The flexural behaviour of steel beams significantly affects the structural performance of the steel frame structures. In particular, the flexural overstrength (namely the ratio between the maximum bending moment and the plastic bending strength) that steel beams may experience is the key parameter affecting the seismic design of non-dissipative members in moment resisting frames. The aim of this study is to present a new formulation of flexural overstrength factor for steel beams by means of artificial neural network (NN). To achieve this purpose, a total of 141 experimental data samples from available literature have been collected in order to cover different cross-sectional typologies, namely I-H sections, rectangular and square hollow sections (RHS-SHS). Thus, two different data sets for I-H and RHS-SHS steel beams were formed. Nine critical prediction parameters were selected for the former while eight parameters were considered for the latter. These input variables used for the development of the prediction models are representative of the geometric properties of the sections, the mechanical properties of the material and the shear length of the steel beams. The prediction performance of the proposed NN model was also compared with the results obtained using an existing formulation derived from the gene expression modeling. The analysis of the results indicated that the proposed formulation provided a more reliable and accurate prediction capability of beam overstrength.
Composite columns made of high strength materials have been used in high-rise construction owing to its excellent structural performance resulting in smaller cross-sectional sizes. However, due to the limited understanding of its structural response, current design codes do not allow the use of high strength materials beyond a certain strength limit. This paper reports additional test data, analytical and numerical studies leading to a new design method to predict the ultimate resistance of composite columns made of high strength steel and high strength concrete. Based on previous study on high strength concrete filled steel tubular members and ongoing work on high strength concrete encased steel columns, this paper provides new findings and presents the feasibility of using high strength steel and high strength concrete for general double symmetric composite columns. A nonlinear finite element model has been developed to capture the composite beam-column behavior. The Eurocode 4 approach of designing composite columns is examined by comparing the test data with results obtained from code's predictions and finite element analysis, from which the validities of the concrete confinement effect and plastic design method are discussed. Eurocode 4 method is found to overestimate the resistance of concrete encased composite columns when ultra-high strength steel is used. Finally, a strain compatibility method is proposed as a modification of existing Eurocode 4 method to give reasonable prediction of the ultimate strength of concrete encased beam-columns with steel strength up to 900 MPa and concrete strength up to 100 MPa.
Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.22
no.1
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pp.11-21
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2022
Currently, in the domestic construction industry, the free web method has been emerging as a potential solution to the shortage of skilled workers due to the prolonged COVID-19 crisis, as it helps in securing economic feasibility through shortening the construction period and reducing labor costs. To consider one part of the construction method, in this study, the bending behavior according to the load was evaluated for the SY slope-type beam formwork, which was manufactured at a factory, assembled with rebar, brought into the site, and then poured into the site. For the SY Beam standard cross-sectional shape, a cross-sectional dimensional width of 400mm and depth 600mm determined through structural modeling using the MIDAS GEN program were applied. A total of 6 specimens were made with a member length of 5,000mm, 5 specimens and one RC specimen in the comparison group were manufactured in real-size format using the thickness of the steel plate(0.8, 1.0, 1.2mm) as a variable, and bending experiments were performed. In the bending test, the steel plate deck showed high initial stiffness and maximum strength as it yielded, which showed that it sufficiently contributed to the flexural strength. It is judged that additional analysis and experimental studies for 1.05, 1.1, and 1.15mm are needed to derive the appropriate steel plate thickness and the method for calculating the tensile force contribution of the steel plate to secure the manufacturing, construction and economic feasibility of SY Beam in the future.
Proceedings of the Korean Society of Machine Tool Engineers Conference
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2002.04a
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pp.38-42
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2002
In the recent, electro-rheological fluid has been used for micro polishing of the 3-dimensional micro-aspherical lens and some sectional parts with defects on the wide flat wafer. The ER fluid has the properties that its viscosity has drastic changed under some electric fields. Therefore, ER fluid can be applicable to the micro polishing fur some parts using these properties. In this paper, the experimental device has been constructed using the precision milling machine in order to micro polishing far some sectional parts of a 4 inches wafer It is consisted of a small steel electrode, a wafer fixture, DC10mA and 5KV power supply unit, and a controller unit. Using the ER experimental device, possibility of amending for wide flat wafer and micro polishing of some micro part has been analyzed.
316L and 420 Stainless steels were deposited onto AZ9ID commercial magnesium alloy by plasma spray process with various gas flow rate of, TEX>$H_2$ secondary gas. And hardness as well as were track volume, coefficient of friction also had been measured. wear and hardness were measured by using reciprocal configuration tribometer and microghardness tester, respectively. Also, the microstructure of the coatings surface the cross sectional area of coating surface and cross sectional area of coaing/Substrate interface had been analyzed with Scanning Electron Microscope(SEM) and Optical microscope(OM). Finally, optimal process parameters for the improvement of coating efficiency such as mechanical property and wear behavior were examined.
