Prestressed composite girder with concrete infilled steel tubes(PSC-CFT girder) is new type of bridge girder which enhances the resisting capacities due to the double composite action of PSC composite girder and concrete infilled tube. The flexural behaviors of PSC-CFT girder in the positive moment regions are investigated based on the experimental observations recently performed on two of 4.4m long specimens. The mechanical and structural roles and failure mechanism of the composite action are discussed through comparing the test results with those numerically predicted by the three methods of one- and three-dimensional nonlinear finite element analyses, and section analysis method.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.22
no.2
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pp.617-624
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2021
Concrete-filled steel tubular columns can improve the strength and deformation capacity of structures, thereby enabling the development of efficient structures. The Korean design standard (KDS41) regarding concrete-filled steel tubular structures, established by the architectural institute of Korea in 2005, was revised in 2009 and 2016. The objective was to understand the compressive strengths and deformation capacity of stub columns for concrete-filled square steel tubes under uniaxial compression and validate the KDS41's standard code for necessary corrections. Experiments were conducted on 26 specimens with parameters, such as the width-thickness ratio of cold-formed square tubes. The following values of the stub columns for concrete-filled square steel tubes were obtained: compressive strengths, relationship between the axial load and axial displacement, and failure modes. An analysis of these results enabled an understanding of the concrete-filled effect and the influence of the wide-thickness ratio. The compressive strengths of filled concrete saw a 9% increase compared to a state of uniaxial stress, which must be noted in a future edition of KDS41. After benchmarking the results regarding square steel tubes generated by cold forming to the guidelines provided by the KDS41, the KDS41's value of 2.26 for the limiting width-to-thickness ratio for the compact section was found to be inflated. With a safety concern, this paper proposes a more conservative value of 1.35.
When steel tube as a column is filled with concrete, it is common that the load-bearing capacities of CFST(Concrete Filled Steel Tube) column are increased substantially, And the CFST column can obtain a capacity of fire resistance without any additional detail on the surface of the steel tube for fire protection. In order to clarify the behavior of CFST column during fire occurrence, a theoretical study is performed, that is, a thermal analysis is used to find temperature gradient dependent on the time on the steel tube and the infilled concrete. N-M (axial force-moment) interaction curves are summarized under the consideration for time dependent variation. The material properties of concrete and steel in accordance with a temperature variation are referred to the existing general data. Thermal transient analyses are performed by finite element method through ANSYS and then these results are verified by comparing with the existing test results. On the basis of analytical results, load-carrying capacities (N-M interaction curves) are calculated by numerical analysis method.
The objective of this paper is to suggest formula of Concrete Filled Tube Beam-Column members maximum strength by using of numerical analysis and tests. The numerical analysis results are compared with test results for evaluating numerical analysis method. The formula of Limit State Design of Architectural Institute of KOREA is used for basic form of suggestion formula. In order to suggest formula, two methods are used. One is to use the coefficient, and the other is to use the amplified factor of material strength. The formula by two methods are compared with numerical analysis results.
We could say that the concrete filled steel tube structure is superior in the vlew of various
structure properties as to promote improvement of structural capacity to dtmonstrate heterogeneous material properties interdependently.
The compressive strength is increased by putting to tri axial stress because lateral expansion
of concrete 1s confined by the steel tube, when concrete conflned by steel tube fall under centric
axial load. Also, it have an advantage that decreasr of load carrying capacity 1s small, not
occuring section deficiency due to protect falling piienornonon by co~nprrssion fallurc of concrete.
So this study investigated for structural behaviors yroprrtiex of concwir. confined by steel
tube throughout a series of experlmerit with kcy parxncter, such as diameter-to-thickness(D / t)
ratio, strength of concrete as a study on properties of structural behaviors of confined concrete
confined by circular steel tube( tri axial stress). Frorn the expcrment results, the obtained
results, are surnrnarised as foliow.
(1) The restraint effect of concrete by steel tube was presented significantly as the D /t ratio
of steel tube and the strength of filled concrete decrease, and the confined concrete by circular
steel tube was increased respectively twice as much as 4-7 in deformation capacity at the ultimate
strength ,compared with those of non-confined concrete, so expected to increase flexible
effect of concrete.
