The mechanical behavior of concrete-filled glass fiber reinforced polymer columns is affected by various factors including concrete strength, stiffness of tube, end confinement effect, and slenderness ratio of members. In this research the behavior of slender columns was examined both experimentally and analytically. Experimental works include 1) compression test with 30cm long glass fiber composite columns under different end confinement conditions, 2) uni-axial compression test for 7 slender columns, which have various slenderness ratios. Short-length stocky columns gave high strength and ductility revealing high confinement action of FRP tubes. The strength increment and strain change were examined under different end confinement conditions. With slender columns, failure strengths, confinement effects, and stress-strains relations were examined. Through analytical work, effective length was computed and it was compared with the amount of reduction in column strength, which is required to predict design strength with slender specimens. This study shows the feasibility of slender concrete-filled glass fiber reinforced polymer composite columns.
Wang, Jun;Liu, Weiqing;Zhou, Ding;Zhu, Lu;Fang, Hai
Steel and Composite Structures
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v.17
no.4
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pp.431-452
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2014
The present study focuses on the mechanical behaviour of concrete filled double skin steel tubular (CFDST) stub columns confined by fiber reinforced polymer (FRP). A series of axial compression tests have been conducted on two CFDST stub columns, eight CFDST stub columns confined by FRP and a concrete-filled steel tubular (CFST) stub column confined by FRP, respectively. The influences of hollow section ratio, FRP wall thickness and fibre longitudinal-circumferential proportion on the load-strain curve and the concrete stress-strain curve for stub columns with annular section were discussed. The test results displayed that the FRP jacket can obviously enhance the carrying capacity of stub columns. Based on the test results, a new model which includes the effects of confinement factor, hollow section ratio and lateral confining pressure of the outer steel tube was proposed to calculate the compressive strength of confined concrete. Using the present concrete strength model, the formula to predict the carrying capacity of CFDST stub columns confined by FRP was derived. The theoretically predicted results agree well with those obtained from the experiments and FE analysis. The present method is also adapted to calculate the carrying capacity of CFST stub columns confined by FRP.
Ultra-high strength concrete and high tensile steel are becoming very attractive materials for high-rise buildings because of the need to reduce member size and structural self-weight. However, limited test data and design guidelines are available to support the applications of high strength materials for building constructions. This paper presents significant findings from comprehensive experimental investigations on the behaviour of tubular columns in-filled with ultra-high strength concrete at ambient and elevated temperatures. A series of tests was conducted to investigate the basic mechanical properties of the high strength materials, and structural behaviour of stub columns under concentric compression, beams under moment and slender beam-columns under concentric and eccentric compression. High tensile steel with yield strength up to 780 MPa and ultra-high strength concrete with compressive cylinder strength up to 180 MPa were used to construct the test specimens. The test results were compared with the predictions using a modified Eurocode 4 approach. In addition, more than 2000 test data samples collected from literature on concrete filled steel tubes with normal and high strength materials were also analysed to formulate the design guide for implementation in practice.
This paper presents experimental and analytical studies of eccentrically loaded concrete-filled double steel (CFDST) and concrete-filled double skin tube (DCFST) columns having outer stainless steel tube. Eighteen CFDST and DCFST column specimens were manufactured and tested to examine the strength and load-deflection responses. In the study, the main parameters were concrete strength, load eccentricity, cross section and slenderness. The strengths, load-deflection diagrams and failure patterns of the columns were observed. In addition, the tested CFDST and DCFST columns were analyzed to attain the capacity and load versus lateral deflection responses. The obtained theoretical results were compared with the test results. A parametric study was also performed to research the effects of the ratio of eccentricity (e/Ho) slenderness ratio (L/r), Ho/to ratio, Hi/ti ratio and the concrete compressive strength on the behavior of columns. In this work, the obtained results indicated that the ductility and capacity of columns were affected by cross section, concrete strength, steel strength, loading eccentricity and slenderness.
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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2000.04a
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pp.349-356
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2000
Strenght and ductility are major factors in the aseismic design of a bridge pier. In spite of good performance in both steel piers have not been used widely due to high cost. But with the filled-in concrete the steel pier have advantages compare to the steel pier only such as improved strength ductility fast construction small section and reasonable cost. In this paper concrete-filled steel piers are tested using quasi-static cyclic lateral load with constant axial load to evaluate the performance. The secondary reinforcement devices such as bolts corner plate and turn buckle are used inside of the piers to improve the ductility with minimum additional cost. Test results shows filled-in concrete and secondary reinforcement devices increase the strength and the ductility of the steel pier.
