Point bending is commonly used for cambering and curving steel girders to large radii. In this system, a hydraulic ram or press is used to apply concentrated loads at selected points to obtain the required vertical (cambering) or horizontal (curving) curved profile from induced permanent deformations. This paper derives closed form solutions that relate loads to permanent deformations for horizontally curving wide flange steel beams based on their post-yield response. These solutions are presented in a parametric form to identify the relationship between key variables and their impact on the accuracy of the curving operation. It is shown that point bending could yield parabolic curved profiles that are within 1% of a desired circular curve if the span length to radius of curvature ratio (L / R) is less than 1.5 and the point loads are spaced at one third the beam length. Safe limits are then established on loads, strains and curvatures to avoid damaging the steel section. This leads to optimization of the point bending operation for inducing a circular profile in wide flange steel beams of any size.
In the hogging bending moment area, continuous composite beams are subjected to the ultimate limit state of lateral-torsional buckling (LTB), which depends on web stiffness as well as concrete slab and shear connection stiffnesses. The design of the LTB and the determination of the elastic critical moment are produced approximately, using the European Standard EN 1994-1-1:2004, for continuous composite steel beams, but is applicable only for those with a plane web steel profile. Also, and from the previous researches, the elastic critical moment of the continuous composite beams with corrugated sinusoidal web steel profiles was determined. In this paper, a finite element analysis (FEA) model was developed using the ANSYS 16 software, to determine the elastic critical moments of continuous composite steel beams with various corrugated web profiles, such as trapezoidal, zigzag, and rectangular profiles, which were evaluated against numerical data of the sinusoidal one from the literature. Ultimately, the failure load of a composite steel beam with various web profiles was predicted by studying 46 models, based on FEA modeling, and a procedure for predicting the elastic critical moment of composite beams with various web steel profiles was proposed. When compared to sinusoidal web profiles, the trapezoidal, zigzag, and rectangular web profiles required an average increase in load capacity and stiffness of 7%, 17.5%, and 28%, respectively, according to the finite element analysis. Also, the rectangular web steel profile has a greater stiffness and load capacity. In contrast, the sinusoidal web has lower values for these characteristics.
An improved formulation for multi-objective optimization was proposed. This formulation was applied to steel seismic loads. The multi-objective optimization problem was formulated with minimum structural weight, maximum strstability. The global criterion method was employed to find a rational solution closest to the ideal solution for the optimization problem using standard steel profile, To efficiently solve the optimization problem, the decomposition meth both system-level and element-level was used. In addition, various techniques including efficient reanalysis technique intermediate variables and sensitivity analysis using an automatic differentiation(AD) were incorporated. Moreover the reamong section properties fitted to the section profile used in order to link the system level and the element level. From numerical investigation, it could be stated that the proposed method will lead to the more rational design compared with one.
Saravanan, M.;Marimuthu, V.;Prabha, P.;Arul Jayachandran, S.;Datta, D.
Steel and Composite Structures
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v.13
no.5
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pp.489-500
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2012
Cold-formed steel profile sheets acting as decks have been popularly used in composite slab systems in steel structural works, since it acts as a working platform as well as formwork for concreting during construction stage and also as tension reinforcement for the concrete slab during service. In developing countries like India, this system of flooring is being increasingly used due to the innate advantage of these systems. Three modes of failure have been identified in composite slab such as flexural, vertical shear and longitudinal shear failure. Longitudinal shear failure is the one which is difficult to predict theoretically and therefore experimental methods suggested by Eurocode 4 (EC 4) of four point bending test is in practice throughout world. This paper presents such an experimental investigation on embossed profile sheet acting as a composite deck where in the longitudinal shear bond characteristics values are evaluated. Two stages, brittle and ductile phases were observed during the tests. The cyclic load appears to less effect on the ultimate shear strength of the composite slab.
Frame composed of concrete-filled steel tubular columns and I-shaped steel beam has been researched in order to development reasonable connection details. The present paper describes the results of an experimental program in four different connection details. The connection details considered include through-bolt between I-shaped steel beams and concrete-filled steel tubular columns and two details of welded connections. One of the welded connection details is stiffened by angles welded in the interior of the profile wall at the beam flange level. The specimens were tested in a cruciform loading arrangement with variable monotonic loading on the beams and constant compressive load on the column. For through-bolt details, the contribution of friction and bearing were investigated by embedding some of the bolts in the concrete. The results of the tests show that through-bolt connection details are very ductility and the bearing is not important to the behavior of these moment connections. The angles welded in the interior of the profile wall increase the strength and stiffness of the welded connection detail. In addition, the behavior curves of these connections are compared and some interesting conclusions are drawn. The results are summarized for the strength and stiffness of each connection.
