Arasan, Seracettin;Akbulut, Rahim Kagan;Isik, Fatih;Bagherinia, Majid;Zaimoglu, Ahmet Sahin
Geomechanics and Engineering
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v.10
no.1
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pp.95-107
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2016
Deep soil mixing with cement and cement-lime mixtures has been widely used for decades to improve the strength of soils. In this study, small-scale laboratory model tests of polymer columns in soft clayey soil were conducted to evaluate the feasibility of using various polymeric compounds as binders in deep soil mixing. Floating and end bearing polymer columns were used to examine the load-settlement relationship of improved soft clayey soils for various area replacement ratios. The results indicate that polymer columns show good promise for use in deep mixing applications.
Stone column installation is a convenient method for improvement of soft ground. In very soft clays, in order to increase the lateral confinement of the stone columns, encasing the columns with high stiffness and creep resistant geosynthetics has proved to be a successful solution. This paper presents the results of three dimensional finite element analyses for evaluating improvement in behaviour of ordinary stone columns (OSCs) installed in soft clay by geotextile encasement under monotonic and cyclic loading by a comprehensive parametric study. The parameters include length and stiffness of encasement, types of stone columns (floating and end bearing), frictional angle and elastic modulus of stone column's material and diameter of stone columns. The results indicate that increasing the stiffness of encasement clearly enhances cyclic behaviour of geotextile encased stone columns (GESCs) in terms of reduction in residual settlement. Performance of GESCs is less sensitive to internal friction angle and elasticity modulus of column's materials in comparison with OSCs. Also, encasing at the top portion of stone column up to triple the diameter of column is found to be adequate in improving its residual settlement and at all loading cycles, end bearing columns provide much higher resistance than floating columns.
In this paper, quasi-static tests were carried out on three prefabricated reinforced concrete column-steel beam (RCS) sub-assemblages with floor slabs and one comparison specimen without floor slab. The effects of axial compression and floor slab on the seismic performance were studied, and finite element simulations were conducted using ABAQUS. The results showed that the failure of prefabricated RCS sub-assemblages with floor occurred as a joint beam and column failure mode, while failure of sub-assemblages without floor occurred due to beam plastic hinge formation. Compared to the prefabricated RCS sub-assemblages without floor slab, the overall stiffness of the sub-assemblages with floor slab was between 19.2% and 45.4% higher, and the maximum load bearing capacity increased by 26.8%. However, the equivalent viscosity coefficient was essentially unchanged. When the axial compression ratio increased from 0.24 to 0.36, the hysteretic loops of the sub-assemblages with floor became fuller, and the load bearing capacity, ductility, and energy dissipation capacity increased by 12.1%, 12.9% and 8.9%, respectively. Also, the initial stiffness increased by 10.2%, but the stiffness degradation accelerated. The proportion of column drift caused by beam end plastic bending and column end bending changed from 35% and 46% to 47% and 36%, respectively. Comparative finite element analyses indicated that the numerical simulation outcomes agreed well with the experimental results.
With the recent concentration of urban populations, the constructions of large structures are increasing, along with the development of foundations for large structures. PHC Piles have been used in many structures ever since Japanese introduced the technology at the end of the 20th century. Recently, many studies on the use of the PHC Pile have been carried out as earth retaining using the merits of PHC piles. In this study, static axial compression tests were conducted on the PHC-W piles constructed as column-type in building underground additional wall using the PHC-W earth retaining wall. The end bearing capacity of pile was calculated using the axial load transfer measurement that was obtained from the static axial compression test result. Since end bearing capacity of the PHC-W pile embedded in weathered rock showed a different behaviour from the conventional PHC pile, the calculation method of end bearing capacity for column-type PHC-W piles would be proposed. The unit ultimate end bearing equation proposed for single and group PHC-W pile embedded in weathered rock is $q_b=13.3N_b$ and $q_b=6.8N_b$.
The quantitative analysis of bearing capacity with stone column-mat is not ease because the bearing capacity of stone column is affected by so many parameters. The bearing capacity of stone column is mainly governed by horizontal resistance along the interface with soil. Also, this foundation system is affected by geometric factors such as column spacing, embedment ratio and failure surface inclination. Therefore, in this study, critical length and the effect of failure surface inclination was studied with single and group end bearing stone columns by loading tests. Results of model tests are compared to the present theoretical methods and are examined with FEM analysis.
Kazemi, Seyed Morteza;Sohrabi, Mohammad Reza;Kazemi, Hasan Haji
Steel and Composite Structures
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v.29
no.3
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pp.391-404
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2018
Researchers have been long studying new building implementation methods to improve the quality of construction, reduce the time of assembly, and increase productivity. One of these methods is the use of modular pre-fabricated structural forms that are composed of a beam, column, short column, pyramidal end block, and connection plates. In this study, a new geometry for the pyramidal end block was proposed that helps facilitate the assembly procedure. Since the proposed configuration affects the performance of this form of connection, its behavior was evaluated using finite element method. For this purpose, the connection was modeled in ABAQUS and then validated by comparing the outputs with experimental results. The research proceeded through analyzing 16 specimens under monotonic and cyclic loading. The results indicated that using the pyramidal end block not only makes the assembly process easier but also reduces the out-of-plane displacement of the short column webs and the vertical displacement of beam end. By choosing appropriate section properties for column and beam, the connection can bear a rotation up to 0.01 radians within its inelastic region and a total of 0.04 radians without any significant reduction in its bearing capacity.
