Kheyroddin, Ali;Khalili, Ali;Emami, Ebrahim;Sharbatdar, Mohammad K.
Steel and Composite Structures
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v.21
no.2
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pp.443-460
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2016
In this paper, the efficiency and effectiveness of two strengthening methods for upgrading behavior of the two external weak reinforced concrete (RC) beam-column joints were experimentally investigated under cyclic loading. Since two deficient external RC joints with reduced beam height and low strength concrete were strengthened using one-way steel prop and curbs with and without steel revival sheets on the beam. The cyclic performance of these strengthened specimens were compared with two another control external RC beam-column joints, one the standard RC joint that had not two mentioned deficiencies and another had both. Therefore, four half-scale RC joints were tested under cyclic loading.The experimental results showed that these innovative strengthening methods (RC joint with revival sheet specially) surmounted the deficiencies of weak RC joints and upgraded their performance and bearing capacity, stiffness degradation, energy absorption, up to those of standard RC joint. Also, results exhibited that the prop at joint acted as a fuse element due to adding steel revival sheets on the RC beam and showed better behavior than that of the specimen without steel revival sheets. In other words by stiffening of beam, the prop collected all damages due to cyclic loading at itself and acted as the first line of defense and prevented from sever damages at RC joint.
A series of reinforced G109 type specimens was fabricated and pended with a 15 weight percent NaCl solution. Mix design variables included 1) two cement alkalinities (equivalent alkalinities of 0.32 and 1.08), 2) w/c 0.50 and 3) two rebar surface conditions (as-received and wire-brushed). Potential and macro-cell current between top and bottom bars were monitored to determine corrosion initiation time. Once corrosion was initiated, the specimen was ultimately autopsied to perform visual inspection, and the procedure included determination of the number and size of air voids along the top half of the upper steel surface. This size determination was based upon a diameter measurement assuming the air voids to be half spheres or ellipse. The followings were reached based upon the visual inspection of G109 specimens that were autopsied to date. First, voids at the steel-concrete interface facilitated passive film breakdown and onset of localized corrosion. Based upon this, the initiation mechanism probably involved a concentration cell with contiguous concrete coated and bare steel serving as cathodes and anodes, respectively. Second, the corrosion tended to initiate at relatively large voids. Third, specimens with wire-brushed steel had a lower number of voids at the interface for both cement alkalinities, suggesting that air voids preferentially formed on the rough as-received surface compared to the smooth wire brushed one.
This paper provides theoretical and experimental results to verify the crashworthiness of FH32 high-strength steel for arctic marine structures against ice impact. Assuming that side-shell structures of the Korean arctic research vessel, ARAON, with ice-notation PL10, collide with sheet ice, one-third-scale test specimens with a single transverse frame are manufactured. Impact-bending tests were conducted using a rigid steel striker that mimics sheet ice. Drop height was calculated by considering the speed at which sheet ice is rammed. Prior to impact-bending tests, tensile coupon tests were conducted at various temperatures. The impact-bending tests were carried out using test specimens fully fixed to the inside bottom frame of a cold chamber. The drop-weight velocity and test specimen deformation speed were measured using a high-speed camera and digital image correlation analysis (DICA). Numerical simulations were carried out under the same conditions as the impact-bending tests. The simulation results were in agreement with the test results, and strain rate was a key factor for the accuracy of numerical simulations.
The current study was conducted to elucidate the effect of cementite morphology and matrix-ferrite microstructure on sliding wear behavior in spheroidized high carbon (1wt. % C) steel. The high carbon steel was initially heat treated to obtain a full pearlite or a martensite microstructure before the spheroidization. The spheroidizing heat treatment was performed on the full pearlitic steel for 100 hours at 700℃ and tempering was performed on the martensitic steel for 3 hours at 650℃. A spheroidized cementite phase in a ferrite matrix was obtained for both the full pearlite and the martensite microstructures. Sliding wear tests were conducted using a pin-on-disk wear tester with the heat treated steel as the disk specimen. An alumina(Al2O3) ball was used as the pin counterpart during the test. After the spheroidizing heat treatment and the tempering, both pearlite and martensite exhibited similar microstructures of spheroidized cementite in a ferrite matrix. The spheroidized pearlite specimens had lower hardness than the tempered martensite; however, the wear resistance of the spheroidized pearlite was superior to that of the tempered martensite.
The study performed a series of flexural tests on Closed Cold-Formed Steel Sections for stud, joist, and roof truss. Results were compared with analytical values. Each 2.4-m long and 0.9-m wide specimen consisted of two steel beams set at 0.46 m interval. The steel beams were attached to the specimens using either plaster board or ply wood. Another specimens did not use any attachment material. Positive and negative bending tests were conducted to investigate the composite behavior, including the effects of plaster board or ply wood on the buckling behavior of steel beam. Full-scale roof truss tests were also performed to study the buckling behavior and failure mode of the truss members.
