Presented are experimental results from 24 full-scale push test specimens to study the behaviour of composite beams with trapezoidal profiled sheeting laid transverse to the beam axis. The tests use a single-sided horizontal push test setup and are divided into two series. First series contained shear loading only and the second had normal load besides shear load. Four parameters are studied: the effect of wire mesh position and number of its layers, placing a reinforcing bar at the bottom flange of the deck, normal load and its position, and shear stud layout. The results indicate that positioning mesh on top of the deck flange or 30 mm from top of the concrete slab does not affect the stud's strength and ductility. Thus, existing industry practice of locating the mesh at a nominal cover from top of the concrete slab and Eurocode 4 requirement of placing mesh 30 mm below the stud's head are both acceptable. Double mesh layer resulted in 17% increase in stud strength for push tests with single stud per rib. Placing a T16 bar at the bottom of the deck rib did not affect shear stud behaviour. The normal load resulted in 40% and 23% increase in stud strength for single and double studs per rib. Use of studs only in the middle three ribs out of five increased the strength by 23% compared to the layout with studs in first four ribs. Eurocode 4 and Johnson and Yuan equations predicted well the stud strength for single stud/rib tests without normal load, with estimations within 10% of the characteristic experimental load. These equations highly under-estimated the stud capacity, by about 40-50%, for tests with normal load. AISC 360-16 generally over-estimated the stud capacity, except for single stud/rib push tests with normal load. Nellinger equations precisely predicted the stud resistance for push tests with normal load, with ratio of experimental over predicted load as 0.99 and coefficient of variation of about 8%. But, Nellinger method over-estimated the stud capacity by about 20% in push tests with single studs without normal load.
Kim, Jong Rak;Oh, Young Suk;Baek, Ki Youl;Chang, Sung Yun
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.20
no.6
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pp.783-792
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2008
While the recent high demand for mega-tall buildings has led to the development of high-performance and high-strength steels, the requirements for architectural-structure-performance steel have been raised as engineers recognize the potential damage that an earthquake can wreak on a tall building. A 600MPa-class steel has emerged to meet such need, and many studies are currently exploring its practical applications on civil engineering works and mega-tall buildings. The available data on the horizontal-force behaviors of structures built with such new steel, however, are still insufficient. There is an urgent need to look into its design data, especially its toughness, and to compare the plastic strain ratios of column-to-beam connections using high-strength steel and regular steel. One of the first studies on the behavior of a column-to-beam connection using 600MPa-class steel (SM570 TMC), this thesis analyzes such steel's structural performance by conducting a structural test on seismic resistance on a full-scale column-to-beam welded connection with non-scallop and recommended-scallop details. Compared with the previous studies on SM490, this thesis evaluates the weldability of SM570 TMC and presents the latter's seismic design data for use in testing its practical application.
Lee, Cheol Ho;Kim, Dae Kyung;Han, Kyu Hong;Park, Chang Hee;Kim, Jin Ho;Lee, Seung Eun;Kim, Do Hwan
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.26
no.5
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pp.407-418
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2014
As a continuing work of previously conducted standard tension tests, full-scale flexural tests were conducted in this study to assess the structural performance the CJP groove welded joints connecting thick HSA800 plates. Two welding electrodes were available at the time of this experimental research; one was GMAW-based electrode A and the other FCAW-based electrode B. Three full-scale box-type beam specimens with single bevel- and V-groove CJP welded joints were fabricated from 60mm and 25mm thick HSA800 plates according to the AWS-prequalified groove welded joint details. In designing the specimens, all possible limit states like local and lateral torsional buckling were carefully controlled in order to induce flexural plastic yielding or eventual joint fracture. All the CJP joints made by both welding electrodes showed satisfactory performance and were able to transfer the tensile flange forces higher than that corresponding to the measured tensile strength of HSA800 flange plates. However, it should be noted that, during fabrication, serious concerns about the welding efficiency and workability of the GMAW-based electrode were raised by a certified welder. The fracture occurred at the unbeveled (or vertical) interface between the weldment and the base metal when the GMAW-based electrode was used in the single-bevel joint, implying the possibility of insufficient melting. Thus, the FCAW-based electrode B is again recommended as the choice of welding electrode for HSA800 plates. The limited test data of this study implies that the V-groove CJP joint should be used in favor of the single bevel CJP joint, if possible.
