Lee, Cheol Ho;Kang, Ki Yong;Kim, Sung Yong;Koo, Cheol Hoe
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.25
no.4
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pp.389-398
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2013
The structural provisions of rectangular CFT (concrete-filled tubular) columns in the 2005/2010 AISC Specification, ACI 318-08, and EC4 were comparatively analyzed as a preliminary study for establishing the unified standards for composite structures. The provisions analyzed included those related to the nominal strength, the effect of confinement, plate slenderness, effective flexural stiffness, and the material strength limitations. Small or large difference can be found among the provisions of AISC, ACI, and EC4. Generally, the 2010 AISC Specification provides the revised provisions which reflect up-to-date test results and tries to minimize the conflict with the ACI provisions. For example, the 2010 AISC Specification introduced a more finely divided plate slenderness limits for CFT columns. In seismic applications, the plate slenderness limits required for highly and moderately ductile CFT columns were separately defined. However, the upper cap limitations on material strengths in both the AISC and EC4 provisions are too restrictive and need to be relaxed considering the high-strength material test database currently available. This study found that no provisions reviewed in this paper provide a generally satisfactory method for predicting the P-M interaction strength of CFT columns under various material combinations. It is also emphasized that a practical constitutive model, which can reasonably reflect the stress-strain characteristics of confined concrete of rectangular CFT columns, is urgently needed for a reliable prediction of the P-M interaction strength.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.29
no.1
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pp.1-8
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2016
In this paper, we perform structural analysis for a base frame which is used to support a motor for large centrifugal compressor drives and a safety assessment according to the concrete placement. First, the structural analysis about four loading conditions for the motor base frame was conducted and the structural safety was evaluated through both the maximum distortion energy theory and Mohr-Coulomb theory. It was possible to perform a more reasonable safety evaluation against local stresses occurring at the discontinuous portion of the fragile structural members by applying the safety assessment through ASME VIII Div. 2. In addition, the motor base frames with and without the internal concrete placement were quantitatively compared by the structural analysis and safety evaluation using ASME code and it was found to improve the structural integrity due to the concrete placement.
Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.15
no.3
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pp.273-280
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2015
In this study, tests were carried out to find out a method to ensure the fire resistance performance of high-performance non-refractory coating CFT columns. For the high performance concrete fabrication with 100MPa, blast furnace slag(BS) and steel and nylon fibers were used. It was found that the partial replacement with BS improved the fire resistance performance of the concrete. Based on the results of lab tests, the large fire test was conducted. For this test, the CFTs with the size of ${\phi}500{\times}4,200mm$ and the reinforcement of SS 400 steel were prepared and they were subjected to a loading condition. It was found that as the level of load increased, the level of fire resistance decreased. For example, In with the loading condition of 2000kN the CFT could resist the fire for over 240 minutes, whereas, with the loading condition of 3,000kN and 4000kN applying to equivalent CFTs, the resisting time against fire were 184 minutes, and 120 minutes, respectively.
Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.23
no.4
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pp.465-476
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2023
This study introduces the development of a precast concrete double-wall, applicable to basement construction in apartment buildings. Unlike traditional precast concrete double walls, the developed double-wall doesn't require specialized manufacturing equipment such as a lathe. The constructability of these advanced technologies was validated through a full-scale mock-up test using the precast concrete double wall. The test specimens were constructed to represent a structural wall with a thickness of 250mm. It was observed that the quality of the in-situ concrete, filled between two single panels of 110mm thickness each, was excellent. The construction efficiency of the developed double-wall system for basement construction in an apartment building was also examined. Expert interviews about installation times of precast concrete elements were conducted to evaluate the speed of the basement floor's installation. The results showed that installation of precast concrete elements, including the proposed double walls, could be completed within 20 to 29 days for a basement in an apartment building. This indicates a three-fold increase in construction efficiency compared to traditional methods relying on in-situ casting.
Joseph, Leonard M.;Gulec, C. Kerem;Schwaiger, Justin M.
International Journal of High-Rise Buildings
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v.5
no.1
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pp.1-12
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2016
The 1100 foot [335 m] tall Wilshire Grand Center tower under construction in Los Angeles illustrates many key outrigger issues. The tower has a long, narrow floor plan and slender central core. Outrigger braces at three groups of levels in the tower help provide for occupant comfort during windy conditions as well as safety during earthquakes. Because outrigger systems are outside the scope of prescriptive code provisions, Performance Based Design (PBD) using Nonlinear Response History Analysis (NRHA) demonstrated acceptability to the Los Angeles building department and its peer review panel. Buckling Restrained Brace (BRB) diagonals are used at all outrigger levels to provide stable cyclic nonlinear behavior and to limit forces generated at columns, connections and core walls. Each diagonal at the lowest set of outriggers includes four individual BRBs to provide exceptional capacities. The middle outriggers have an unusual 'X-braced Vierendeel' configuration to provide clear hotel corridors. The top outriggers are pre-loaded by jacks to address long-term differential shortening between the concrete core and concrete-filled steel perimeter box columns. The outrigger connection details are complex in order to handle large forces and deformations, but were developed with contractor input to enable practical construction.
