A series of tests on concrete-filled SHS (Square Hollow Section) stub columns (twenty), columns (eight) and beam-columns (twenty one) were carried out. The main parameters varied in the tests are (1) Confinement factor (${\xi}$) from 1.08 to 5.64, (2) concrete compression strength from 10.7MPa to 36.6MPa, (3) tube width to thickness ratio from 20.5 to 36.5. (4) load eccentricity (e) from 15 mm to 80 mm and (5) column slenderness (${\lambda}$) from 45 to 75. A mechanics model is developed in this paper for concrete-filled SHS stub columns, columns and beam-columns. A unified theory is described where a confinement factor (${\xi}$) is introduced to describe the composite action between the steel tube and filled concrete. The predicted load versus axial strain relationship is in good agreement with stub column test results. Simplified models are derived for section capacities and modulus in different stages of the composite sections. The predicted beam-column strength is compared with that of 331 beam-column tests with a wide range of parameters. A good agreement is obtained. The predicted load versus midspan deflection relationship for beam-columns is in good agreement with test results. A simplified model is developed for calculating the member capacity of concrete-filled SHS columns. Comparisons are made with predicted columns strengths using the existing codes such as LRFD (AISC 1994), AIJ (1997), and EC4 (1996). Simplified interaction curves are derived for concrete-filled beam-columns.
This study aimed to inspect the axial compression mechanical performance of basalt-fiber-reinforced recycled - concrete (BFRRC)-filled square steel tubular stub column. The replacement ratio of recycled coarse aggregate (RCA) and the basalt fiber (BF) dosage were used as variation parameters, and the axial compression performance tests of 15 BFRRC-filled square steel tubular stub column specimens were conducted. The failure mode and the load-displacement/strain curve of the specimen were measured. The working process of the BFRRC-filled square steel tubular stub column was divided into three stages, namely, elastic-elastoplasticity, sudden drawdown, and plasticity. The influence of the design parameters on the peak bearing capacity, energy dissipation performance, and other axial compression performance indexes was discussed. A mathematical model of segmental stiffness degradation was proposed on the basis of the degradation law of combined secant-stiffness under axial compression. The full-process curve equation of axial compressive stress-strain was proposed by introducing the influencing factors, including the RCA replacement ratio and the BF dosage, and the calculated curve agreed well with the test-measured curve.
The objective of this study is to investigate the structural behavior of the beam to column connection with reformed T-stubs and to ascertain the application of semi-rigid connection with reformed T-stubs to middle high rise buildings. The tests of steel frame using semi-rigid connections with reformed T-stub and existing T-stub were performed under cyclic loading condition. Finite element analysis was also carried out and the results of FEM were compared with results of tests. The thickness of reformed T-stub and the distance of bolt were used for parameters in the analysis. The structural behaviors of reformed T-stub were understood qualitatively and the possibility of application of semi-rigid connections with reformed T-stubs was ascertained.
Wang, Jun;Liu, Weiqing;Zhou, Ding;Zhu, Lu;Fang, Hai
Steel and Composite Structures
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v.17
no.4
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pp.431-452
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2014
The present study focuses on the mechanical behaviour of concrete filled double skin steel tubular (CFDST) stub columns confined by fiber reinforced polymer (FRP). A series of axial compression tests have been conducted on two CFDST stub columns, eight CFDST stub columns confined by FRP and a concrete-filled steel tubular (CFST) stub column confined by FRP, respectively. The influences of hollow section ratio, FRP wall thickness and fibre longitudinal-circumferential proportion on the load-strain curve and the concrete stress-strain curve for stub columns with annular section were discussed. The test results displayed that the FRP jacket can obviously enhance the carrying capacity of stub columns. Based on the test results, a new model which includes the effects of confinement factor, hollow section ratio and lateral confining pressure of the outer steel tube was proposed to calculate the compressive strength of confined concrete. Using the present concrete strength model, the formula to predict the carrying capacity of CFDST stub columns confined by FRP was derived. The theoretically predicted results agree well with those obtained from the experiments and FE analysis. The present method is also adapted to calculate the carrying capacity of CFST stub columns confined by FRP.
The objective of this study is to ascertain the applicability of T-stub connection for rigid connections. Tests and analysis are focused on the initial stiffness and their results are compared with the case of general rigid connections. Influential factors are investigated from the analysis results.