Pereira, Margot F.;De Nardin, Silvana;El Debs, Ana L.H.C.
Steel and Composite Structures
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v.20
no.6
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pp.1305-1322
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2016
This paper presents the results of experimental and numerical model analyses on partially encased composite columns under concentric loads. The main objective of this study is to evaluate the influence of replacing the conventional longitudinal and transverse steel bars by welded wire mesh on the structural behavior of these members under concentric loads. To achieve these goals experimental tests on four specimens of partially encased composite columns submitted to axial loading were performed and the results were promising in terms of replacing the traditional reinforcement by steel meshes. In addition, a numerical FE model was developed using the software DIANA$^{(R)}$ with FX+. The experimental results were used to validate the numerical model. Satisfactory agreement between experimental and numerical results was observed in both capacity and deformability of the composite columns. Despite of the simplifying assumptions of perfect bond between steel and concrete, the numerical model adequately represented the columns behavior. A finite element parametric study was performed and parameters including thickness of the steel profile and the concrete and steel strengths were evaluated. The parametrical study results found no significant changes in the partially encased columns behavior due to variations of the steel profile thickness or yield strength. However, significant changes in the post peak behavior were observed when using high strength concrete and these results suggest a change in the failure mode.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.10
no.3
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pp.5-15
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2007
A welding structures is generally composed of dissimilar steel materials in order to reduce weight cost, and has a gap to fill the welding agent. Also, heat flow analysis should be fulfilled for structure existing of gap to figure out residual stress which is generated after welding. Since mechanical properties of welding structure composed of dissimilar steel is more fragile than mechanical properties of welding structure consisted of same material, heat flow analysis verifying this should be fulfilled as well. Therefore, on this research, heat flow analysis about dissimilar steel weldment consisted of gap existing AISI304 and AISI630 is practiced so that it could be a basic data of research about mechanical properties of gap existing dissimilar steel welding part which is going to be studied later on. During heat flow analysis, heat input model which based on Gaussian profile and using volume heat flux was newly consisted and applied. In addition, for verifying of analysis on this research, gap existing dissimilar steel weldment which had gap of 0.25mm and was welded using Nd-YAG. The welding profile and temperature distribution for weldment during welding was compared to the result which was gotten through heat flow analysis. Both of those results corresponded each other.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2001.10a
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pp.66-70
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2001
The purpose of this paper is to investigate the characteristics of springback for the U-bending of steel sheets for automotive body panels. This study presents the experimental and analytical approach for the two kind of steel sheets, namely SCP1 and TRIP(Transformation-induced plasticity), the newly developed high strength steel. The adopted thicknesses are 0.8, 1.2 and 1.6 mm for SCP1, and 1.0 mm for TRIP. The punch profile radii are designed in 3, 6, 9, 12, and 15 mm. As results, the springgo aspect could be observed experimently in the small punch profile radius. The degree of springback for TRIP sheets was more than the SCP1 sheets.
Lee S. M.;Chang S. H.;Choi Y. C.;Heo Y. M.;Seo D. G.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2001.10a
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pp.75-80
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2001
The purpose of this study is to investigate the characteristics of springback for various process conditions of the 2D draw-bending operation. The process variables are the forming temperature, the geometry of tools such as punch profile radius(Rp) and die profile radius(Rd). Especially, in order to control the springback, the use of the warm forming method is applied. For the warm draw-bending, five steps of temperature ranges, from room temperature to $200^{\circ}C$, were adopted. And two kinds of steel sheets, namely SCP1 and TRIP(transformation-induced plasticity), the newly developed high strength Steel, were adopted. As a result, the springback was affected by the elevated temperature and the geometry of tools in two kinds of steel sheets.
This study suggests modular composite profile beams, where the prefab concept is applied to existing composite profile beams. The prefab concept produces a beam of desired size having two types of profile: side module and bottom module. Module section will improve construction efforts because it offers several benefits : reduction of deflections due to creep and shrinkage, which might be found in existing composite profile beams; increase in span/depth ratio; and free prefabrication of any required beams. Based on the established analysis theory of composite profile beams, an analysis theory of modular composite profile beams was suggested, and analysis values were compared with experimental ones. The behavior of individual modules with increase of load was measured with a strain gauge, and the shear connection ratio between modules was analyzed by using the measured values. As a result of experiment, it was found that theoretical flexural strength on condition of full connection was 57%-80% by connection of modules for each specimen, and it is expected that flexural strength will approximate the theoretical levels through further module improvement.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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