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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2000.10a
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pp.381-388
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2000
The steel piers and the concrete-filled steel piers, in spite of reasonable strength, high ductility, small section, and fast construction, have not been considered as the alternatives to the RC piers even in the highly populated urban area where aseismic safety, limited space and fast construction are indispensably required. In this paper, a steel pier and 4 box type concrete-filled steel piers were tested with the quasi-static cyclic loading to estimate the ductility and the strength. Additional devices such as base rib, turn-buckle, and anchor bolted added at the to increase the ductility with minimum additional cost. The result showed that the concrete filled-in steel piers had higher energy absorbtion and strength than steel piers had, but also showed that slight overlooking in the design and fabrication could lead to the abrupt fracture just after small local buckling at the bottom.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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v.7
no.4
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pp.34-39
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2006
High-precision centerless grinding machines are emerging as a means of finishing the outer diameter grinding process required for ferrules, which are widely used as fiber optic connectors. In this study, a structural characteristic analysis and evaluation were carried out using a virtual prototype of a centerless grinding machine to realize systematic design technology and performance improvements required to manufacture ferrules. The prototype consisted of a concrete-filled bed, hydrostatic grinding wheel (GW) and regulating wheel (RW) spindle systems, a hydrostatic RW feed mechanism, a RW swivel mechanism, and on-machine GW and RW dressers. The loop stiffness values of the centerless grinding machine were estimated based on the relative displacements between the GW and RW caused by grinding forces. The simulated results illustrated that a concrete-filled bed considerably improved the structural stiffness and accuracy of a high-precision centerless grinding machine.
Park, Yong-Hyeon;Kim, Do-Bumn;Ju, Young-Kyu;Yang, Il-Seung;Yom, Kyong-Soo
Journal of the Architectural Institute of Korea Structure & Construction
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v.35
no.3
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pp.19-25
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2019
The purpose of this study was to evaluate bending performance of concrete filled soldier pile for temporary retaining wall. Structural performance tests were conducted on total number of four specimens. Each specimen had a unique characteristics with combination of the following variables, existence of reinforcing bar and locations of reinforcing steel plates. The results of this study were as follows; concrete filled steel tubes with being reinforced bar and flange rather than non-bar showed better performance. Higher yield, tensile strength and sufficient plastic strain were archived and maximum moment observed in experiments exceeded theoretical maximum moment in both allowable stress design and limit state design at all specimens.
The development of modern concrete technology makes it much easier to produce high-strength concrete (HSC) or ultra-high-strength concrete (UHSC) with high workability. However, the application of this concrete is limited in practical construction of traditional reinforced concrete (RC) structures due to low-ductility performance. To further push up the limit of the design concrete strength, concrete-filled-steel-tube (CFST) columns have been recommended considering its superior strength and ductility performance. However, the beneficial composite action cannot be fully developed at early elastic stage as steel dilates more than concrete and thereby reducing the elastic strength and stiffness of the CFST columns. To resolve this problem, external confinement in the form of steel rings is proposed in this study to restrict the lateral dilation of concrete and steel. In this paper, a total of 29 high-strength CFST (HSCFST) columns of various dimensions cast with concrete strength of 75 to 120 MPa concrete and installed with external steel rings were tested under uni-axial compression. From the results, it can be concluded that the proposed ring installation can further improve both strength and ductility of HSCFST columns by restricting the column dilation. Lastly, an analytical model calculating the uni-axial strength of ring-confined HSCFST columns is proposed and verified based on the Von-Mises and Mohr-Coulomb failure criteria for steel tube and in-filled concrete, respectively.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1999.10a
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pp.571-574
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1999
Due to many advantages of advanced composite material, research on the composite compression member is initiated. In this paper structural characteristics of concrete filled glass fiber reinforced composite tubular member si studied. Experimental results shows that strength and ductility of composite compression member is considerably increased due to concrete confinement action of composite surface. Thus it can be anticipated that increased strength of concrete will be incorporated in the design of composite compression member.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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