Kim, Hyung Geun;Kim, Myeong Han;Cho, Nam Gyu;Kim, Sang Seup;Kim, Sang Dae
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.21
no.5
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pp.545-552
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2009
An experimental study was performed on the yLRC composite column. Its external surface was manufactured with y-shape steel sheets and L-shape steel angles, and concrete was poured inside in the field. This composite column has improved the section capacity due to the composite action of steel and concrete, and provides good efficiency in reducing the terms of construction works because of its abridged formworks. The stub column specimens (three small and three large specimens) were tested through concentrical axial loading, and the effect of the width-to-thickness ratio of the steel angle on the column axial strength was examined. The axial strength and behavior of the composite columns were analyzed, and a formula for predicting the axial load capacity was proposed.
Han, Sun-Jin;Kim, Jae Hyun;Choi, Seung-Ho;Heo, Inwook;Kim, Kang Su
Structural Engineering and Mechanics
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v.84
no.3
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pp.311-321
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2022
In the buildings with long spans and high floors, such as logistics warehouses and semiconductor factories, it is difficult to install supporting posts under beams during construction. Therefore, the size of structural members becomes larger inevitably, resulting in a significant increase in construction costs. Accordingly, a prestressed hybrid wide flange (PHWF) beam with hollowed steel webs was developed, which can reduce construction costs by making multiple openings in the web of the steel member embedded in concrete. However, since multiple openings exist and prestress is introduced only into the bottom flange concrete, it is necessary to identify the shear resistance mechanism of the PHWF beam. This study presents experimental shear tests of PHWF beams with hollowed steel webs. Four PHWF beams with cast-in-place (CIP) concrete were fabricated, with key variables being the width and spacing of the steel webs embedded in the concrete and the presence of shear reinforcing bars, and web-shear tests were conducted. The shear behavior of the PHWF beam, including crack patterns, strain behavior of steel webs, and composite action between the prestressed bottom flange and CIP concrete, were measured and analyzed comprehensively. The test results showed that the steel web resists external shear forces through shear deformation when its width is sufficiently large, but as its width decreased, it exerted its shear contribution through normal deformation in a manner similar to that of shear reinforcing bars. In addition, it was found that stirrups placed on the cross section where the steel web does not exist contribute to improving the shear strength and deformation capacity of the member. Based on the shear behavior of the specimens, a straightforward calculation method was proposed to estimate the web-shear strength of PHWF beams with CIP concrete, and it provided a good estimation of the shear strength of PHWF beams, more accurate than the existing code equations.
This study aims to investigate the flexural behaviour of glass fibre reinforced polymer (GFRP) laminated hybrid fibre reinforced concrete (HFRC) beams. The flexural and ductility performance of GFRP laminated HFRC beams having different proportions of polyolefin and steel fibres with 1.0% of total volume fraction were investigated. The parameters of this investigation included: load and deflection at first crack, yield, and ultimate stages, ductility and crack width. A total of seven beams of $150{\times}250mm$ in cross-section were tested in the laboratory over an effective span of 2800 mm. One reinforced concrete (RC) beam without any internal or external GFRP was taken as the reference beam. Of the remaining six beams, one beam was strengthened with GFRP, one beam with 100% steel fibres was strengthened with GFRP and four beams, each with different volume proportions of polyolefin and steel fibres (20:80, 30:70, 40:60, 50:50) were strengthened with GFRP. All the above beams were tested until failure. The experimental results show that a fibre volume proportion of 40:60 (polyolefin-steel) has significantly improved the overall performance of the tested beams.
Since there are no specifications in Korea regarding the design of steel column baseplates that are subjected to concentric axial load, this paper proposes a more accessible stress design method for baseplates based on AISC specifications and guidelines.Some designs included in this paper were: (1) a full area ofconcrete bearing pressure under normal axial load and subsequent failure in external cantilevers at 0.95 d or 0.8 bf, and (2) a partial area of the pressure under a light axial load and subsequent failure as an internal cantilever model.
El-Kholy, Ahmed M.;Mourad, Sherif A.;Shaheen, Ayman A.;Mohamed, Yomna A.