A new form of construction utilizing structural steel as the boundary elements in ductile flexural concrete walls is proposed to solve the bar congestion problems in such a heavily reinforced region, while maintaining the ductility and energy absorption capacity comparable to their traditional form. Two wall specimens containing rectangular hollow structural sections (HSS) and channels at their ends respectively, and one companion standard reinforced concrete wall specimen with concentrated end reinforcement were constructed and tested under reversed cyclic loading to evaluate the construction process as well as the structural performance. Initially, all three specimens were chosen and detailed with some caution to have approximately the same flexural capacity without change of the original shape and dimension of a rectangular cross section correction. Analysis and comparison of test results indicated that the reversed cyclic responses of three walls showed similar hysteretic properties, but in those with steel boundaries, local buckling of the corresponding steel webs and flanges following significant yielding was a dominant factor to determine the hysteretic response. The monotonic and cyclic responses predicted based on a sectional approach was also presented and found to be in good agreement with measured results. Design recommendations considering local instability of the structural steel elements and the interaction between steel chords and a concrete web member in such a composite wall are presented.
The paper presents an innovative steel moment frame with the replaceable reinforced concrete wall panel (SRW) structural system, in which the replaceable concrete wall can play a role to increase the overall lateral stiffness of the frame system. Two full scale specimens composed of the steel frames and the replaceable reinforced concrete wall panels were tested under the cyclic horizontal load. The failure mode, load-displacement response, deformability, and the energy dissipation capacity of SRW specimens were investigated. Test results show that the two-stage failure mode is characterized by the sequential failure process of the replaceable RC wall panel and the steel moment frame. It can be found that the replaceable RC wall panels damage at the lateral drift ratio greater than 0.5%. After the replacement of a new RC wall panel, the new specimen maintained the similar capacity of resisting lateral load as the previous one. The decrease of the bearing capacity was presented between the two stages because of the connection failure on the top of the replaceable RC wall panel. With the increase of the lateral drift, the percentage of the lateral force and the overturning moment resisted by the wall panel decreased for the reason of the reduction of its lateral stiffness. After the failure of the wall panel, the steel moment frame shared almost all the lateral force and the overturning moment.
A constitutive equation of the electrical steel strip used for a raw material of transformer is proposed. The stress-strain behavior of electrical steel strip is quite different from that of common carbon steel and/or alloy steel. A series of tensile tests were performed with the specimens made from cold rolled strip. Several thicknesses of the strip were produced by a two-high (with upper and lower rolls) cold rolling pilot mill as reduction ratio increases from 10% to 90%. Its initial thickness of the strip was 2.5mm. Tensile specimens are cut out from the cold rolled strips. Mechanical properties of the steel are examined through rolling direction. Ramberg-Osgood model and the proposed equation are combined to describe the total behavior of stress-strain including instability region. The stress-strain curves calculated from the present constitutive equation are compared with those from experimentally obtained at each test condition of reduction ratios of specimen. Results show that the predicted stress-strain curves are in overall in a good agreement with measured ones.
The composite system, which is consisted of the steel girder and reinforced concrete column has some advantages in the structural efficiency and the construction productivity by complementing the shortcomings between the two materials. This research is aimed at the development of the composite beam-column connection system by which the steel beam can be connected to the R/C column with smooth stress transfer. And, to ensure safety of this system, the tests of moment and shear resisting performance have been carried out for actual size specimen. From the test, the connection system has been preyed to take good resistance and stress transfer between steel girder and reinforced concrete column.
The effects of eight types of spheroidizing annealing conditions including annealing temperature, annealing time, cooling rate, and gas atmosphere in the annealing furnace on the microstructure were determined in SM45C steel which has been widely used for automotive parts. The well-developed spheroidized structure and minimum hardness were obtained when the steel was heat-treated 6 hours at $740^{\circ}C$, cooled to $710^{\circ}C$ at a cooling rate of $24^{\circ}C/h$, and then kept for 7 hours at the $710^{\circ}C$ followed by air cooling. In order to increase the productivity and to save the manufacturing cost, it is desirable to apply a faster cooling rate in the spheroidizing annealing. It was found that air cooling was the fastest cooling rate applicable to the SM45C steel. The steel heat treated in air showed the decarburized layer of about $110{\mu}m$ in thickness at the surface of the specimen, resulting in serious problems in the quality of the quenched product.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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