The design optimization of a cold-formed steel portal frame building is considered in this paper. The proposed genetic algorithm (GA) optimizer considers both topology (i.e., frame spacing and pitch) and cross-sectional sizes of the main structural members as the decision variables. Previous GAs in the literature were characterized by poor convergence, including slow progress, that usually results in excessive computation times and/or frequent failure to achieve an optimal or near-optimal solution. This is the main issue addressed in this paper. In an effort to improve the performance of the conventional GA, a niching strategy is presented that is shown to be an effective means of enhancing the dissimilarity of the solutions in each generation of the GA. Thus, population diversity is maintained and premature convergence is reduced significantly. Through benchmark examples, it is shown that the efficient GA proposed generates optimal solutions more consistently. A parametric study was carried out, and the results included. They show significant variation in the optimal topology in terms of pitch and frame spacing for a range of typical column heights. They also show that the optimized design achieved large savings based on the cost of the main structural elements; the inclusion of knee braces at the eaves yield further savings in cost, that are significant.
In the recent decades, the application of composite materials, due to their desirable properties, has increased dramatically. In the present study, a quasi-encased trapezoidal section composite steel beam encased with concrete is thoroughly examined. Calculation of the load bearing capacity is carried out by finite element modeling of concrete and FRP beams with trapezoidal section under the effect of controlled displacement loading. The results are then validated comparing to the existing experimental results obtained from similar studies. Further on, the materials are changed to steel and concrete, and the section is de-signed in such a way that both concrete and steel reach a high percent-age of their load bearing capacity. In the last step, the parameters affecting the bending capacity and the behavior of the semi-confined composite beam are investigated. Results revealed that the beam diagonal web thickness plays the most effective role in load bearing capacity amongst other studied parameters. Furthermore, by analyzing the results on the effect of different parameters, an optimal model for primary beam section is presented, which exhibits a greater load bearing capacity compared to the initial design with the same amount of materials used for both sections.
Kim, Kee-Joo;Sung, Chang-Won;Baik, Young-Nam;Lee, Yong-Heon;Bae, Dae-Sung;Kim, Keun-Hwan;Won, Si-Tae
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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v.9
no.3
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pp.55-58
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2008
Hydroforming is a forming technology in which a steel tube is set in a die and formed to fit a specified shape by applying hydraulic pressure from inside the tube while also applying force in the tube axial direction (axial feed). In present study, the entire design process chain for an automotive cross-member was simulated and developed using hydroforming technology on high-strength steel. The part design stage required a feasibility study. The process was designed using computer-aided design techniques to confirm the actual hydroformability of the part in detail. The possibility of using hydroformable cross-member parts was examined using cross-sectional analyses, which were essential to ensure the formability of the tube material for each forming step, including pre-bending and hydroforming. The die design stage included all the components of a prototyping tool. Press interference was investigated in terms of geometry and thinning.
Fortney, Patrick J.;Shahrooz, Bahram M.;Rassati, Gian A.
Steel and Composite Structures
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v.7
no.4
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pp.279-301
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2007
When coupling beams are proportioned appropriately in coupled core wall (CCW) systems, the input energy from ground motions is dissipated primarily through inelastic deformations in plastic hinge regions at the ends of the coupling beams. It is desirable that the plastic hinges form at the beam ends while the base wall piers remain elastic. The strength and stiffness of the coupling beams are, therefore, crucial if the desired global behavior of the CCW system is to be achieved. This paper presents the results of nonlinear response history analysis of two 20-story CCW buildings. Both buildings have the same geometric dimensions, and the components of the buildings are designed based on the equivalent lateral force procedure. However, one building is fitted with steel coupling beams while the other is fitted with diagonally reinforced concrete coupling beams. The force-deflection relationships of both beams are based on experimental data, while the moment-curvature and axial load-moment relationships of the wall piers are analytically generated from cross-sectional fiber analyses. Using the aforementioned beam and wall properties, nonlinear response history analyses are performed. Superiority of the steel coupling beams is demonstrated through detailed evaluations of local and global responses computed for a number of recorded and artificially generated ground motions.
The resistance spot welding of high strength steel degrades the weldability because of its high strength with rich chemical composition and coating layer to protect from corrosion. And the weld Expulsion is prone to occur and severely affect the nugget guality when the initial gap between automatic borrowing galvanied steel sheets(SGARC35) and Zn-coateel trip steels(GA580TRIP and GA980 TRIP) exist in resistance spot welding(RSW). RSW is one of the most popular welding processes used to join sheet metals. but weld guality sometimes do creases due to welding condition. in this paper to verity tue weldability using spot welding with the hemispherically concaved electrode, tensile shear strength and cross-tensile strength were measured by a universal test machine. in addition, the nugget size on cross-sectional area of the weld was observed by optical and electron microscopy. As a result, the nugget size of this specimen is increased with increasing welding current and Max load of tensile-shear strength is increased with welding current is increasing.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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