Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.9
no.1
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pp.233-241
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2005
The paper is presented experimental study results on bond stress between profiled steel and concrete in Profiled SPC(Profiled Steel Plate Concrete) rectangular steel tubes through an experimental program in which 13 pull-out specimens were tested. Advantages and class of composite members and current problems of construction work are noted, past research of PSSC is described. An experimental study is described and evaluated. The bond capacity is interrelated with slip at the steel concrete interface. The factors influencing the mechanism of bond stress transfer were the cross section shape, length/diameter, diameter/thickness and environmental parameters (temperature, moisture). The results of experimental program indicated that the force transfer could be characterized into two regions The first region was governed by bond with no relative slip between the profiled steel and concrete. The second region occurs after the chemical debonding. Bond stress transfer in this region was governed by frictional resistance between profiled steel and concrete and cross section shapes. The important factors influencing the magnitude of frictional resistance are the profiled steel shapes, length/diameter and environmental parameters. (temperature, moisture)
Profiled composite slab has been widely used in civil engineering due to its structural merits. The extension of this concept to the bearing wall forms the profiled composite wall, which consists of two external profiled steel plates and infill concrete. This paper investigates the structural behavior of this type of wall under axial compression. A series of compression tests on profiled composite walls consisting of varied types of profiled steel plate and edge confinement have been carried out. The test results are evaluated in terms of failure modes, load-axial displacement curves, strength index, ductility ratio, and load-strain response. It is found that the type of profiled steel plate has influence on the axial capacity and strength index, while edge confinement affects the failure mode and ductility. The test data are compared with the predictions by modern codes such as AISC 360, BS EN 1994-1-1, and CECS 159. It shows that BS EN 1994-1-1 and CECS 159 significantly overestimate the actual compressive capacity of profiled composite walls, while AISC 360 offers reasonable predictions. A method is then proposed, which takes into account the local buckling of profiled steel plates and the reduction in the concrete resistance due to profiling. The predictions show good correlation with the test results.
Plate elements in fully profiled sandwich panels are generally subjected to local buckling failure modes and this behaviour is treated in design by using the conventional effective width method for plates with a width to thickness (b/t) ratio less than 100. If the plate elements are very slender (b/t > 1000), the panel failure is governed by wrinkling instead of local buckling and the strength is determined by the flexural wrinkling formula. The plate elements in fully profiled sandwich panels do not fail by wrinkling as their b/t ratio is generally in the range of 100 to 600. For this plate slenderness region, it was found that the current effective width formula overestimates the strength of the fully profiled sandwich panels whereas the wrinkling formula underestimates it. Hence a new effective width design equation has been developed for practical plate slenderness values. However, no guidelines exist to identify the plate slenderness (b/t) limits defining the local buckling, wrinkling and the intermediate regions so that appropriate design rules can be used based on plate slenderness ratios. A research study was therefore conducted using experimental and numerical studies to investigate the effect of plate slenderness ratio on the ultimate strength behaviour of foam supported steel plate elements. This paper presents the details of the study and the results.
Al-Shaikhli, Marwan S.;Badaruzzaman, Wan Hamidon Wan;Al Zand, Ahmed W.
Steel and Composite Structures
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v.42
no.1
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pp.33-48
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2022
This paper researches a lightweight composite structure referred to as the Profiled Steel Sheeting Dry Board (PSSDB). It is fundamentally produced by connecting a Profiled Steel Sheeting to Dry Board using mechanical screws. It is mainly employed as floor panels. However, almost all studies have focused on researching the one-way structural performance. Therefore, this study focuses on the bending behaviour of the two-way PSSDB floor system using both of Finite Element (FE) and Experimental analysis. Four panels were used in the experimental tests, and a mild steel plate has been applied at the bottom for two panels. For the FE process, models were created using ABAQUS software. 4 parametric studies have been utilized to understand the system's influential elements. From the experimental tests, it was found that using Steel Plate shall optimize the two-way action of the system and depending on the type of dry board the improvement in stiffness may reach up to 38%. It was shown from the FE analysis that the dry board, profiled steel sheeting and steel plat can affect the system by up to 10 %, 17% and 3% respectively, while applying a uniform load demonstrate a better two-way action.
A new type of buckling-restrained braces (BRBs) with a longitudinally profiled steel plate working as the core (LPBRB) is proposed and experimentally investigated. Different from conventional BRBs with a constant thickness core, both stiffness and strength of the longitudinally profiled steel core along its longitudinal direction can change through itself variable thickness, thus the construction of LPBRB saves material and reduces the processing cost. Four full-scale component tests were conducted under quasi-static cyclic loading to evaluate the seismic performance of LPBRB. Three stiffening methods were used to improve the fatigue performance of LPBRBs, which were bolt-assembled T-shaped stiffening ribs, partly-welded stiffening ribs and stiffening segment without rib. The experimental results showed LPBRB specimens displayed stable hysteretic behavior and satisfactory seismic property. There was no instability or rupture until the axial ductility ratio achieved 11.0. Failure modes included the out-of-plane buckling of the stiffening part outside the restraining member and core plate fatigue fracture around the longitudinally profiled segment. The effect of the stiffening methods on the fatigue performance is discussed. The critical buckling load of longitudinally profiled segment is derived using Euler theory. The local bulging behavior of the outer steel tube is analyzed with an equivalent beam model. The design recommendations for LPBRB are presented finally.
