This paper presents a simplified model to study post-buckling behaviours of the axially restrained steel column at elevated temperatures in fire. The contribution of axial deformation to the curvature of column section is included in theoretical equations. The possible unloading at the convex side of the column when buckling occurs is considered in the stress-strain relationship of steel at elevated temperatures. Parameters that affect structural behaviours of the axial restrained column in fire are studied. The axial restraint cause an increase in the axial force before the column buckles; the buckling temperature of restrained columns will be lower than non-restrained steel columns. However, the axial force of a restrained column decreases after the column buckles with the elevation of temperatures, so make use of the post-buckling behaviour can increase the critical temperature of restrained columns. Columns with temperature gradient across the section will produce lower axial force at elevated temperatures.
The post-fire behavior of structural elements and the cooling process has always been one of the main concerns of the structural engineers. The structures can be cooled at different rates, where they affect the structure's behavior. In the present study, a numerical model has been developed using the Abaqus program to investigate the effect of cooling rate on the post-fire behavior of the CFST column. To verify the model, results of an experimental study performed on CFST columns within a full heating and cooling cycle have been used. In this model, coMParison of the residual strength has been employed in order to examine the behavior of CFST column under different cooling rates. Furthermore, a parametric study was carried out on the strength of steel and concrete, the height of the specimens, the axial load ratio and the cross-sectional shape of the specimen through the proposed model. It was observed that the cooling rate affects the behavior of the column after the fire, and thus the higher the specimen's temperature is, the more effect it has on the behavior. It was also noticed that water cooling had slightly more residual strength than natural cooling. Furthermore, it was recognized from the parametric study, that by increasing the strength of steel and concrete and the load ratio, as well as modifying the cross-sectional shape from circular to square, residual strength of column at the cooling phase was less than that of the heating phase. In addition, with reducing column height, no change was witnessed in the column behavior after the cooling phase.
Post-punching resistance of a flat slab can help redistribute the gravity loads and resist progressive collapse of a structure following initial damage. One important difficulty with accounting for the post-punching strength of a slab is the discontinuity that develops following punching shear. A numerical simulation technique is proposed here to model and evaluate post-punching resistance of flat slabs. It is demonstrated that the simulation results of punching shear and post-punching response of the model of a slab on a single column are in good agreement with corresponding experimental data. It is also shown that progressive collapse due to a column removal (explosion) can lead to punching failure over an adjacent column. Such failure can propagate throughout the structure leading to the progressive collapse of the structure. Through post-punching modeling of the slab and accounting for the associated discontinuity, it is also demonstrated that the presence of an adequate amount of integrity reinforcement can provide an alternative load path and help resist progressive collapse.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.33
no.4
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pp.237-244
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2020
This study investigates the effect of the outrigger wall reinforced with post-tension on reducing differential column shortening. Since the outrigger wall is a concrete structure, the effect of its long-term behavior should be considered. The long-term behavior of the outrigger wall increases differential column shortening and decreases the shear force acting on the outrigger. When the stiffness of the outrigger becomes small, the effect of its long-term behavior increases. Furthermore, a method of reinforcing with post-tension to reduce differential column shortening is proposed. Following the analysis, it was confirmed that the post-tension method shows a significant reduction in the differential column shortening. This study shows that the effect of the outrigger wall reinforced with post-tension on reducing differential column shortening increases with the prestressing force of tendon.
Song Hyung Soo;Ryu Jung Wook;Kim Yun Soo;Yu Sung Yong
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2005.11a
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pp.41-44
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2005
Three precast concrete beam-column connectors for the high-rise office buildings were considered to investigate the prestressing effects of the DDC(Dywidag Ductile Connectors) of Germany and of the modified DDC. The specimens of DDC, DDC with post-tensioning and modified DDC with post-tensioning were constructed and tested to verify the safety. The DDC with and without post-tensioning showed reliable joint strength and ductility but failed in critical x-shape crackings at the column. The modified one showed better behaviors in tests because they did not show critical column crackings at failure. The use of prestressing did not helpful significantly to increase the strength and ductility of connectors but helpful only to develop self-centering behavior for stability.
