This paper deals with the strength and deformation of both short and slender concrete filled steel tubular columns under the combined actions of axial compression and bending moment. Sixteen specimens were tested to investigate the effect of fiber reinforced concrete on the ultimate strength and behavior of the composite column. The primary test parameters were load eccentricity and column slenderness. Companion tests were also undertaken on eight numbers of similar empty steel tubes to highlight the synergistic effects of composite column. The test results demonstrate the influence of fiber reinforced concrete on the strength and behavior of concrete filled steel tubular columns.
This paper aims to analytically study the effect of loading conditions and confinement type on the mechanical properties of the concrete-steel composite columns under axial compressive loading. The axial loading is applied to the composite columns in the two ways; only on the concrete core, and on the concrete core and steel tube simultaneously, which are called steel tube-confined concrete (STCC) and concrete-filled steel tube (CFST) columns, respectively. In addition, the confinement is investigated in the three types of passive, short-term active and long-term active confinement. Nonlinear finite element 3D models for analyzing these columns are developed using the ABAQUS program, and then these models are verified with respect to the recent experimental results reported by the authors on the STCC and CFST columns experiencing active and passive confinements. Axial and lateral stress-strain curves as well as the failure mode for qualitative verification, and compressive strength for quantitative verification are considered. It is found that there is a good consistency between the finite element analysis results and the experimental ones. In addition, a parametric study is performed to evaluate the effect of axial loading type, prestressing ratio, concrete compressive strength and steel tube diameter-to-wall thickness ratio on the compressive behavior of the composite columns. Finally, the compressive strength results of CFST specimens obtained via the finite element analysis are compared with the values specified by the international codes and standards including EC4, CSA, ACI-318, and AISC, with the results showing that ACI-318 and AISC underestimate the compressive strength of the composite columns, while EC4 and CSA codes present overestimated values.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.16
no.1
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pp.125-133
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2010
Researches and studies which have been conducted so far on external confinement of long span concrete columns have mainly concentrated on concentric loading. But, long span bridge concrete columns over the sea are mainly subjected to concentrated axial load, and at the same time lange amount of moment by eccentric load. This paper experimentally investigates the performance of externally confined high-strength concrete columns subjected to loading mechanism and evaluates the effectiveness of two confinement materials carbon fibre and high performance glass fibre. Twelve short columns with the same dimensions were cast and tested Six columns were reinforced with hoop bars, the remaining six columns were reinforced with spiral bars and wrapped with three layers of carbon failure and high performance glass FRP sheets. Test variables considered were the shape of internal reinforcement and strengthening materials according to loading location. The experimental results showed that eccentric load could obviously lower down the maximum failure load of FRP-confined concrete columns, compared with the columns under concentric load. And compared with the carbon FRP-confined reinforced concrete columns, high performance glass FRP-confined columns displayed a higher load capacity and ductility, when tested both concentrically and eccentrically.
Nematzadeh, Mahdi;Fazli, Saeed;Hajirasouliha, Iman
Steel and Composite Structures
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v.23
no.5
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pp.517-527
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2017
In this paper, the effect of active confinement on the compressive behaviour of circular steel tube-confined concrete (STCC) and concrete-filled steel tube (CFST) columns is investigated. In STCC columns the axial load is only applied to the concrete core, while in CFST columns the load is carried by the whole composite section. A new method is introduced to apply confining pressure on fresh concrete by laterally prestressing steel tubes. In order to achieve different prestressing levels, short-term and long-term pressures are applied to the fresh concrete. Three groups of STCC and CFST specimens (passive, S-active and L-active groups) are tested under axial loads. The results including stress-strain relationships of composite column components, secant modulus of elasticity, and volumetric strain are presented and discussed. Based on the elastic-plastic theory, the behaviour of the steel tube is also analyzed during elastic, yielding, and strain hardening stages. The results show that using the proposed prestressing method can considerably improve the compressive behaviour of both STCC and CFST specimens, while increasing the prestressing level has insignificant effects. By applying prestressing, the linear range in the stress-strain curve of STCC specimens increases by almost twice as much, while the improvement is negligible in CFST specimens.
Le, An H.;Ekkehard, Fehling;Thai, Duc-Kien;Nguyen, Chau V.
Steel and Composite Structures
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v.29
no.1
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pp.125-138
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2018
The research on the confinement behavior of ultra high performance concrete without and with the use of steel fibers (UHPC and UHPFRC) has been extremely limited. In previous studies, authors experimentally investigated the axially compressive behavior of circular steel tube confined concrete (STCC) short and intermediate columns with the employment of UHPC and UHPFRC. Under loading on only the concrete core, the confinement effect induced by the steel tube was shown to significantly enhance the utimate stress and its corresponding strain of the concrete core. Therefore, this paper develops a simplified stress - strain model for circular STCC columns using UHPC and UHPFRC with compressive strength ranging between 150 MPa and 200 MPa. Based on the regression analysis of previous test results, formulae for predicting peak confined stress and its corresponding strain are proposed. These proposed formulae are subsequently compared against some previous empirical formulae available in the literature to assess their accuracy. Finally, the simplified stress - strain model is verified by comparison with the test results.
