In this study, the tensile strength of 321 full-sized grout-filled splice steeve specimens were compared and analyzed in order to afford the data for a reasonable and economical design of this system. The experimental variables analyzed in this study were embedment length of reinforcing bars, compressive strength of grout, sleeve geometry, loading pattern and final failure mode of specimen. Following main conclusions are obtained : 1) The strength of grout-filled splice sleeve tends to be improved with increasing compressive strength of grout and embedment length of reinforcing bars. Specially this tendency appears apparent in specimens of bond failure rather than rebar failure. 2) The results of this study show that the sleeve geometry have influence on the bond strength of grout-filled splice sleeve. 3) The grout-filled splice sleeve of bond failure don't show the difference of tensile strength according to size of rebar. 4) It is verified that the tensile strength required in ACI and domestic code is retained either when the compressive strength of grout over 70 MPa is used with embedment length of reinforcing bars over 4.5d or when the compressive strength of grout over 80 MPa is used with embedment length of rebars over 3.9d. 5) It is verified that the tensile strength required in AIJ code is retained in case when the embedment length of reinforcing bars is 0.8 times the rebar diameter longer than in ACI code.
Shear wave velocity (or shear modulus) of rock filled zone of CFRD is very important factor in the evaluation of performance of CFRD under the load such as earthquake. A shear wave velocity profile can be determined by surface wave method but this profile has been uncertainty caused by spatial variation of material property in rock filled zone. This uncertainty in shear wave velocity profile could be evaluated by the reliability based analysis which uses a coefficient of variation of material property to consider uncertainty caused by spatial variation of material property. In this paper, the possible 600 shear wave velocity profiles in rock filled zone of CFRD were generated using the method based on harmonic wavelet transform and 8 shear wave velocity profiles by HWAW method in the field, and the coefficients of variation of shear wave velocity with depth were evaluated for the rock filled zone of CFRD in Korea.
In this paper, experimental program and associated numerical study were carried out to evaluate the fire resistance of unprotected concrete-filled rectangular steel tubular (CFT) columns subjected to the standard fire. The key testing parameters included the length effect, the load ratio, and the sectional dimensions of the CFT columns. Temperature distribution and axial deformation of the CFT column specimens were measured and analyzed. Rather early local buckling of steel tubes was observed in all the specimens. This caused subsequent load transfer from steel tube to concrete, and eventually triggered concrete crushing, or complete loss of the load bearing capacity of the column. This implies that the limit state of local buckling as well as overall flexural buckling should be incorporated in fire design procedure. As expected, the fire resistance time of specimen with higher load ratio consistently lessened. The prediction of fire resistance time of unprotected CFT columns based on the limiting steel temperature in current design codes or the formula proposed by previous studies is slightly conservative compared to the fire test results available. To establish the finite element analysis model that can be used to predict the thermal and structural behaviour of unprotected CFT columns in fire, the fully coupled thermal-stress analysis was also tried by using the commercial code ABAQUS. The numerical results showed a reasonable global correlation with the experimental results.
Zhou, Xu-Hong;Li, Bin-Yang;Gan, Dan;Liu, Jie-Peng;Chen, Y. Frank
Steel and Composite Structures
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v.23
no.4
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pp.453-464
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2017
The square tubed-reinforced concrete (TRC) column is a kind of special concrete-filled steel tube (CFST) columns, in which the outer thin-walled steel tube does not pass through the beam-column joint, so that the longitudinal steel reinforcing bars in the RC beam are continuous through the connection zone. However, there is a possible decrease of the axial bearing capacity at the TRC column to RC beam connection due to the discontinuity of the column tube, which is a concern to engineers. 24 connections and 7 square TRC columns were tested under axial compression. The primary parameters considered in the tests are: (1) connection location (corner, exterior and interior); (2) dimensions of RC beam cross section; (3) RC beam type (with or without horizontal haunches); (4) tube type (with or without stiffening ribs). The test results show that all specimens have relatively high load-carrying capacity and satisfactory ductility. With a proper design, the connections exhibit higher axial resistance and better ductility performance than the TRC column. The feasibility of this type of connections is verified.
This study focused on the investigation of strength development and permeability of LMC(Latex Modified Concrete) and RSLMC(Rapid-Setting Cement Latex Modified Concrete) as the latex content, cement types and w/c ratio changed. The compressive strength of latex modified concrete decreased slightly and the flexural strength increased quitely at 15% of latex content. This may be due to the flexibility of latex filled in voids and interconnections of hydrated cement and aggregates by a film of latex particles, respectively. The permeability test results showed that the permeability of LMC was considerably lower than that of conventional concrete. Results of chloride permeability test, for RSLMC indicated very low at an early age caused by the early formation of needle-shape ettringites and latex film.
