Composite columns made of high strength materials have been used in high-rise construction owing to its excellent structural performance resulting in smaller cross-sectional sizes. However, due to the limited understanding of its structural response, current design codes do not allow the use of high strength materials beyond a certain strength limit. This paper reports additional test data, analytical and numerical studies leading to a new design method to predict the ultimate resistance of composite columns made of high strength steel and high strength concrete. Based on previous study on high strength concrete filled steel tubular members and ongoing work on high strength concrete encased steel columns, this paper provides new findings and presents the feasibility of using high strength steel and high strength concrete for general double symmetric composite columns. A nonlinear finite element model has been developed to capture the composite beam-column behavior. The Eurocode 4 approach of designing composite columns is examined by comparing the test data with results obtained from code's predictions and finite element analysis, from which the validities of the concrete confinement effect and plastic design method are discussed. Eurocode 4 method is found to overestimate the resistance of concrete encased composite columns when ultra-high strength steel is used. Finally, a strain compatibility method is proposed as a modification of existing Eurocode 4 method to give reasonable prediction of the ultimate strength of concrete encased beam-columns with steel strength up to 900 MPa and concrete strength up to 100 MPa.
Le, Ha Thanh;Nguyen, Sang Thanh;Ludwig, Horst-Michael
International Journal of Concrete Structures and Materials
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v.8
no.4
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pp.301-307
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2014
Rice husk ash (RHA) is classified as a highly reactive pozzolan. It has a very high silica content similar to that of silica fume (SF). Using less-expensive and locally available RHA as a mineral admixture in concrete brings ample benefits to the costs, the technical properties of concrete as well as to the environment. An experimental study of the effect of RHA blending on workability, strength and durability of high performance fine-grained concrete (HPFGC) is presented. The results show that the addition of RHA to HPFGC improved significantly compressive strength, splitting tensile strength and chloride penetration resistance. Interestingly, the ratio of compressive strength to splitting tensile strength of HPFGC was lower than that of ordinary concrete, especially for the concrete made with 20 % RHA. Compressive strength and splitting tensile strength of HPFGC containing RHA was similar and slightly higher, respectively, than for HPFGC containing SF. Chloride penetration resistance of HPFGC containing 10-15 % RHA was comparable with that of HPFGC containing 10 % SF.
In this study, a commercial AZ61 magnesium alloy is extruded at 300 ℃ and 400 ℃ and the microstructures, mechanical properties, and high-cycle fatigue properties of the extruded materials are investigated. Both extruded materials have a fully recrystallized microstructure with no Mg17Al12 precipitates. The average grain size and maximum basal texture intensity of the extruded material increase with increasing extrusion temperature. The material extruded at 400 ℃ (AZ61-400) has higher tensile yield strength and lower compressive yield strength than the material extruded at 300 ℃ (AZ61-300) because of the stronger basal texture of the former. Because of coarser grain size, the tensile elongation of AZ61-400 is lower than that of AZ61-300. Despite the differences in microstructures and tensile/compressive properties, the two extruded materials have the same fatigue strength of 110 MPa. This is because the finer grain size of AZ61-300 causes an increase in fatigue strength, but its weaker texture causes a decrease in fatigue strength. In both extruded materials, fatigue cracks initiate at the surface of fatigue specimens at all stress amplitudes tested.
Reinforced concrete (RC) interior beam-column joints with high-strength materials: concrete compressive strength of 100 MPa and the yield strength of longitudinal bars of 685 MPa, were analyzed using three-dimensional (3-D) nonlinear finite element method (FEM). Specimen OKJ3 of joint shear failure type was a plane interior joint, and Specimen 12 of beam flexural failure type was a 3-D interior joint with transverse beams. Though the analytical initial stiffness was higher than experimental one, the analytical results gave a good agreement with the test results on the maximum story shear forces, the failure mode.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2000.04a
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pp.237-242
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2000
Recently, the importation of overseas cement has been increasing and the spot materials of different quality from Japan have to be treated in overseas construction work for technical cooperation with neighboring countries. However, a study on the quality of those oversea materials has not yet been carried out systematically, especially cement among those materials. Accordingly, in this study the properties of high-strength concrete with oversea cement imported from four countries in East Asia and South-east Asia were investigated under normal and high temperature condition, including the carbonation of normal-strength concrete under normal temperature. As a result, it is found that the required of normal-strength concrete will be expected regardless of temperature condition when the flowability is ensured by selecting the appropriate superplaticizer and dosage of it, and the carbonation rate of normal-strength concrete with overseas cement is approximately the same as that with Japanese one under the condition of the same compressive strength.
