In this paper a novel mathematical model and its analytical solution of global buckling behaviour of slender elastic concrete-filled double-skin tubular (CFDST) columns with finite compliance between the steel tubes and a sandwiched concrete core is derived for the first time. The model is capable of investigating the influence of various basic parameters on critical buckling loads of CFDST columns. It is shown that the elastic buckling load of circular and slender CFDST columns is independent on longitudinal contact stiffness, but, on the other hand, it can be considerably dependent on circumferential contact stiffness. The increasing of the circumferential contact stiffness increases the critical buckling load. Furthermore, it is shown that analytical results can agree well with the experimental and numerical results if the calibrated values of circumferential contact stiffness are used in the calculations. Moreover, it is shown that the contact between the steel tubes and a sandwiched concrete core of tested large-scale CFDST columns used in the comparison is relatively weak. Finally, the proposed analytical results can be used as a benchmark solution.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2001.04a
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pp.181-188
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2001
Due to many advantage of advanced composite material, research on the composite compression member is initiated. In this paper structural characteristics of concrete filled glass fiber reinforced composite tubular member is studied. Through 4-point flexural test with various level of axial force, the performance of composite compression member was analyzed. Also numerical method to find P-M diagram of composite compression member was developed. It is demonstrated that result of numerical method agree well with experimental results.
Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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2022.11a
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pp.151-152
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2022
When reinforcing an existing building with the Concrete Filled Tube(CFT) structure, it is impossible to form a diaphragm inside with the existing method. Therefore, in this study, a construction method was proposed so that the internal diaphragm could be welded on four sides by using a slot to transmit force.
This study aims to present a three dimensional finite element model to investigate the wave propagation in a concrete filled steel tubular column (CFSC) due to transient impact load. Both the concrete and steel are regarded as linear elastic material. The impact load is simulated by a semi sinusoidal impulse. Besides the CFSC models, a concrete column (CC) model is established for comparing under the same loading condition. The propagation characteristics of the transient waves in CFSC are analyzed in detail. The results show that at the intial stage of the wave propagation, the velocity waves in CFSC are almost the same as those in CC before they arrive at the steel tube. When the waves reach the column side, the velocity responses of CFSC are different from those of CC and the difference is more and more obvious as the waves travel down along the column shaft. The travel distance of the wave front in CFSC is farther than that in CC at the same time. For different wave speeds in steel and concrete material, the wave front in CFSC presents an arch shape, the apex of which locates at the center of the column. Differently, the wave front in CC presents a plane surface. Three dimensional effects on top of CFSC are obvious, therefore, the peak value and arrival time of incident wave crests have great difference at different locations in the radial direction. High-frequency waves on the waveforms are observed. The time difference between incident and reflected wave peaks decreases significantly with r/R when r/R < 0.6, however, it almost keeps constant when $r/R{\geq}0.6$. The time duration between incident and reflected waves calculated by 3D FEM is approximately equal to that calculated by 1D wave theory when r/R is about 2/3.
Qu, Xiushu;Chen, Zhihua;Nethercot, David A.;Gardner, Leroy;Theofanous, Marios
Steel and Composite Structures
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v.19
no.1
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pp.21-41
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2015
Push-out tests have been conducted on 18 rectangular concrete-filled steel tubular (CFST) columns with the aim of studying the bond behaviour between the steel tube and the concrete infill. The obtained load-slip response and the distribution of the interface bond stress along the member length and around the cross-section for various load levels, as derived from measured axial strain gradients in the steel tube, are reported. Concrete compressive strength, interface length, cross-sectional dimensions and different interface conditions were varied to assess their effect on the ultimate bond stress. The test results indicate that lubricating the steel-concrete interface always had a significant adverse effect on the interface bond strength. Among the other variables considered, concrete compressive strength and cross-section size were found to have a pronounced effect on the bond strength of non-lubricated specimens for the range of cross-section geometries considered, which is not reflected in the European structural design code for composite structures, EN 1994-1-1 (2004). Finally, based on nonlinear regression of the test data generated in the present study, supplemented by additional data obtained from the literature, an empirical equation has been proposed for predicting the average ultimate bond strength for SHS and RHS filled with normal strength concrete.
Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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v.11
no.1
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pp.15-22
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2011
In this research, static load test is performed to verify the arch effect and structural performance of CFTA(Concrete-Filled and Tied steel tubular Arch) girder, and FE(Finite Element) analysis is performed to investigate validity of the test result. CFTA girder is designed to maximize the benefit of each material, such as steel plate, filled concrete and PS tendon. Static load test is performed based on the frame-analysis result of 12m sample miniature model. The result of static load test is that structural performance and safety of CFTA girder are confirmed and there is different deflection mode with other structural form result from arch effect. FE analysis with ABAQUS is also performed to show the validity of the truck collision safety and static load test.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.26
no.6
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pp.204-211
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2022
In this study, Hollow Concrete Filled FRP Tube Pile(HCFFT Pile) was proposed as a model to utilize the advantages of composite piles and solve the problem of corrosion, which is a disadvantage of CFT piles, and a numerical analysis model was developed to analyze their behavior. The strain compatibility method was applied considering the damage plastic behavior of concrete, the yield plastic behavior of steel, and the elastic behavior of FRP. The flexural strength calculation equation of HCFFT piles was proposed considering the change of the FRP tube section according to the distance from the neutral axis. The flexural strength calculation equation, numerical analysis results, and experimental results were compared and analyzed to verify their adequacy. The results of this study can be used as basic data for the optimal design of various HCFFT piles using FRP.
To investigate the seismic behavior of steel slag self-stressing concrete-filled circular steel tubular (SSSCFCST) columns, 14 specimens were designed, namely, 10 SSSCFCST columns and four ordinary steel slag (SS) concrete (SSC)-filled circular steel tubular (SSCFCST) columns. Comparative tests were conducted under low reversed cyclic loading considering various parameters, such as the axial compression ratio, diameter-thickness ratio, shear-span ratio, and expansion ratio of SSC. The failure process of the specimens was observed, and hysteretic and skeleton curves were obtained. Next, the influence of these parameters on the hysteretic behavior of the SSSCFCST columns was analyzed. The self stress of SS considerably increased the bearing capacity and ductility of the specimens. Results indicated that specimens with a shear-span ratio of 1.83 exhibited compression bending failure, whereas those with shear-span ratios of 0.91 or 1.37 exhibited drum-shaped cracking failure. However, shear-bond failure occurred in the nonloading direction. The stiffness of the falling section of the specimens decreased with increasing shear-span ratio. The hysteretic curves exhibited a weak pinch phenomenon, and their shapes evolved from a full shuttle shape to a bow shape during loading. The skeleton curves of the specimens were nearly complete, progressing through elastic, elastoplastic, and plastic stages. Based on the experimental study and considering the effects of the SSC expansion rate, shear-span ratio, diameter-thickness ratio, and axial compression ratio on the seismic behavior, a peak displacement coefficient of 0.91 was introduced through regression analysis. A simplified method for calculating load-displacement skeleton curves was proposed and loading and unloading rules for SSSCFCST columns were provided. The load-displacement restorative force model of the specimens was established. These findings can serve as a guide for further research and practical application of SSSCFCST columns.
Square hollow section columns and H-section beams have recently been increasing1y used. Rigid column-beam connections cannot be made for the structural system and thus some measures to improve the rotational stiffness of connections should be developed. For this purpose, several types of connections. such as H-section beams connected to concrete-filled square hollow section columns, have been contrived and put to experiment. Since the experimental works are usually difficult and expensive. Particularly test of all the types of connections with similar behavior may not be feasible. Instead, the numerical analysis will be adopted predict the flexural stiffness of connections. In this work, FEM modeling techniques are examined and parametric analysis study has been carried out. The major parameters considered are concrete strength, thickness of steel column, magnitude and eccentricity of axial forces.
Park, Jai Woo;Kim, Jin Ho;Hong, Young Kyun;Hong, Gi Soup
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.19
no.4
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pp.403-411
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2007
CFT (Concrete filled steel tube) column has become popular for building construction due to not only its composite effect but also economic effect. However, the conventional CFT column also has its own disadvantages having plastic buckling at the end of column followed by the reduction of strength by yielding of steel tube. An experiment on TR-CFT (Transversely reinforced CFT) column are conducted for making up for conventional CFT column's disadvantages. The experiment parameters are strength of concrete, the layer numbers of carbon fiber sheet. In this study, hysteretic curve, initial stiffness, strength, plastic deformation capacity, and dissipated energy are compared and analyzed between CFT and TR-CFT columns.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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