In order to study the working mechanism of rectangular steel-concrete composite columns subjected to compression-bending load and further determine the seismic performance index, a bottom strengthened rectangular steel reinforced concrete (SRC) column with concealed steel plates and a bottom strengthened rectangular concrete filled steel tube (CFST) columns were proposed. Six column models with different configurations were tested under horizontal low cyclic loading. Based on the experiments, the load-bearing capacity, stiffness and degradation process, ductility, hysteretic energy dissipation capacity, and failure characteristics of the models were analyzed. The load-bearing capacity calculation formulas for a normal section and an oblique section of bottom strengthened rectangular steel-concrete composite columns were pesented and a finite element (FE) numerical simulation of the classical specimens was performed. The study shows that the load-bearing capacity, ductility, and seismic energy dissipation capacity of the bottom strengthened rectangular steel-concrete composite columns are significantly improved compared to the conventional rectangular steel-concrete composite columns and the results obtained from the calculation and the FE numerical simulation are in good agreement with those from the experiments. The rectangular steel-concrete composite column with bottom strengthened shows better seismic behavior and higher energy dissipation capacity under suitable constructional requirements and it can be applied to the structure design of high-rise buildings.
Nematzadeh, Mahdi;Fazli, Saeed;Hajirasouliha, Iman
Steel and Composite Structures
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v.23
no.5
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pp.517-527
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2017
In this paper, the effect of active confinement on the compressive behaviour of circular steel tube-confined concrete (STCC) and concrete-filled steel tube (CFST) columns is investigated. In STCC columns the axial load is only applied to the concrete core, while in CFST columns the load is carried by the whole composite section. A new method is introduced to apply confining pressure on fresh concrete by laterally prestressing steel tubes. In order to achieve different prestressing levels, short-term and long-term pressures are applied to the fresh concrete. Three groups of STCC and CFST specimens (passive, S-active and L-active groups) are tested under axial loads. The results including stress-strain relationships of composite column components, secant modulus of elasticity, and volumetric strain are presented and discussed. Based on the elastic-plastic theory, the behaviour of the steel tube is also analyzed during elastic, yielding, and strain hardening stages. The results show that using the proposed prestressing method can considerably improve the compressive behaviour of both STCC and CFST specimens, while increasing the prestressing level has insignificant effects. By applying prestressing, the linear range in the stress-strain curve of STCC specimens increases by almost twice as much, while the improvement is negligible in CFST specimens.
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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2006.03a
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pp.269-275
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2006
In the design of bridge piers in seismic area, the ductility requirement is one of the most important design criteria. In order to enhance the seismic performance of RC columns, it is necessary to make the ductility of columns larger by covering RC columns with steel tubes or confining RC columns by arranging transverse reinforcement such as hoop ties closely. Concrete encased composite columns can be utilized for bridge piers especially in seismic area. In this paper, finite element analyses are performed to study the nonlinear behavior of concrete encased composite columns with single core steel or multiple steel elements under static and quasi-static loads. The cross-sections of these specimens ate composed of concrete-encased H-shaped structural steel columns and a concrete-encased circular tube with partial in-filled concrete. Test parameters were the amount of the transverse reinforcement, encased steel member, and loading axis. Through the comparison between FE analyses and test results, adequate material models for confined concrete and unconfined concrete ate investigated. After getting the proper analysis models for composite columns, several parameters are considered to suggest design considerations on the details of composite piers.
Hollow prestressed concrete filled steel tube (HCFT) piles, which compose hollow PHC piles inside thin wall steel tubes, are developed. In order to investigate the strength characteristics of HCFT piles, flexural and shear tests were conducted on HCFT piles as well as PHC and steel pipe piles with the same diameter. Results of the test program showed that the flexural strength of HCFT piles was 2.88 and 1.19 times those of ICP and steel pipe piles with thickness of 12 mm, respectively, and its shear strength was 2.40 times that of steel pipe piles. The shear key attached to the inside of thin wall steel tube did not affect the flexural behavior of HCFT piles. It was also observed that the flexural strengths of HCFT piles with diameters of 450 and 500 mm were 35 to 63% higher than the sum of the flexural strengths of its components, respectively, because the strength of concrete in compressive zone increased by confining effect of thin wall steel tube on concrete. HCFT piles used as upper piles in hybrid composite piles might decrease the lateral displacement and increase the structural safety of structures subjected to lateral loads.
Modular construction is an emerging technology to accommodate the increasing restrictions in terms of construction period, energy efficiency and environmental impacts, since each structural module is prefabricated offsite beforehand and assembled onsite using industrialized techniques. However, some innate structural drawbacks of this innovative method are also distinct, such as connection tying inaccessibility, column instability and system robustness. This study aims to explore the theoretical and numerical stability analysis of a tenon-connected square hollow section (SHS) steel column to address the tying and stability issue in modular construction. Due to the excellent performance of composite structures in fire resistance and buckling prevention, concrete-filled steel tube (CFST) columns are also taken into account in the analysis to evaluate the feasibility of adopting composite sections in modular buildings. Characteristic equations with three variables, i.e., the length ratio, the bending stiffness ratio and the rotational stiffness ratio, are generated from the fourth-order governing differential equations. The rotational stiffness ratio is recognized as the most significant factor, with interval analysis conducted for its mechanical significance and domain. Numerical analysis using ABAQUS is conducted for validation of characteristic equations. Recommendations and instructions in predicting the buckling performance of both SHS and CFST columns are then proposed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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