Park, Hoon-Gyu;An, Young-Ki;Jang, Il-Young;Choi, Goh-Il
Journal of the Korea Concrete Institute
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v.15
no.4
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pp.513-521
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2003
Existing tests results have shown that confining the concrete compression region with closed stirrups improves the ductility and load-carrying capacity of beams. However, only few researchers have attempted to utilize the beneficial effects of the presence of these stirrups in design. This paper presents the result of experimental studies on the load-deflection behavior and the strengthening effect of laterally confined structural high-strength concrete beam members in which confinement stirrups have been introduced into the compression regions. Fifteen tests were conducted on full-scale beam specimens having concrete compressive strength of 41 MPa and 61 MPa. Different spacing of stirrups(0.25∼1.0d) and amount of tension steel($0.55{\sim}0.7{\rho}_b$) as major variables were investigated. And also, this study present an appropriate shear equation for decision of ultimate failure modes of high-strength concrete beams according to stirrup spacing. The equation is based on interaction between shear strength and displacement ductility. Prediction of failure mode from presented method and comparison with test results are also presenteded
Park, Chang-Hee;Lee, Cheol-Ho;Park, Hong-Gun;Hwang, Hyeon-Jong;Lee, Chang-Nam;Kim, Hyoung-Seop;Kim, Sung-Bae
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.23
no.4
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pp.503-514
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2011
In this research, the seismic connection details for two concrete-filled U-shape steel beam-to-H columns were proposed and cyclically tested under a full-scale cruciform configuration. The key connecting components included the U-shape steel section (450 and 550 mm deep for specimens A and B, respectively), a concrete floor slab with a ribbed deck (165 mm deep for both specimens), welded couplers and rebars for negative moment transfer, and shear studs for full composite action and strengthening plates. Considering the unique constructional nature of the proposed connection, the critical limit states, such as the weld fracture, anchorage failure of the welded coupler, local buckling, concrete crushing, and rebar buckling, were carefully addressed in the specimen design. The test results showed that the connection details and design methods proposed in this study can well control the critical limit states mentioned above. Especially, the proposed connection according to the strengthening strategy successfully pushed the plastic hinge to the tip of the strengthened zone, as intended in the design, and was very effective in protecting the more vulnerable beam-to-column welded joint. The maximum story drift capacities of 6.0 and 6.8% radians were achieved in specimens A and B, respectively, thus far exceeding the minimumlimit of 4% radians required of special moment frames. Low-cycle fatigue fracture across the beam bottom flange at a 6% drift level was the final failure mode of specimen A. Specimen B failed through the fracture of the top splice plate of the bolted splice at a very high drift ratio of 8.0% radian.
International Journal of Concrete Structures and Materials
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v.9
no.3
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pp.369-379
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2015
Friction in a post-tensioning system has a significant effect on the distribution of the prestressing force of tendons in prestressed concrete structures. However, attempts to derive friction coefficients using conventional electrical resistance strain gauges do not usually lead to reliable results, mainly due to the damage of sensors and lead wires during the insertion of strands into the sheath and during tensioning. In order to overcome these drawbacks of the existing measurement system, the Smart Strand was developed in this study to accurately measure the strain and prestressing force along the strand. In the Smart Strand, the core wire of a 7-wire strand is replaced with carbon fiber reinforced polymer in which the fiber Bragg grating sensors are embedded. As one of the applications of the Smart Strand, friction coefficients were evaluated using a full-scale test of a 20 m long beam. The test variables were the curvature, diameter, and filling ratio of the sheath. The analysis results showed the average wobble and curvature friction coefficients of 0.0038/m and 0.21/radian, respectively, which correspond to the middle of the range specified in ACI 318-08 in the U.S. and Structural Concrete Design Code in Korea. Also, the accuracy of the coefficients was improved by reducing the effective range specified in these codes by 27-34 %. This study shows the wide range of applicability of the developed Smart Strand system.
