The paper presents the details and results of an experimental study on bolted end-plate joints of industrial type steel building frames. The investigated joints are commonly used in Lindab-Astron industrial buildings and are optimized for manufacturing, erection and durability. The aim of the research was to provide an experimental background for the design model development by studying load-bearing capacity of joints, bolt force distribution, and end-plate deformations. Because of the special joint details, (i.e., joints with four bolts in one bolt-row and HammerHead arrangements), the Eurocode 3 standardized component model had to be improved and extended. The experimental programme included six different end-plate and bolt arrangements and covered sixteen specimens. The steel grade of test specimens was S355, the bolt diameter M20, whereas the bolt grade was 8.8 and 10.9 for the two series. The end-plate thickness varied between 12 mm and 24 mm. The specimens were investigated under pure bending conditions using a four-point-bending test arrangement. In all tests the typical displacements and the bolt force distribution were measured. The end-plate plastic deformations were measured after the tests by an automatic measuring device. The measured data were presented and evaluated by the moment-bolt-row force and moment-distance from centre of compression diagrams and by the deformed end-plate surfaces. From the results the typical failure modes and the joint behaviour were specified and presented. Furthermore the influence of the end-plate thickness and the pretension of the bolts on the behaviour of bolted joints were analysed.
Park, Yong Myung;Lee, Kun Joon;Kim, Dong Hyun;Ju, Ho Jung
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.26
no.6
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pp.617-626
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2014
In this paper, experiments for the evaluation of tensile strength of steel plate with bolt hole and bearing strength of bolted connection were performed, where bolt holes were punched by drilling and oxygen torch, respectively. For the tensile tests, drilled and oxygen torch punched steel plate specimens of 10mm and 15mm thickness were made from structural angles and H-shapes, respectively. For the bearing strength evaluation, test specimens were fabricated with base plates and splice plates those were also punched by drilling and oxygen torch, respectively. The Vicker's hardness were measured around the bolt hole to investigate material property change due to heat effect by oxygen torch cut. Numerical analysis was also performed to investigate the bearing strength of bolted joints due to the increase of hardness around the bolt hole by oxygen torch cut.
Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.21
no.6
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pp.605-615
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2021
Recently, to shorten construction periods and reduce labor costs, the need for a corrugated beam form in the RC structure is being emphasized. The purpose of this study is to evaluate the deformation performance of SY Beam, a newly developed corrugated beam form work, during concrete casting. The standard cross-sectional shape of SY Beam was determined by modeling the deck structure of various thicknesses using the MIDAS GEN program. As a result, the cross-sectional dimensions of the SY Beam were determined to be 400mm and 450mm in width and height, respectively. A total of three SY Beam specimens were fabricated using steel plate thicknesses of 0.8, 1.0, and 1.2mm. The load conditions applied during casting concrete at the actual site are reflected. The vertical and horizontal displacements of the SY beam were measured during concrete casting. As a result, the vertical displacement showed a tendency to decrease as the thickness increased. Considering both vertical and horizontal displacement, the case with steel plate thickness of 1.2mm is the safest and most immediately applicable to the field. In the future, to secure manufacturability, constructability, and economics, the optimum steel plate thickness should be derived, and additional analysis and experimental studies for 1.05, 1.1, and 1.15mm are required.
