Although a lot of experimental and analytical investigations have been carried out for steel bridge piers made of SS400 and SM490, the formulas available for SS400 and SM490 are not suitable for evaluating ultimate load and deformation capacities of steel bridge piers made of high strength steel (HSS) SM570. The effect of various parameters is investigated in this paper, including plate width-to-thickness ratio, column slenderness ratio and axial compression force ratio, on the ultimate load and deformation capacities of steel bridge box piers made of SM570 steel subjected to cyclic loading. The elasto-plastic behavior of the steel bridge piers under cyclic loads is simulated through plastic large deformation finite element analysis, in which a modified two-surface model (M2SM) including cyclic hardening is employed to trace the material nonlinearity. An extensive parametric study is conducted to study the influences of structural parameters on the ultimate load and deformation capacities. Based on these analytical investigations, new formulas for predicting ultimate load and deformation capacities of steel bridge piers made of SM570 are proposed. This study extends the ultimate load and deformation capacities evaluation of steel bridge piers from SS400, SM490 steels to SM570 steel, and provides some useful suggestions.
In this paper, the cyclic behavior of steel beam-concrete encased steel (CES) column joints was investigated experimentally and numerically. Three frame middle joint samples with varying concrete slab widths were constructed. Anti-symmetrical low-frequency cyclic load was applied at two beam ends to simulate the earthquake action. The failure modes, hysteretic behavior, ultimate load, stiffness degradation, load carrying capacity degradation, displacement ductility and strain response were investigated in details. The three composite joints exhibited excellent seismic performance in experimental tests, showing high load-carrying capacity, good ductility and superior energy dissipation ability. All three joint samples reached their ultimate loads due to shear failure. Numerical results from ABAQUS modelling agreed well with the test results. Finally, the effect of the concrete slab on ultimate load was analyzed through a parametric study on concrete strength, slab thickness, as well as slab width. Numerical simulation showed that slab width and thickness played an important role in the load-carrying capacity of such joints. As a comparison, the influence of concrete grade was not significant.
Hwang, Jin Ha;Kim, Hune Tae;Ryu, Ho Wan;Kim, Yun Jae;Kim, Jin Weon;Kweon, Hyeong Do
Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
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v.15
no.2
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pp.31-39
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2019
Cracked component analysis is needed for structural integrity analysis under seismic loading. Under large amplitude cyclic loading conditions, the change in material properties can be complex, depending on the magnitude of plastic strain. Therefore the cracked component analysis under cyclic loading should consider appropriate cyclic hardening model. This study introduces a procedure for determining an appropriate cyclic hardening model for cracked component analysis. The test material was nuclear-grade TP316 stainless steel. The material cyclic hardening was simulated using the Chaboche combined hardening model. The kinematic hardening model was determined from standard tensile test to cover the high and wide strain range. The isotropic hardening model was determined by simulating C(T) test under cyclic loading using ABAQUS debonding analysis. The suitability of the material hardening model was verified by comparing load-displacement curves of cyclic C(T) tests under different load ratios.
The paper deals with the results of the laboratory cyclic plate load tests performed on the reinforced soft clay beds. The performances of the clay bed reinforced with geocells and geocells with additional basal geogrid cases are compared with the performance of the unreinforced clay beds. From the cyclic plate load test results, the coefficient of elastic uniform compression ($C_u$) was calculated for the different cases. The $C_u$ value was found to increase in the presence of geocell reinforcement. The maximum increase in the $C_u$ value was observed in the case of the clay bed reinforced with the combination of geocell and geogrid. In addition, 3 times increase in the strain modulus, 10 times increase in the bearing capacity, 8 times increase in the stiffness and 90% reduction in the settlement was observed in the presence of the geocell and geogrid. Based on the laboratory test results, a hypothetical case of a prototype foundation subjected to cyclic load was analyzed. The results revealed that the natural frequency of the foundation-soil system increases by 4 times and the amplitude of the vibration reduces by 92% in the presence of the geocells and the geogrids.
Tafreshi, S.N. Moghaddas;Darabi, N. Joz;Dawson, A.R.
