콘크리트 충전강관에 사용되는 강관의 제작법은 재단된 4장의 플레이트를 모서리에서 용접하는 일반강관 제작법과, ㄷ형으로 절곡성형과정을 거쳐 2-Seam으로 용접하는 제작방법, 그리고 원형강관을 압축하여 4각형태로 만드는 방법등이 일반적으로 사용되며, 강관제작에 사용되는 용접방법과 용접량의 선택은 강관 제작비용에 큰 부분을 차지하고 있다. 새로운 제작형식으로 개발된 각형강관은 4장의 플레이트를 ㄱ형으로 절곡성형한 후 강관 폭의 중앙에서 4-Seam Flare 용접하는 방식이다. 본 연구에서는 새로운 제작형식의 CFT 각형 기둥에 대하여 용접량 평가를 위한 실험방법을 제시하고, 강관 제작법, 강관두께 및 용접량을 변수로 총 6개의 실험체를 제작하여 구조실험 및 해석을 수행하여 강관내부의 수압에 따른 강관의 거동을 평가하였다.
본 연구는 콘크리트충전 각형강관을 이용한 기둥-보 접합부에 있어서 시공성과 충전성을 고려하여 외부다이아프램으로 보강한 콘크리트충전 각형강관 기둥-H형강보 접합부를 제시하고, 1차적으로 보의 인장플랜지와 충전 각형강관 기둥 접합부와의 인장거동을 실험적으로 관찰한 후, 내진설계 개념을 적용하여 수평 하중을 반복적으로 가할 경우의 접합부 실험을 실시하고 제시한 접합부의 내력 및 변형 특성을 파악한다. 실험결과로부터 항복선 이론을 적용하여 내력을 평가하고 접합부의 내력식을 제안하며, 향후 국내의 콘크리트충전 강관구조 규준 제정에 필요한 기초 자료를 제시하는데 그 목적이 있다.
본 연구는 큰크리트충전 각형강관을 이용한 기둥-보 접합부에 있어서 시공성과 충전성을 고려하여 강판으로 보강한 콘크리트충전 각형강관 기둥-H형강보 접합부를 제시하고, 1차적으로 보의 인장플랜지와 충전 각형강관 기둥 접합부와의 인장거동을 실험적으로 관찰한 후, 내진설계 개념을 적용하여 수평 하중을 반복적으로 가할 경우의 접합부 실험을 실시하고 제시한 접합부의 내력 및 변형 특성을 파악한다. 실험결과로부터 항복선 이론을 적용하여 내력을 평가하고 접합부의 내력식을 제안하며, 향후 국내의 콘크리트충전 강관구조 규준 제정에 필요한 기초 자료를 제시하는데 그 목적이 있다.
This paper presents the flexural behaviour of stainless steel beam-to-tubular column joints with extended endplates subjected to static loading. Moment-rotation relationships were investigated numerically by using Abaqus software with geometric and material nonlinearity considered. The prediction of damages among components was achieved through ductile damage models, and the influence of initial geometric imperfections and residual stresses was evaluated in large fabricated stainless steel joints involving hollow columns and concrete-filled columns. Parametric analysis was subsequently conducted to assess critical factors that could affect the flexural performance significantly in terms of the initial stiffness and moment resistance. A comparison between codes of practice and numerical results was thereafter made, and design recommendations were proposed for further applications. Results suggest that the finite element model can predict the structural behaviour reasonably well with the component damage consistent with test outcomes. Initial geometric imperfections and residual stresses are shown to have little effect on the moment-rotation responses. A series of parameters that can influence the joint behaviour remarkably include the strain-hardening exponents, stainless steel strength, diameter of bolts, thickness of endplates, position of bolts, section of beams and columns. AS/NZS 2327 is more reliable to predict the joint performance regarding the initial stiffness and moment capacity compared to EN 1993-1-8.
The effects of slenderness ratio, eccentricity and column slope on the load-carrying capacities and failure modes of variable and uniform concrete filled steel tubular (CFST) latticed columns under axial and eccentric compression were investigated and compared in this study. The results clearly show that all the CFST latticed columns with variable cross section exhibit an overall failure, which is similar to that of CFST latticed columns with a uniform cross section. The load-carrying capacity decreases with the increase of the slenderness ratio or the eccentricity. For 2-m specimens with a slenderness ratio of 9, the ultimate load-carrying capacity is increased by 3% and 5% for variable CFST latticed columns with a slope of 1:40 and 1:20 as compared with that of uniform CFST latticed columns, respectively. For the eccentrically compressed variable CFST latticed columns, the strain of the columns at the loading side, as well as the difference in the strain, increases from the bottom to the cap, and a more significant increase in strain is observed in the cross section closer to the column cap.