(2) The emprical formula to predict the ultimate capacity of confined concrete by steel tube
and concrete filled steel tube column using restraint coefficient of concrete were proposed.
Currently, the load transfer's mechanism from a beam to a column has yet to ve clarified in a concrete filled steel tubular (CFT) structure with a connection type of an exterior diaphragm. The loads for each floor are transferred to the concrete core from a steel beam through ha contacted face between an in-filled concrete and the interior surface of a steel tube. Thus, a Push-Out test was performed to investigate the load transfer mechanism. A total of 30 samples were tested to confirm the bond stress and/or axial load distribution between a steel tube and in-filled concrete for CFT column. The main parameters considered for this study included concrete type, steel tube-shape/length, and the effect of a weld joint wit ha backing strip for a column splice. Test results were summarized to confirm load transfer behavior between a concrete and steel tube for each experimental parameter, using the analytical approach to verify experimental results.
The objective of this study is to investigate the structural behavior of concrete-filled steel tubular column-H beam connections with exterior stiffeners. As a preliminary test, simple tensile test on the column to H-beam flange connections stiffened were conducted The paramaters of tensile test are the thickness(T=9, 12, 15m) and the width(W=50, 75, 100, 150mm) of exterior stiffeners. The simple tensile test were conducted to 7 kinds of specimens. Estimating the load, displacement, and strain from each kind, results of simple tensile test were compared with results of second test. On the basis of simple tensile test, test on the column to H-km connections stiffened with the sames under monotonic and cyclic load were conducted. Specimens of 5 for the second experiment were made. In analysis, comparing each strengthes and stiffnesses we estimated deformation capacity. Comparing and estimating each yielding strength ratios and maxium-strength ratios on the basis of yield line theory, new strength formula of beam-to-column connections was suggested.
The objective of this study is to investigate the structural behavior of concrete-filled steel tubular column to H-beam connections with reinforced bar. As a preliminary test, simple tensile test on the column to H-beam connections stiffened were conducted. The parameters of tensile test are the diameters of each rebars. The simple tensile test were conducted to 5 kinds of specimens. Estimating the load. displacement and strain for specimens, the result of tensile test were compared with the results of main test. On the basis of simple tensile test, tests are conducted to montonic and cyclic loading column to H-beam connections with the same diameters of rebars. Specimens of 5 are made for monotonic and cyclic loading test. In analysis, estimating the yielding strength and maximum strength of specimens on the basis of yield line theory, strength formula of beam-to column connections with concrete-filled steel tubular column was suggested.
A simple but accurate analytical method to evaluate the fire resistance of unprotected concrete filled tubular (CFT) columns under standard fire condition is proposed based on the fire design framework of EC4. To this end, the accuracy of the current tabulation method for the temperature prediction proposed by Lawson et al. was first critically evaluated, and a new prediction equation for the temperature gradient across the CFT section was then proposed based on available test and finite element analysis results. Overall, the axial strength predicted by using the proposed equation under the general fire design framework of EC4 was more accurate than that based on existing methods and appeared reasonable for design purposes. The results of this study are directly usable for the more rational fire analysis and design of unprotected CFT columns.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.15
no.1
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pp.95-102
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2011
The CFT columns used in thin-walled steel tubes can be more economical, because it was expected the increase of strength by restriction for the local buckling of steel tubes. The purpose of this paper is to review feasibility of existing design formula and verify the applicability limit of width-to-thickness ratio for increasing the strength of rectangular CFT columns. As the main parameters of experiments, width-to-thickness ratios of steel tube, height of rectangular concrete columns, and concrete filled or not. The strength of concrete are selected to 90MPa. From the test results, the confinement effect of steel tube on the compressive strength of infilled concrete is remarkably appeared in the thin-walled rectangular steel tube columns infilled wih high strength concrete. By the non-linear analysis, the axial strength from experiment result was given higher than analysis result for all CFT stub columns.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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