Currently, studies on weight reduction and fuel efficiency increase are the most important topics in the automotive industry and many studies are under way. Among them, weight reduction is the best way to raise fuel efficiency and solve environmental pollution and resource depletion. Materials such as aluminum, magnesium and carbon curing materials can be found in lightweight materials. Among these, research on improvement of bonding technology and manufacturing method of materials and improvement of material properties through study of ultrahigh strength steel sheet is expected to be the biggest part of material weight reduction. As the strength of the ultra hight strength steel sheet increases during forming, it is difficult to obtain the dimensional accuracy as the elastic restoring force increases compared to the hardness or high strength steel sheet. It is known that the spring back phenomenon is affected by various factors depending on the raw material and processing process. We have conducted analytical evaluations and studies to analyze the springback that occurs according to the cross-sectional shape of the ultra high tensile steel sheet.
The investigation on the behaviour of cold-formed stainless steel non-slender circular hollow section columns is presented in this paper. The normal strength austenitic stainless steel type 304 and the high strength duplex materials (austenitic-ferritic approximately equivalent to EN 1.4462 and UNS S31803) were considered in this study. The finite element method has been used to carry out the investigation. The columns were compressed between fixed ends at different column lengths. The geometric and material nonlinearities have been included in the finite element analysis. The column strengths and failure modes were predicted. An extensive parametric study was carried out to study the effects of normal and high strength materials on cold-formed stainless steel non-slender circular hollow section columns. The column strengths predicted from the finite element analysis were compared with the design strengths calculated using the American Specification, Australian/New Zealand Standard and European Code for cold-formed stainless steel structures. The numerical results showed that the design rules specified in the American, Australian/New Zealand and European specifications are generally unconservative for the cold-formed stainless steel non-slender circular hollow section columns of normal and high strength materials, except for the short columns and some of the high strength stainless steel columns. Therefore, different values of the imperfection factor and limiting slenderness in the European Code design rules were proposed for cold-formed stainless steel non-slender circular hollow section columns.
In existing ceramic mold manufacturing processes, inorganic binder systems (Si-Na, two-component system) are applied to ensure the effective firing strength of the ceramic mold and core. These inorganic binder systems makes it possible to manufacture a ceramic mold and core with high dimensional stability and effective strength. However, as in general sand casting processes, when molten metal is injected at room temperature, there is a limit to the production of thin or complex castings due to reduced fluidity caused by the rapid cooling of the molten metal. In addition, because sodium silicate generated through the vitrification reaction of the inorganic binder is converted into a liquid phase at a temperature of 1,000 ℃. or higher, it is somewhat difficult to manufacture parts through high-temperature casting. Therefore, in this study, a high-strength ceramic mold and core test piece with effective strength at high temperature was produced by applying a Si-Na-Ti three-component inorganic binder. The starting particles were coated with binary and ternary inorganic binders and mixed with an organic binder to prepare a molded body, and then heat-treated at 1,000/1,350/1,500 ℃ to prepare a fired body. In the sample where the two-component inorganic binder was applied, the glass was liquefied at a temperature of 1,000 ℃ or higher, and the strength decreased. However, the firing strength of the ceramic mold sample containing the three-component inorganic binder was improved, and it was confirmed that it was possible to manufacture a ceramic mold and core via high temperature casting.
High strength cement composites (W/C=0.1) were prepared by using various blending materials such as SiC whisker and white carbon (hydrated silica: SiO2·nH2O). The effect of various blending materials on the microstructure and strength of the hardened cement paste were investigated in the view of fracture mechanics. The plain specimen showed 101 MPa of flexural strength, 81 GPa of Young's modulus and 1.32 MPam1/2 of fracture toughness. When the blending materials were added to the composites, their values were enhanced to about 110∼138 MPa, 95∼146 GPa and 1.32∼1.87MPam1/2 respectively. The improvement of the mechanical strength for the hardened cement paste may be due to the removal of macropores, the reduction of total porosity, pozzolanic reaction and the increase of various fracture toughening effect.
Kim, Dong-Pai;Choi, Se-Jin;Lee, Seong-Yeon;Lee, Sang-Soo;Song, Ha-Young;Kim, Eul-Yong
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2006.11a
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pp.449-452
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2006
In this study, recently, more highly effective construction materials are needed for a reasonable cause and economical structure system is required as the construction structures become more multi storied, large-sized and diversified. Also, the experiment was not carried out to investigate and analyzed the strength properties and flowability of ultra-high strength accroding to the types of mineral admixtures. Therefore, this is an experimental study to compare and analyze the influence of cementitious materials type on the fluidity and the strength properties of ultra-high strength concrete. For this purpose, it has decided to do the mix proportions of concrete according to the type of cementitious materials (fly ash, blsat furnace slag, silica fume, slag cement) and W/B(23.5, 27.5, 31.5%) has selected. And then we conducted an experiment to find out basic properties of the ultra-high strength concrete such as slump-flow, O-lot and the age of specimens(3, 7, 28, 56days) for compressive strength.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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