The weld quality has always been an important factor affecting the development of exposed CFT column-base joint. In this paper, a new type of exposed RCFST column-base joint is proposed, in which the high strength steel bars (USD 685) are set through the column and reinforced concrete foundation without any base plate and anchor bolts. Three specimens, the varying axial force ratio (0, 0.25 and 0.5), were tested under cyclic loadings. In addition, the bending moment capacity, energy dissipation capacity and deformation capacity of column-base joints were clarified. The experimental results indicated that the axial force ratio increases the stiffness and the bending moment and improves the energy dissipation capacity of column-base joints. This is because a large axial force can limit the slip between steel tubular and infilled concrete effectively. The specimens show stable hysteresis behavior.
In this paper, the influence of axial compression ratio on the mechanical properties of new type joints of side span of rectangular concrete-filled steel tubular column-H-type steel beam is studied. Two new types of side-span joints of rectangular concrete-filled steel tubular column-H-type steel beam are designed and quasi-static tests of five new type joints with 1:2 scale reduction ratios are performed. The axial compression ratio of joint JD1 is 0.3, 0.4 and 0.5, and the axial compression ratio of joint JD2 is 0.3 and 0.5. In the joint test, different axial forces were applied to the top of the column according to different axial compression ratios, and low-cyclic reciprocating load was applied on the beam. The stress and strain distribution, beam and column deformation, limit state, failure process, failure mechanism, stiffness degradation, ductile deformation and energy dissipation capacity of the joint were measured and analyzed. The results show that: with the increase of axial compression ratio, the ultimate bearing capacity of the joint decreases slightly, the plastic deformation decreases, and the stiffness and ductility decrease. According to the energy dissipation curve of the specimen, the equivalent damping coefficient also increases with the increase of axial compression ratio in a certain range, indicating that the increase of axial compression ratio can improve the seismic performance of the joint to a certain extent. The finite element method is used to simulate the joint test, and the test results are in good agreement with the simulation results.
Tapered concrete filled double skin steel tubular (CFDST) columns have been used in China for structures such as electricity transmission towers. In practice, the bearing capacity related to the connection details on the top of the column is not fully understood. In this paper, the experimental behaviour of tapered CFDST stub columns subjected to axial partial compression is reported, sixteen specimens with top endplate and ten specimens without top endplate were tested. The test parameters included: (1) tapered angle, (2) top endplate thickness, and (3) partial compression area ratio. Test results show that the tapered CFDST stub columns under axial partial compression behaved in a ductile manner. The axial partial compressive behaviour and the failure modes of the tapered CFDST stub columns were significantly influenced by the parameters investigated. Finally, a simple formula for predicting the cross-sectional capacity of the tapered CFDST sections under axial partial compression is proposed.
Recently, as the height of building is getting higher, the applications of CFST column for high-rise buildings have been increased. In structural system of high-rise building, The RC core and exterior concrete-filled tubular (CFST) column-beam pinned connection is one of the structural systems that support lateral load. If this structural system is used, due to the minimal CFST column thickness compared to that of the CFST column width, the local moment occurred by the eccentric distance between the column flange surface from shear bolts joints degrades the shear strength of the CFST column-beam pinned connections. This study performed a finite element analysis to investigate the shear strength under eccentric moment of the CFST column-beam pinned connections. The column's width and thickness were used as variables for the analysis. To guarantee the reliability of the finite element analysis, an actual-size specimens were fabricated and tested. The yield line theory was used to formulate an shear strength formula for the CFT column-beam pinned connection. the shear strength formula was suggested through comparison on the results of FEM analysis, test and yield lime theory, the shear strength formula was suggested.
This paper reports the experimental results of three through bolt beam-column connections under pure shear forces using modified push-out tests. The investigated specimens include extended end-plates and six through-bolts connecting square concrete-filled steel tubular column (S-CFST) to steel beams. The main goal of this study is to investigate if and how the mechanical shear connectors, such as steel angles and stud bolts, contribute to the shear transfer mechanisms in the steel-concrete interface of the composite column. The contribution of shear studs and steel angles to improve the shear resistance of steel-concrete interface in through-bolt connections was investigated using tests. The results showed that their contribution is not significant when the beam-column connection is included in the push-out tests. The specimens failed by pure shear of the long bolts, and the ultimate load can be predicted using the shear resistance of the bolts under shear forces. The predicted values of load allowed obtaining a good agreement with the tests results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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