Structural Engineering and Mechanics
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v.72
no.5
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pp.569-583
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2019
Tubular steel sections are widespread all over the world because of their strength and aesthetic appearance. Tubular steel members may exhibit local buckling such as elephant foot or overall buckling under extreme compression load. Recently, external bonding of fiber reinforced polymers (FRP) sheets for strengthening these members has been explored through experimental research. This paper presents three-dimensional nonlinear finite element analysis (FEA) to investigate the structural behavior of strengthening tubular steel members with FRP against local and overall buckling phenomena. Out-of-roundness and out-of-straightness imperfections were introduced to the numerical models to simulate the elephant foot and overall buckling, respectively. The nonlinear analysis preferences such as the integration scheme of the shell elements, the algorithm for solution of nonlinear equations, the loading procedure, the bisection limits for the load increments, and the convergence criteria were set, appropriately enough, to successfully track the sophisticated buckling deformations. The agreement between the results of both the presented FEA and the experimental research was evident. The FEA results demonstrated the power of the presented rigorous FEA in monitoring the plastic strain distribution and the buckling phenomena (initiation and propagation). Consequently, the buckling process was interpreted for each mode (elephant foot and overall) into three sequential stages. Furthermore, the influence of FRP layers on the nonlinear analysis preferences and the results was presented.
TNT was blasted on the surface of steel plates and concrete block to study the effect of separation distance between object and charge. The equation of US Army Corps of Engineers turned out to be rather conservative. Effect of separation distance is larger for steel plate than concrete block. Steel plate cannot be cut by standard or more charge in the case of 2 cm separation while the concrete block can be crushed with the same distance.
Development of high strength steel requires proper understanding of hydrogen behavior since the higher the steel strength the greater the susceptibility of hydrogen assisted cracking. This paper provides a brief but broad overview on hydrogen entry and transport behavior of high-strength ferritic steels. First of all, hydrogen absorption, diffusion and trapping mechanism of the steels are briefly introduced. Secondly, several experimental methods for analyzing the physical/chemical nature of hydrogen uptake and transport in the steels are reviewed. Among the methods, electrochemical permeation technique utilized widely for evaluating the hydrogen diffusion and trapping behavior in metals and alloys is mainly discussed. Moreover, a modified permeation technique accommodating the externally applied load and its application to a variety of steels are intensively explored. Indeed, successful utilization of the modified permeation technique equipped with a constant load testing device leads to significant academic progress on the hydrogen assisted cracking (HAC) phenomenon of the steels. In order to show how the external and/or residual stress affects mechanical instability of steel due to hydrogen ingress, the relationship among the microstructure, hydrogen permeation, and HAC susceptibility is briefly introduced.
This study presents test results of RC beams strengthened by steel plates, carbon fiber sheets(CFS) and aramid fiber sheets(AFS) for increasing flexural and shear resistance. The test was performed with different parameters including the type of strengthening materials, flexural-strengthening methods and shear-strengthening methods. In case of flexural test, RC beams are initially loaded to 70% of the ultimate flexural capacity and in case of shear test loaded to 60 or 80 percent of the ultimate shear capacity and subsequently reinforced with steel plates, CFS and AFS. Experimental data on strength, steel strain, deflection, and mode of failure of the reinforced beams were obtained, and comparisons between the different shear reinforced schemes and the non-strengthened control beams were made. The test results showed that damaged RC beams strengthened by steel plates, CFS and AFS have more improved the flexural and shear capacity. For the beams with external reinforcement by steel plates, aramid fiber sheets and carbon fiber sheets increases in ultimate strength of 4 to 21, 17 to 43 and 26 to 36 percent were respectively achieved. Initial load had small effect on strength after reinforcement, but an important influence on deflection. One sheet reinforced was stronger than two sheets reinforced but less deflected than two sheets reinforced.
Steel jacketing technique is a retrofitting method often employed for static and seismic strengthening of existing reinforced concrete columns. When no continuity is given to angle chords as they cross the floor, the jacket is considered "indirectly loaded", which means that the load acting on the column is transferred partially to the external jacket through interface shear stresses. The evaluation of load transfer mechanism between core and jacket is not straightforward to be modeled, due to the absence of knowledge of a proper constitutive law of the concrete-to-steel interface and to the difficulties in taking into account the mechanical nonlinearities of materials. This paper presents an incremental analytical/numerical approach for evaluating the compressive response of RC columns strengthened with indirectly loaded jackets. The approach allows calculating shear stresses at the interface between core and jacket and predicting the axial capacity of retrofitted columns. A proper constitutive law is proposed for modelling the interaction between the steel and the concrete. Based on plasticity rules and the non-linear behaviour of materials, the column is divided into portions. After a detailed parametric analysis, comparisons are finally made by theoretical predictions and experimental results available in the literature, showing a good agreement.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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