Pokharel, Tilak;Yao, Huang;Goldsworthy, Helen M.;Gad, Emad F.
Steel and Composite Structures
/
v.20
no.5
/
pp.1067-1085
/
2016
Recent research on steel moment-resisting connection between steel beams and concrete filled steel tubes has shown that there are considerable advantages to be obtained by anchoring the connection to the concrete infill within the tube using anchors in blind bolts. In the research reported here, extensive experimental tests and numerical analyses have been performed to study the anchorage behaviour of cogged deformed reinforcing bars within concrete filled circular steel tubes. This data in essential knowledge for the design of the steel connections that use anchored blind bolts, both for strength and stiffness. A series of pull-out tests were conducted using steel tubes with different diameter to thickness ratios under monotonic and cyclic loading. Both hoop strains and longitudinal strains in the tubes were measured together with applied load and slip. Various lead-in lengths before the bend and length of tailed extension after the bend were examined. These dimensions were limited by the dimensions of the steel tube and did not meet the requirements for "standard" cogs as specified in concrete standards such as AS 3600 and ACI 318. Nevertheless, all of the tested specimens failed by bar fracture outside the steel tubes. A comprehensive 3D Finite Element model was developed to simulate the pull-out tests. The FE model took into account material nonlinearities, deformations in reinforcing bars and interactions between different surfaces. The FE results were found to be in good agreement with experimental results. This model was then used to conduct parametric studies to investigate the influence of the confinement provided by the steel tube on the infilled concrete.
A beam-column fiber element for the large displacement, nonlinear inelastic analysis of Concrete-Filled Steel Tubes (CFT) is implemented. The method of description is Total Lagrangian formulation. An 8 degree of freedom (DOF) element with three nodes, which has 3 DOF per end node and 2 DOF on the middle node, has been chosen. The quadratic Lagrangian shape functions for axial deformation and the quartic Hermitian shape function for the transverse deformation are used. It is assumed that the perfect bond is maintained between steel shell and concrete core. The constitutive models employed for concrete and steel are based on the results of a recent study and include the confinement and biaxial effects. The model is implemented to analyze several CFT columns under constant and non-proportional fluctuating concentric axial load and cyclic lateral load. Good agreement has been found between experimental results and theoretical analysis.
Self-compacting Concrete (SCC) Filled Square steel Tubes (SCFST) was used to strengthen square RC columns. To establish the efficiency of this strengthening method, 17 columns were tested under axial compression loading including 3 RC columns without any strengthening (WRC), 1 RC column strengthened with concrete jacket (CRC), 13 RC columns strengthened with self-compacting concrete filled square steel tubes (SRC). The experimental results showed that the use of SCFST is interesting since the ductility and the bearing capacity of the RC columns are greatly improved. The improvement ratio is significantly affected by the nominal wall thickness of steel tubes (t), the strength grade of strengthening concrete (C), and the length-to-width ratio (L / B) of the specimens. In order to quantitatively analyze the effect of these test parameters on axial loading behavior of the SRC columns, three performance indices, enhancement ratio (ER), ductility index (DI), and confinement ratio (CR), were used. The strength of the SRC columns obtained from the experiments was then employed to verify the proposed mode referring to the relevant codes. It was found that codes DBJ13-51 could relatively predict the strength of the SRC columns accurately, and codes AIJ and BS5400 were relatively conservative.
In order to directly apply seawater and sea sand in construction without desalination, a type of square concrete-filled steel tube (CFST) encased with prefabricated seawater sea-sand concrete filled Polyvinyl Chloride (PVC)/Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) tube column was proposed. Twenty short columns were tested under uniaxial loads, and the test parameters included inner tube types, seawater sea-sand concrete replacement ratios, concrete strength, the wrapping area of Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) strips and the thickness of GFRP tube. The effects of the parameters on failure modes, loading capacity, ductility and strain responses were discussed. All the tested specimens failed with serious buckling of the steel tubes and fracture of the inner tubes. The specimens had good residual bearing capacity corresponding to 64% to 88.9% of the peak capacity. The inner GFRP tubes and PVC tubes wrapped by CFRP strips provided stronger confinement to the core concrete, and were good choices for the proposed columns. Moreover, an analytical model for the composite column with different inner tube types was proposed.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
/
v.22
no.2
/
pp.617-624
/
2021
Concrete-filled steel tubular columns can improve the strength and deformation capacity of structures, thereby enabling the development of efficient structures. The Korean design standard (KDS41) regarding concrete-filled steel tubular structures, established by the architectural institute of Korea in 2005, was revised in 2009 and 2016. The objective was to understand the compressive strengths and deformation capacity of stub columns for concrete-filled square steel tubes under uniaxial compression and validate the KDS41's standard code for necessary corrections. Experiments were conducted on 26 specimens with parameters, such as the width-thickness ratio of cold-formed square tubes. The following values of the stub columns for concrete-filled square steel tubes were obtained: compressive strengths, relationship between the axial load and axial displacement, and failure modes. An analysis of these results enabled an understanding of the concrete-filled effect and the influence of the wide-thickness ratio. The compressive strengths of filled concrete saw a 9% increase compared to a state of uniaxial stress, which must be noted in a future edition of KDS41. After benchmarking the results regarding square steel tubes generated by cold forming to the guidelines provided by the KDS41, the KDS41's value of 2.26 for the limiting width-to-thickness ratio for the compact section was found to be inflated. With a safety concern, this paper proposes a more conservative value of 1.35.