Concrete filled steel tubular members (CFST) become a popular choice for modern building construction due to their numerous structural benefits and at the same time aging of those structures and member deterioration are often reported. Therefore, actions like implement of new materials and strengthening techniques become essential to combat this problem. The application of carbon fibre reinforced polymer (CFRP) with concrete structures has been widely reported whereas researches related to strengthening of steel structures using fibre reinforced polymer (FRP) have been limited. The main objective of this study is to experimentally investigate the suitability of CFRP to strengthening of CFST members under flexure. There were three wrapping schemes such as Full wrapping at the bottom (fibre bonded throughout entire length of beam), U-wrapping (fibre bonded at the bottom throughout entire length and extended upto neutral axis) and Partial wrapping (fibre bonded in between loading points at the bottom) introduced. Beams strengthened by U-wrapping exhibited more enhancements in moment carrying capacity and stiffness compared to the beams strengthened by other wrapping schemes. The beams of partial wrapping exhibited delamination of fibre and were failed even before attaining the ultimate load of control beam. The test results showed that the presence of CFRP in the outer limits was significantly enhanced the moment carrying capacity and stiffness of the beam. Also, a non linear finite element model was developed using the software ANSYS 12.0 to validate the analytical results such as load-deformation and the corresponding failure modes.
The ambient vibration measurement is a kind of output data-only dynamic testing where the traffics and winds are used as agents responsible for natural or environmental excitation. Therefore an experimental modal analysis procedure for ambient vibration testing will need to base itself on output-only data. The modal analysis involving output-only measurements presents a challenge that requires the use of special modal identification technique, which can deal with very small magnitude of ambient vibration contaminated by noise. Two complementary modal analysis methods are implemented. They are rather simple peak picking (PP) method in frequency domain and more advanced stochastic subspace identification (SSI) method in time domain. This paper presents the application of ambient vibration testing and experimental modal analysis on large civil engineering structures. A 15 storey reinforced concrete shear core building and a concrete filled steel tubular arch bridge have been chosen as two case studies. The results have shown that both techniques can identify the frequencies effectively. The stochastic subspace identification technique can detect frequencies that may possibly be missed by the peak picking method and gives a more reasonable mode shapes in most cases.
Steel beams are one of primary member and those carries the horizontal load and floor load to axial member. To avoid structural failure when the steel beams are exposed to fire, fire resistance performance requires. Till now, the evaluation for fire resistance of the beam was conducted using the maximum load and standard fire curve defined in the KS F 2257. But recently the constructional patterns are changing toward multi-function performance to get a better structural performance and fire resistance as well. In this paper to get the databases for fire resistance, limiting temperatures of the beam, load-bearing fire tests according to load ratios, two grades of compressive concrete strengths were applied.
A new type of precast CFST column to RC beam braced frame is proposed in this paper. A series of shake table tests were conducted to excite a one-third scale six-story model for investigating the global seismic performance of this type of structure against earthquake actions. Particular emphasis was given to its dynamic property, global seismic responses and failure path. Correspondingly, a numerical model built on the basis of fiber-beam-element model, multi-layer shell model and element-deactivation method was developed to simulate the seismic performance of the prototype structure. Numerical results were compared with the measured values from shake table tests to verify the validity and reliability of the numerical model. The results demonstrated that the proposed novel precast CFST column to RC beam braced frame performs excellently under strong earthquake excitations; the "strong CFST column-weak RC beam" and "strong connection-weak member" anti-seismic design principles can be easily achieved; the maximum deflections of precast CFSTC-RCB braced frame satisfied the deflection limitations proposed in national code; the numerical model can properly simulate the dynamic property and responses of the precast CFSTC-RCB braced frame that are highly concerned in engineering practice.
Su, Hao;Zhu Lihua;Wang, Yaohong;Feng, Lei;Gao, Zeyu;Guo, Yuchen;Meng, Longfei;Yuan, Hanquan
Steel and Composite Structures
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v.43
no.1
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pp.55-66
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2022
To develop high-efficiency lateral force resistance components for high-rise buildings, a novel energy dissipation shear wall with concrete-filled steel tubular (CFST) column elements was proposed. An energy dissipation shear wall specimen with CFST column elements (GZSW) and an ordinary reinforced concrete shear wall (SW) were constructed, and experimented by low-cycle reversed loading. The mechanical characteristics of these two specimens, including the bearing capacity, ductility, energy dissipation, and stiffness degradation process, were analyzed. The finite-element model of the GZSW was established by ABAQUS. Based on this finite-element model, the effect of the placement of steel-plate energy dissipation connectors on the seismic performance of the shear wall was analyzed, and optimization was performed. The experiment results prove that, the GZSW exhibited a superior seismic performance in terms of bearing capacity, ductility, energy dissipation, and stiffness degradation, in comparison with the SW. The results calculated by the ABAQUS finite-elements model of GZSW corresponded well with the results of experiment, and it proved the rationality of the established finite-elements model. In addition, the optimal placement of the steel-plate energy dissipation connectors was obtained by ABAQUS.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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