The research study is focuses on a form of all-bolted joint with the external ring stiffening plate in the prefabricated steel structure. The components are bolted at site after being fabricated in the factory. Six specimens were tested under cyclic loading, and the effects of column axial compression ratio, concrete-filled column, beam flange sub plate, beam web angle cleats, and spliced column on the failure mode, hysteretic behavior and ductility of the joints were analyzed. The results shown that the proposed all-bolted joint with external ring stiffening plate performed high bearing capability, stable inflexibility degradation, high ductility and plump hysteretic curve. The primary failure modes were bucking at beam end, cracking at the variable section of the external ring stiffening plate, and finally welds fracturing between external ring stiffening plate and column wall. The bearing capability of the joints reduced with the axial compression ratio increased. The use of concrete-filled steel tube column can increase the bearing capability of joints. The existence of the beam flange sub plate, and beam web angle cleat improves the energy dissipation, ductility, bearing capacity and original rigidity of the joint, but also increase the stress concentration at the variable section of the external reinforcing ring plate. The proposed joints with spliced column also performed desirable integrity, large bearing capacity, initial stiffness and energy dissipation capacity for engineering application by reasonable design.
Due to functional requirements, SRC column-RC beam abnormal joints with characteristics of strong beam weak column, variable column section, unequal beam height and staggered height exist in the Steel reinforced concrete (SRC) frame-bent main building structure of thermal power plant (TPP). This paper presents the experimental results of these abnormal joints through cyclic loading tests on five specimens with scaling factor of 1/5. The staggered height and whether adding H-shaped steel in beam or not were changing parameters of specimens. The failure patterns, bearing capacity, energy dissipation and ductile performance were analyzed. In addition, the stress mechanism of the abnormal joint was discussed based on the diagonal strut model. The research results showed that the abnormal exterior joints occurred shear failure and column end hinge flexural failure; reducing beam height through adding H-shaped steel in the beam of abnormal exterior joint could improve the crack resistance and ductility; the abnormal interior joints with different staggered heights occurred column ends flexural failure; the joint with larger staggered height had the higher bearing capacity and stiffness, but lower ductility. The concrete compression strut mechanism is still applicable to the abnormal joints in TPP, but it is affected by the abnormal characteristics.
A compression lap splice can be calculated longer than a tension lap splice in high strength concrete according to current design codes. New criteria for the compression lap splice including the effects of concrete strength are required for practical purpose of ultra-high strength concrete. Characteristics of compression lap splice have been extensively investigated and main parameters are derived. In addition, an experimental study has been conducted with column specimens in concrete strength of 40 and 60 MPa. The strength of the compression lap splice consists of bond and end bearing and two contributors are combined. Therefore, combined action of bond and end bearing should be assessed. Compared with tension splices, concrete strength significantly affects the strength of compression splices due to short splice length and existence of end bearing. Test results show that the splice strength can be evaluated to be proportional to square root of compressive strength of concrete. The stress states of concrete surrounding spliced bars govern the strengths of bond and end bearing. Because the axial stress of the concrete is relatively high, the splice strength is not dependent on clear spacing. End bearing strength is not affected by splice length and clear spacing and is expressed with a function of the square root of concrete strength. The failure mode of specimens is similar to side-face blowout of pullout test of anchors and the strength of end bearing can be evaluated using the equation of side-face blowout strength. Because the stresses developed by bond in compression splices are nearly identical to those in tension splices, strength increment of compression splices is attributed to end bearing only.
In order to study the failure mode and seismic behavior of the interior-joint in steel traditional-style buildings, a single beam-column joint and a double beam-column joint were produced according to the relevant building criterion of ancient architectural buildings and the engineering instances, and the dynamic horizontal loading test was conducted by controlling the displacement of the column top and the peak acceleration of the actuator. The failure process of the specimens was observed, the bearing capacity, ductility, energy dissipation capacity, strength and stiffness degradation of the specimens were analyzed by the load-displacement hysteresis curve and backbone curve. The results show that the beam end plastic hinge area deformed obviously during the loading process, and tearing fracture of the base metal at top and bottom flange of beam occurred. The hysteresis curves of the specimens are both spindle-shaped and plump. The ultimate loads of the single beam-column joint and double beam-column joint are 48.65 kN and 70.60 kN respectively, and the equivalent viscous damping coefficients are more than 0.2 when destroyed, which shows the two specimens have great energy dissipation capacity. In addition, the stiffness, bearing capacity and energy dissipation capacity of the double beam-column joint are significantly better than that of the single beam-column joint. The ductility coefficients of the single beam-column joint and double beam-column joint are 1.81 and 1.92, respectively. The cracks grow fast when subjected to dynamic loading, and the strength and stiffness degradation is also degenerated quickly.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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