A great number of moment-resisting steel structures collapsed due to ductile crack initiation at welded beam-column connections, followed by explosive brittle fracture in the Kobe (Hyogoken-Nanbu) earthquake in 1995. A series of experimental and numerical studies on cracking behaviors of beam-column connections in steel bridge piers were carried out by the authors' team. This paper aims to study the effect of post weld treatment on cracking behaviors of the connections during a strong earthquake event. Experiments of three specimens with different weld finishes, i.e., as-welded, R-finish, and burr grinding, were conducted. The experimental results indicate that the instants of ductile crack initiation are greatly delayed for the specimens with R-finish and burr grinding finishes compared with the as-welded one. The strain concentration effect in the connection is also greatly reduced in the specimens with post weld treatment compared with the as-welded one, which was also verified in the tests.
In this research, the self-centering effect in precast and prestressed reinforced concrete structures was investigated experimentally. The reinforced concrete beams and columns were precast and connected by post-tensioning tendons passing through the center of the beams as well as the panel zone of the connections. Three beam-to-interior-column connections were constructed to investigate parameters such as beam to column interfaces (steel on steel or plastic on plastic), energy dissipating devices (unbonded buckling restrained steel bars or steel angles) and the spacing of hoops in the panel zone. In addition to the self-centering effect, the shear strength in the panel zone of interior column connections was experimentally and theoretically evaluated, since the panel zone designed by current code provisions may not be conservative enough to resist the panel shear increased by the post-tensioning force.
International Journal of Concrete Structures and Materials
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v.11
no.2
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pp.403-413
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2017
Residual axial capacity from numerical analysis was widely used as a critical indicator for damage assessment of reinforced concrete (RC) columns subjected to blast loads. However, the convergence of the numerical result was generally based on the displacement response, which might not necessarily generate the correct post-blast results in case that the strain softening behavior of concrete was considered. In this paper, two widely used concrete models are adopted for post-blast analysis of a RC column under blast loading, while the calculated results show a pathological mesh size dependence even though the displacement response is converged. As a consequence, a nonlocal integral formulation is implemented in a concrete damage model to ensure mesh size independent objectivity of the local and global responses. Two numerical examples, one to a RC column with strain softening response and the other one to a RC column with post-blast response, are conducted by the nonlocal damage model, and the results indicate that both the two cases obtain objective response in the post-peak stage.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2005.05a
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pp.239-242
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2005
The purpose of this research was focused on substantiating an effects of tendon-layouts and compressed stress($=f_{pc}$) induced by post-tensioning on seismic performance of post-tensioned flat plate slab-column connection designed as non-participating system. To accomplish this purpose, an experimental research of flat plate exterior slab-column connections subjected to gravity load and reversed lateral displacement history are presented. As a result, tendon-layout is a main variable to influence failure mechanism, dissipated energy and lateral deformation capacity. Furthermore, compressed stress ($=f_{pc}$) induced by post-tensioning enhanced the seismic performance of flat plate slab.
Hwang, Jin-Ha;Choi, Seung-Ho;Lee, Deuck Hang;Kim, Kang Su;Woo, Woon Tack
Journal of the Architectural Institute of Korea Structure & Construction
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v.33
no.12
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pp.45-52
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2017
The precast concrete (PC) method has many advantages in fast construction, quality control, etc. In domestic construction market, however, its application has been quite limited because of the concerns about structural integrity and seismic performances due to the discrete connections between precast concrete members. By applying the post-tensioning method, the precast beam-column connection can be well tightened, allowing improved structural integrity, and proper seismic performances can be also achieved. In this study, reversed cyclic tests have been conducted on the beam-column connection specimens, where the test variables included the compressive strength of grouting mortar and the tensile strengths of prestressing strands, based on which their seismic performances have been examined in detail. The post-tensioned PC beam-column connections showed good seismic performances comparable to that of the monolithic reinforced concrete connection specimen. When 2400 MPa prestressing strands are applied to the beam-column connection, it is preferable to adjust the prestress level similar to that applied for the 1860 MPa prestressing strands to avoid premature local crushing failures at the beam-column connections.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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