe-0.5%C-1.0%Si-0.47%Mn-0.005%B steel is formed at void which is formed at pearlite/pearlite boundary by cold rolling. But the effect of cold rolling on graphitization in boron addition steel is more effective than that of no boron addition steel due to segregation of BN at void in boron addition steel.
This study was carried out to investigate the effect of grain size on the damping capacity of the Fe-26Mn-4Co-2Al damping alloy. ${\alpha}^{\prime}$ and ${\varepsilon}-martensite$ were formed by cold working, and these martensites were formed with a specific direction and surface relief. With an increase in grain size, the volume fraction of ${\alpha}^{\prime}$ and ${\varepsilon}-martensite$ increased by decrement the austenite phase stability. This volume fraction more rapidly increased in cold-rolled specimen than in the specimen that was not cold-rolled. The damping capacity also increased more with the augmentation an increased grain size and more rapidly increased in cold-rolled specimen than in the specimen that was not cold rolled. The effect of grain size on the damping capacity was larger in the cold-rolled specimen than the specimen that was not cold-rolled. Damping capacity linearly increased with an increase in volume fraction of ${\varepsilon}-martensite$. Thus, the damping capacity was affected by the ${\varepsilon}-martensite$.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.