The aim of this paper is to investigate the appropriateness of current codes of practice for predicting the axial load capacity of high-strength Concrete Filled Steel Tubular Columns (CFSTCs). Australian/New Zealand standards and other international codes of practice for composite bridges and buildings are currently being revised and will allow for the use of high-strength CFSTCs. It is therefore important to assess and modify the suitability of the section and ultimate buckling capacities models. For this purpose, available experimental results on high-strength composite columns have been assessed. The collected experimental results are compared with eight current codes of practice for rectangular CFSTCs and seven current codes of practice for circular CFSTCs. Furthermore, based on the statistical studies carried out, simplified relationships are developed to predict the section and ultimate buckling capacities of normal and high-strength short and slender rectangular and circular CFSTCs subjected to concentric loading.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1993.10a
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pp.284-289
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1993
To analyze the effects of compressive strength of concrete and longitudinal steel ratio on buckling behavior of columns, 36tied reinforced concrete columns with hinged ends were tested. The 100mm square cross section was used and the amount of eccentricity was 10mm. The compressive strengths of column specimens with slenderness ratios of 15, 30 and 50 were 202, 513 and 752 kg/$\textrm{cm}^2$. The longitudinal steel ratio of columns with bending about a section diagonal and about a principal axis were 2.85%(4-D10). The ratio of ultimate load capacity to that of short column with the same eccentricity was much decreased at high slenderness ratio with increasing the compressive strength of concrete. And the lateral displacement of column at the ultimate load was decreased as the strength was increased. These are due to that at high slenderness ratio, the load capacity and behavior of column are affected by flexural rigidity. And, it was also found that for the same quantity of confining steel and level of axis load, there is little difference between the flexural strength for bending about a section diagonal and for bending about principal axis.
The behaviour of hollow structural steel (HSS) stub columns and beams filled with normal concrete and recycled aggregate concrete (RAC) under instantaneous loading was investigated experimentally. A total of 40 specimens, including 30 stub columns and 10 beams, were tested. The main parameters varied in the tests were: (1) recycled coarse aggregate (RCA) replacement ratio, from 0 to 50%, (2) sectional type, circular and square. The main objectives of these tests were threefold: first, to describe a series of tests on new composite columns; second, to analyze the influence of RCA replacement ratio on the compressive and flexural behaviour of recycled aggregate concrete filled steel tubes (RACFST), and finally, to compare the accuracy of the predicted ultimate strength, bending moment capacity and flexural stiffness of the composite specimens by using the recommendations of ACI318-99 (1999), AIJ (1997), AISC-LRFD (1999), BS5400 (1979), DBJ13-51-2003 (2003) and EC4 (1994).
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2001.05a
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pp.157-162
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2001
The purpose of this study is to investigate the enhancement of shear capacity according to steel fiber contents in RC short columns. Lateral force resistance test was performed with the parameters of steel fiber contents in concrete volume. From the test results, shear and ductility capacity was improved with steel fiber contents Increased. In addition, an optimal steel fiber content was evaluated as a 1.5 % of concrete volume.
The purpose of this study is focused to the historic changes of Yungnam-Ru(嶺南樓), which are based on the site layout, and architectural forms in architectural building history and historic periods analyzed with the historic reference, paintings, and photos. This study is to search the alteration of the types of axis and the formation of spaces in Yungnam-Ru which is the Ru-Gak(樓閣) The conclusion of the architectural changes from the historic period and architectural form which is the belows. The first Yungnam-Ru by name had been used to be called, before it was re-called Yungnam-Ru by Kim Ju in 1365. Therefore, the hypothesis in naming Yungnam-Ru form assumption that the building under the name of Yungnam-Ru was re-named by Kim Ju from the Old Budist Temple called Yungnam-Sa, should re-considered in history. The second, it is considered that Milyang-Sibyi-Kyungdo(密陽十二景圖) as the painting can only be seen the site layout in 1542. It could be compared the differences of the site layouts from in 1542 to the present time. At that time Nyungpadang(凌派堂) was connected the main buildings called Yungnam-Ru Chimrudang(沈流堂),building was seperated with the Yungnam-Ru at that period. In 1542, the main Building(Yungnam-Ru) was consist of 5 spans of columns(from the front) and 2 spans of columns(from the side). Now, the main Building(Yungnam-Ru) has the 5 spans of columns from the front, and two spans of columns short from the side, compared to the present facade. At the past, Chimrudang(building) has the two spans of columns and one span of columns short, compared to the present facade. The third, It supposed that main building, Nyungpadang and Chimrudang in the composite of facade was connected with Wolrang(月廊) and Hunrang(軒廊) after invatioin from japan in 1592. 1844, (Chosun dynasty, Hunjong 10) the Yungnam-Ru was re-builted by maintaining the same concept in site layout of the past, and finally the three buildings was put together with Wolrang and Hunrang. As a result, the plan of the Yungnam-Ru was expanded with many aspects. From 1542 to 1844, the present site-layout gradually completed with three buildings which was spatially connected. The forth, in the middle age of Chosun dynasty, after added Gaeksa(客舍), the building is for the government officer staying temporally from outside province) in the site, the site layout was greatly changed with volume of building. In 1844, the Yungnam-Ru as the Nugak belongs to Miljukwan(密州館) was expanded spacially and formally. After that time, the burned buildings could not have been re-built because of aspects in government ability and economical ability.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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