The paper presents an experimental study of the structural behavior of circular flyash-concrete-filled steel tubular stub columns under axial compressive loads. In this study, 90% and 100% by weight of the cement in the concrete core was replaced with flyash. Twenty-seven specimens were tested to study the influence of flyash content, wall thickness of the steel tube, and curing age on the ultimate capacity and confinement effect. The experimental results were compared with the design values calculated using AISC-LRFD (1999), ACI (1999), AIJ (1997) and Eurocode 4 (1994). From the experimental study, it was determined that the confinement effect of circular steel tubes filled with high content flyash concrete was better than that of specimens filled with ordinary Portland cement concrete. The 5.88-mm-thick steel tube filled with 100% flyash concrete was equivalent in strength to a steel tube filled with C30 concrete at 28 days.
This scientific paper provides a theoretical, numerical and experimental analysis of local stability of axially compressed columns made of thin-walled rectangular concrete-filled steel tubes (CFSTs), with the consideration of initial geometric imperfections. The work presented introduces the theory of elastic critical stresses in local buckling of rectangular wall members under uniform compression. Moreover, a numerical calculation method for the determination of the critical stress coefficient is presented, using a differential equation for a slender wall with a variety of boundary conditions. For comparison of the results of the numerical analysis with those collected by experiments, a new model is created to study the behaviour of the composite members in question by means of the ABAQUS computational-graphical software whose principles are based on the finite element method (FEM). In modelling the analysed members, the actual boundary and loading conditions and real material properties are taken into account, obtained from the experiments and material tests on these members. Finally, the results of experiments on such members are analysed and then compared with the numerical values. In conclusion, several recommendations for the design of axially compressed composite columns made of rectangular concrete-filled thin-walled steel tubes are suggested as a result of this comparison.
The flexural strength of circular concrete-filled tubes (CCFT) can be estimated by several codes such as ACI, AISC, and Eurocode 4. In AISC and Eurocode, two methods are recommended, which are the strain compatibility method (SCM) and the plastic stress distribution method (PSDM). The SCM of AISC is almost the same as the SCM of the ACI method, while the SCM of Eurocode is similar to the ACI method. Only the assumption of the compressive stress of concrete is different. The PSDM of Eurocode approach is also similar to the PSDM of AISC, but they have different definitions of material strength. The PSDM of AISC is relatively easier to use, because AISC provides closed-form equations for calculating the flexural strength. However, due to the complexity of calculation of circular shapes, it is quite difficult to determine the flexural strength of CCFT following other methods. Furthermore, all these methods give different estimations. In this study, an effort is made to review and compare the codes to identify their differences. The study also develops a computing program for the flexural strength of circular concrete filled tubes under pure bending that is in accordance with the codes. Finally, the developed computing algorithm, which is programmed in MATLAB, is used to generate design aid graphs for various steel grades and a variety of strengths of steel and concrete. These design aid graphs for CCFT beams can be used as a preliminary design tool.
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 Computational Structural Engineering Institute Conference
/
2004.04a
/
pp.471-478
/
2004
The behavior of stocky concrete-filled glass fiber reinforced polymer(GFRP) tubes was studied experimentally and analytically The behavior is focused on the confining action of GRFP tube against concrete. In the experimental work, extensive tensile tests for GFRP tubes which have various fiber lay-out were conducted. And, also short length concrete filled GFRP tubes which have various tube thickness, diameter, and length were tested. In the analytical work, equations to describe the compressive stresses and strains at failure, as well as the entire stress-strain curve of the GFRP tubes were developed. A comparison between the experimental results and those of analytical results indicate that the proposed model provides satisfactory predictions for the compressive strengths, strains at failure, and stress-strain responses.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.