Steel-concrete composite walls have been proposed and developed for applications in various types of structures. The double-skin profiled composite walls, as a natural development of composite flooring, provide structural and architectural merits. However, adequate intermediate fasteners between profiled steel plates and concrete core are required to fully mobilize the composite action and to improve the structural behavior of the wall. In this research, two new types of fasteners (i.e., threaded rods and vertical plates) were proposed and three specimens with different fastener types or fastener arrangements were tested under axial compression. The experimental results were evaluated in terms of failure modes, axial load versus axial displacement response, strength index, ductility index, and load-strain relationship. It was found that specimen with symmetrically arranged thread rods sustained more stable axial strain than that with staggered arranged threaded rods. Meanwhile, vertical plates are more suitable for practical use since they provide stronger confinement to profiled steel plate and effectively prevent the steel plate from early local buckling, which eventually enhance the composite action and increase the axial compressive capacity of the wall. The calculation methods were then proposed and good agreement was observed between the test results and the predicted results.
Heo, Byung Wook;Kwak, Myong Keun;Bae, Kyu Woong;Jeong, Sang Min
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.19
no.3
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pp.247-258
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2007
This paper describes the results of an experimental study on the new type of encased composite beams that use deep deck plates, which could reduce the story height of buildings by controlling the bottom flange of steel beams. The profiled steel beam was thus developed. It was advantageous to the long span of the buildings. Seven full-scale specimens were constructed, and simply supported bending tests were conducted on the encased composite beams with different steel plate thicknesses, with and without shear studs, reinforcing bars, and web openings. The test results showed that the encased composite beams that were developed in this study had sufficient composite action without additional shear connectors due to their inherent shear-bond effects between the steel beams and concrete.
Subhani, Mahbube;Kabir, Muhammad Ikramul;Al-Amer, Riyadh
Steel and Composite Structures
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v.34
no.1
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pp.91-105
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2020
Steel-concrete composite beam with profiled steel sheet has gained its popularity in the last two decades. Due to the ageing of these structures, retrofitting in terms of flexural strength is necessary to ensure that the aged structures can carry the increased traffic load throughout their design life. The steel ribs, which presented in the profiled steel deck, limit the use of shear connectors. This leads to a poor degree of composite action between the concrete slab and steel beam compared to the solid slab situation. As a result, the shear connectors that connects the slab and beam will be subjected to higher shear stress which may also require strengthening to increase the load carrying capacity of an existing composite structure. While most of the available studies focus on the strengthening of longitudinal shear and flexural strength separately, the present work investigates the effect of both flexural and longitudinal shear strengthening of steel-concrete composite beam with composite slab in terms of failure modes, ultimate load carrying capacity, ductility, end-slip, strain profile and interface differential strain. The flexural strengthening was conducted using carbon fibre reinforced polymer (CFRP) or steel plate on the soffit of the steel I-beam, while longitudinal shear capacity was enhanced using post-installed high strength bolts. Moreover, a combination of both the longitudinal shear and flexural strengthening techniques was also implemented (hybrid strengthening). It is concluded that hybrid strengthening improved the ultimate load carrying capacity and reduce slip and interface differential strain that lead to improved composite action. However, hybrid strengthening resulted in brittle failure mode that decreased ductility of the beam.
The subject of the ongoing research work is to analyze the composite action of the structural elements of composite slabs with profiled steel decking by experimental and numerical studies. The mechanical and frictional interlocks result in a complex behaviour and failure under horizontal shear action. This is why the design characteristics can be determined only by standardized experiments. The aim of the current research is to develop a computational method which can predict the behaviour of embossed mechanical bond under shear actions, in order to derive the design characteristics of composite slabs with profiled steel decking. In the first phase of the research a novel experimental analysis is completed on an individual concrete encased embossment of steel strip under shear action. The experimental behaviour modes and failure mechanisms are determined. In parallel with the tests a finite element model is developed to follow the ultimate behaviour of this type of embossment, assuming that the phenomenon is governed by the failure of the steel part. The model is verified and applied to analyse the effect of embossment's parameters on the behaviour. In the extended investigation different friction coefficients, plate thicknesses, heights and the size effects are studied. On the basis of the results the tendencies of the ultimate behaviour and resistance by the studied embossment's characteristics are concluded.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.7
no.5
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pp.39-48
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2007
Recently, the trend of construction has been concentrated on the development of structural systems improved economically. As a result, the usage of High Performance Steel which simplifies the girder structures and shortens the construction time is increasing. Also the interest in Longitudinally Profiled(LP) plate as a structural element for girders has been increased. The LP can distribute efficiently the sectional force applied to the structure, and also reduce the self-weight and the number of welding points. The LP plate was developed in Europe originally and its application has been increased rapidly on steel structures in Korea. Though it is used widely and internationally, the study for the LP plate application is rarely performed. In this paper, sectional stress and deflections were analyzed in the different section types by solid element in the finite element method; finally the workability, as well as economical efficiency of the LP plate produced in Korea was evaluated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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