This paper proposes a versatile formula which can be used to evaluate the fire resistant time of steel beams under various design conditions. Towards this end, the key parameters which affect the fire performance of steel beams were first determined through thermo-mechanical considerations, and classified into two groups: structural parameters and thermal parameters. Then the degree of influence of each parameter on the fire performance was investigated through a fully coupled thermo-mechanical analysis up to the occurrence of run-away deflection. The accuracy of the numerical model used was verified using an available full-scale fire test before conducting an extensive parametric analysis. Multiple linear regression analysis was performed to obtain the formula which can be used to predict the fire resistance time of steel beams under various design conditions. The statistical analysis showed that the proposed formula is very robust. The application of the formula in practical fire design under the current code was illustrated in detail. The economy and other advantages of the proposed formula were clearly shown.
The impacts of waste tire rubber (WTR) on the bending conduct of reinforced concrete beams (RCBs) are investigated in visualization of experimental tests and 3D finite element model (FEM) using both ANSYS and SAP2000. Several WTR rates are used in total 4 various full scale RCBs to observe the impact of WTR rate on the rupture and bending conduct of RCBs. For this purpose, the volumetric ratios (Vf) of WTR were chosen to change to 0%, 2.5%, 5% and 7.5% in the whole concrete. In relation to experimental test consequences, bending and rupture behaviors of the RCBs are observed. The best performance among the beams was observed in the beams with 2.5% WTR. Furthermore, as stated by test consequences, it is noticed that while WTR rate in the RCBs is improved, max. bending in the RCBs rises. For test consequences, it is clearly recognized as WTR rate in the RCB mixture is improved from 0% to 2.5%, deformation value in the RCB remarkably rises from 3.89 cm to 7.69 cm. This consequence is markedly recognized that WTR rates have a favorable result on deformation values in the RCBs. Furthermore, experimental tests are compared to 3D FEM consequences via using ANSYS software. In the ANSYS, special element types are formed and nonlinear multilinear misses plasticity material model and bilinear misses plasticity material model are chosen for concrete and compression and tension elements. As a consequence, it is noticed that each WTR rates in the RCBs mixture have dissimilar bending and rupture impacts on the RCBs. Then, to observe the impacts of WTR rate on the constructions under near-fault ground motions, a reinforced-concrete building was modelled via using SAP2000 software using 3-D model of the construction to complete nonlinear static analysis. Beam, column, steel haunch elements are modeled as nonlinear frame elements. Consequently, the seismic impacts of WTR rate on the lateral motions of each floor are obviously investigated particularly. Considering reduction in weight of structure and capacity of the members with using waste tire rubber, 2.5% of WTR resulted in the best performance while the construction is subjected to near fault earthquakes. Moreover, it is noticeably recognized that WTR rate has opposing influences on the seismic displacement behavior of the RC constructions.
These days the amount of demolished concrete waste has been increasing due to reconstruction and redevelopment of aged buildings. So the use of recycled aggregates is recommended to solve environmental problems. Some investigations have been carried out to study the flexural behavior of reinforced concrete beams with recycled aggregates. But these have some limitation due to the use of low quality recycled aggregates and small-scale specimens in the laboratory. The purpose of this experimental study is to evaluate the flexural behavior of simply supported RC beams subjected to four-point monotonic loading and made with recycled aggregates. Seven full-scale RC beams were manufactured with different replacement level of recycled aggregates. The main parameters of the study are combination of aggregates. From the test results, the flexural behavior of the beam is described in terms of crack patterns and failure modes. And the flexural strength of RC beam with different types of recycled coarse aggregates and recycled fine aggregates is compared with the provision of KCI code.
Ryu, Hee Ryong;Lee, Eung Ho;Cho, Myeong Whan;Yu, In Ho;Kim, Young Chul
Journal of Bio-Environment Control
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v.21
no.4
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pp.459-465
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2012
This study analyzed the effect of semi-rigid rafter-purlin cross-linking connection and driven steel pipe base on the static behavior of plastic greenhouse (PG). To promote the time and cost efficiency of the assembly process, each cross-linking connections of space arch type grid that consists of rafter and purlin is linked with steel-wire buckles, and each end of the rafters was driven directly to the ground to support the PG structure. However, in the design process, cross-linking connections and bases are idealized by being categorized as fully rigid or frictionless pinned, which does not appropriately reflect actual conditions. This study takes a full-scale loading test of PG and analyzes the effect of member cross-linking connections and driven steel pipe base on the behavior of a structure. The analysis provided a basis for determining the rigidity factor of member cross-linking nodes needed for finite element analysis, and the reliability of the result regarding the static behavior of PG.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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