Geomechanics and Engineering
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v.14
no.2
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pp.115-129
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2018
This paper presents a set of results of plate load tests that imposed incremental cyclic loading to a sandy soil bed containing multiple layers of granulated rubber-soil mixture (RSM) at large model scale. Loading and unloading cycles were applied with amplitudes incrementally increasing from 140 to 700 kPa in five steps. A thickness of the RSM layer of approximately 0.4 times the footing diameter was found to deliver the minimum total and residual settlements, irrespective of the level of applied cyclic load. Both the total and residual settlements decrease with increase in the number of RSM layers, regardless of the level of applied cyclic load, but the rate of reduction in both settlements reduces with increase in the number of RSM layers. When the thickness of the RSM layer is smaller, or larger, settlements increase and, at large thicknesses may even exceed those of untreated soil. Layers of the RSM reduced the vertical stress transferred through the foundation depth by distributing the load over a wider area. With the inclusion of RSM layers, the coefficient of elastic uniform compression decreases by a factor of around 3-4. A softer response was obtained when more RSM layers were included beneath the footing damping capacity improves appreciably when the sand bed incorporates RSM layers. Numerical modeling using "FLAC-3D" confirms that multiple RSM layers will improve the performance of a foundation under heavy loading.
Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
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v.13
no.1
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pp.75-83
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2017
This study investigated deformation behavior of major nuclear structural materials under cyclic loading conditions via cyclic stress-strain test. The cyclic stress-strain tests were conducted on SA312 TP316 stainless steel and SA508 Gr.3 Cl.1 low-alloy steel, which are used as materials for primary piping and reactor pressure vessel nozzle respectively, under cyclic load with constant strain amplitude and constant load amplitude at room temperature (RT) and $316^{\circ}C$. From the results of tests, the cyclic hardening and softening behavior, stabilized cyclic stress-strain behavior, and ratcheting behavior of both materials were investigated at both RT and $316^{\circ}C$. In addition, appropriate considerations for cyclic deformation behavior in the structural integrity evaluation of major nuclear components under excessive seismic condition were discussed.
The flexural behaviour of symmetrically reinforced concrete (RC) columns cast of normal- and high-strength concrete under both monotonic and cyclic loading is studied based on an analytical procedure, which employs the actual stress-strain curves and takes into account the stress-path dependence of concrete and steel reinforcement. The analysis is particularly extended into the post-peak stage with large inelastic deformation at various applied axial load level. The effect of axial load on their complete flexural behaviour is then identified based on the results obtained. The axial load is found to have fairly large effect on the flexural behaviour of RC columns under both monotonic and cyclic loading. Such effects are discussed through examination of various aspects including the moment-curvature relationship, moment capacity, flexural ductility, variation of neutral axis depth and steel stress.
This paper is concerned with a study on cyclic bending load of bus folding door pillar including adhesive bonding and spot welding. Three specimen types were used such as spot welding, I-type adhesive bonding and M-type adhesive bonding in this study. The tensile-shear tests were carried out to evaluate the tensile-shear strength of these three specimen types. Also four-point bending tests were carried out to evaluate the static and dynamic bending load. From the results, using adhesive bonding has a better effect on the static and dynamic bending load than using spot welding. Therefore, manufacturing better structural products can be expected by applying hybrid welding using adhesive and spot welding to those.
Kim, Kyoung-Yul;Hong, Sung-Yun;Kim, Dae-Hong;Lee, Dae-Soo
Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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2004.03b
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pp.730-737
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2004
In this paper, in order to examine cyclic hehavior characteristics and safety of underground flexible pipes for electric cables subject to cyclic vehicle load, FEM analysis and cyclic soil box test were carried out. As results of the test, it was revealed that the vertical displacement of the test was larger than that of FEM analysis because thermal effect arising from power cables made reduction of rigidity of the pipe so that large deformation of the pipe induced by the heat occured. Moreover, it was shown that the final vertical displacement under about 0.4 million times of the cyclic load test was not satisfied with elastic allowable displacement of the pipe, and long term stability of the pipe was not stable since behavior characteristics of the pipe exists plastic strain range pasted clastic strain range.
Gupta, Rakesh;Miller, Thomas H.;Freilinger, Shawn M. Wicks
Structural Engineering and Mechanics
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v.17
no.5
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pp.627-639
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2004
The objective of this research was to evaluate the performance of metal-plate-connected truss joints subjected to cyclic loading conditions that simulated seismic events in the lives of the joints. We also investigated the duration of load factor for these joints. We tested tension splice joints and heel joints from a standard 9.2-m Fink truss constructed from $38-{\times}89-mm$ Douglas-fir lumber: 10 tension splice joints for static condition and for each of 6 cyclic loading conditions (70 joints total) and 10 heel joints for static condition and for each of 3 cyclic loading conditions (40 joints total). We evaluated results by comparing the strengths of the control group (static) with those of the cyclic loading groups. None of the cyclic loading conditions showed any strength degradation; however, there was significant stiffness degradation for both types of joint. The results of this research show that the current duration of load factor of 1.6 for earthquake loading is adequate for these joints.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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