The use of semi-rigid joints can be considered in the beam-to-column connections of buildings. The advantages of semi-rigid joints can be found in the convenience of construction and the ability of effective moment distribution of members. This study is a basic step to acertain the application of middle high rise buildings by using reformed T-stub, of which rotation capacity is thought to be excellent compared with that of existing T-stubs. The tests of tensile and compressive elements of reformed T-stubs were performed to investigate the behavior of reformed T-stubs. The beam-to-column connections using reformed T-stubs are tested under monotonic loading. The structural behaviors of reformed T-stubs were understood qualitatively and the possibility of application of semi-rigid connections with reformed T-stub was acertained.
The maximum strength of the stainless steel square and the circular hollow section columns, which are cold-formed and TIG welded, is experimented on and analyzed. The paper presents centrally compressed experiments, including stub column tests and coupon tests, on stainless steel pipe columns. A total of 24 stainless steel pipe column experiments are conducted, using the slenderness ratios ($L_k/r$ = 20, 30, 40, 50, 60, 70) as parameters. The experimental results were compared with the design standard curves, AIK-LSD and AISC-LRFD, AIJ-LSD, SIJ-ASD curves, and multiple column curves.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.5
no.1
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pp.161-168
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2001
The use of composite members to improve the compressive strength of steel structure is a common practice these days and its efficiency has already been proved by several researches and experiments. The result of concrete filled circular tubular(CFCT) stub column tests is introduced in this paper. The main parameter of this test is the ratio of diameter to thickness of circular hollow section. From the test results, the effect of concrete filled in steel tube on the ultimate strength, the deformation capacity and initial stiffness are discussed. The purpose of this paper is to investigate the effect of various parameters and evaluate the compressive strength of confined concrete. It would contribute to a better understanding of CFT structure, further laboratory experimentations are needed for better accurate estimation on its effect.
The sectional dimensions and initial crookedness of the RHS(rectangular hollow section, ${\boxe}-75{\times}75{\times}3.2,\;{\boxe}-100{\times}100{\times}4.2,\;{\boxe}-125{\times}125{\times}6.0$) were measured. The axial compressive strength tests for columns with slenderness $46{\sim}84$ were performed as well as stub tests and tensile tests. FEM analysis was also used. The measurement shows that the errors of sectional dimensions are negligible. For the column length corresponding to ${\lambda}=100$, the initial crookedness with the 2.5% probability estimated from the measured results is 1/490, 1/1121 1/1395 for each section respectively. The yield strengths obtained from tensile test are higher than the specified minimum value by more than 30%. The column test shows that the maximum axial resistances are almost same as, or a little higher than the FEM results and the specified strength curves of AISC Specification and Eurocode, when the maximum strengths from the stub tests are used as the yield strength of the steel. But the test results show much higher column strength than those specified in the Standard and Code, when the specified minimum yield strength of the steel is used.
Dai, Peng;Yang, Lu;Wang, Jie;Ning, Keyang;Gang, Yi
Steel and Composite Structures
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v.42
no.1
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pp.91-106
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2022
Concrete-filled square stainless steel tubes (CFSSST), which possess relatively large flexural stiffness, high corrosion resistance and require simple joint configurations and low maintenance cost, have a great potential in constructional applications. Despite that the use of stainless steel may result in high initial cost compared to their conventional carbon steel counterparts, the whole-life cost of CFSSST is however considered to be lower, which offers a competitive choice in engineering practice. In this paper, a comprehensive experimental and numerical program on 24 CFSSST stub column specimens, including 3 austenitic and 3 duplex stainless steel square hollow section (SHS) stub columns and 9 austenitic and 9 duplex CFSSST stub columns, has been carried out. Finite element (FE) models were developed to be used in parametric analysis to investigate the influence of the tube thickness and concrete strength on the ultimate capacities more accurately. Comparisons of the experimental and numerical results with the predictions made by design guides ACI 318, ANSI/AISC 360, Eurocode 4 and GB 50936 have been performed. It was found that these design methods generally give conservative predictions to the ultimate capacities of CFSSST stub columns. Improved calculation methods, developed based on the Continuous Strength Method, have been proposed to provide more accurate estimations of the ultimate resistances of CFSSST stub columns. The suitability of these proposals has been validated by comparison with the test results, where a good agreement between the predictions and the test results have been achieved.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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