A total of 36 carbon steel and stainless steel bolted connections subjected to shear loading at different strain rates was experimentally investigated. The connection specimens were fabricated from carbon steel grades 1.20 mm G500 and 1.90 mm G450, as well as cold-formed stainless steel types EN 1.4301 and EN 1.4162 with nominal thickness 1.50 mm. The connection tests were conducted by displacement control test method. The strain rates of 10 mm/min and 20 mm/min were used. Structural behaviour of the connection specimens tested at different strain rates was investigated in terms of ultimate load, elongation corresponding to ultimate load and failure mode. Generally, it is shown that the higher strain rate on the bolted connection specimens, the higher ultimate load was obtained. The ultimate loads were averagely 2-6% higher, while the corresponding elongations were averagely 8-9% higher for the test results obtained from the strain rate of 20 mm/min compared with those obtained from the lower strain rates (1.0 mm/min for carbon steel and 1.5 mm/min for stainless steel). The connection specimens were generally failed in plate bearing of the carbon steel and stainless steel. It is shown that increasing the strain rate up to 20 mm/min generally has no effect on the bearing failure mode of the carbon steel and stainless steel bolted connections. The test strengths and failure modes were compared with the results predicted by the bolted connection design rules in international design specifications, including the Australian/New Zealand Standard (AS/NZS4600 2018), Eurocode 3 - Part 1.3 (EC3-1.3 2006) and North American Specification (AISI S100 2016) for cold-formed carbon steel structures as well as the American Specification (ASCE 2002), AS/NZS4673 (2001) and Eurocode 3 - Part 1.4 (EC3-1.4 2015) for stainless steel structures. It is shown that the AS/NZS4600 (2018), EC3-1.3 (2006) and AISI S100 (2016) generally provide conservative predictions for the carbon steel bolted connections. Both the ASCE (2002) and the EC3-1.4 (2015) provide conservative predictions for the stainless steel bolted connections. The EC3-1.3 (2006) generally provided more accurate predictions of failure mode for carbon steel bolted connections than the AS/NZS4600 (2018) and the AISI S100 (2016). The failure modes of stainless steel bolted connections predicted by the EC3-1.4 (2015) are more consistent with the test results compared with those predicted by the ASCE (2002).
The helical pile is a manufactured steel pile consisting of one or more helix-shaped bearing plates affixed to a central shaft. This pile is installed by rotating the shaft into the ground to support structural loads. The advantages of helical piles are no need for boring or grout process, and ability to install with relatively light devices. The bearing capacity of the helical pile is exerted by integrating the bearing capacity of each helix plate attached to the steel shaft. In this paper, to estimate the bearing capacity of moderate-size helical piles, 6 types of helical piles were constructed with different shaft diameter, plate configuration and the penetration depth. A series of field loading tests was performed to evaluate the effect of helical pile configuration on the bearing capacity of helical pile, constructed in two different shaft diameters (i.e. 73 mm and 114 mm). In the same way, the diameter of bearing plate was also changed from 400mm to 250mm with one or three plates. As well, the penetration depth was varied from 3m to 6m to analyze the relation between the penetration depth and the bearing capacity. As a result, not only the increase of the shaft diameter, but also the number or diameter of helix bearing plates enhances the bearing capacity. Especially the configuration of the helix plate is more critical than the shaft diameter.
The dispersion and attenuation of Lamb and Leaky Lamb waves propagating in a 1 mm-thick steel plate were investigated. For acquiring a long(or large) range inspection capability, the fundamental symmetric and anti-symmetric wave modes(S0 and A0) over law frequencies were studied. Based on the dispersion curves, as well as pitch-catch and multi-mode simulations, it was shown that the S0 mode over law frequencies is the proper mode to minimize the dispersion and attenuation. In addition, it was shown that the S0 mode couldbe easily distinguished under multi-mode simulation since it has a larger group velocity than the A0 mode.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.33
no.11
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pp.1256-1261
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2009
Today, implementation of the defect detection in laser welding has been researched for a long time, but most studies have been made around thin plate within $1{\sim}3mm^t$. Therefore, this study was measured and analyzed light emission signals of the induced plasma in $CO_2$ laser lap welding of $6mm^t$ Zn primer-coated steel, and based on this analysis, research made an investigation into possibility of monitoring in thick plate welding. It was been analyzing the measured signals by RMS and FFT processing, as a results, we were able to confirm definite difference of two signals between humping bead and sound bead. Thus, possibility of real time monitoring in $CO_2$ laser lap welding verified experimentally.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.15
no.6
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pp.634-640
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2009
The plate manufacturing processes are composed of the reheating furnace, finishing mill, cooling process and hot leveling. The finishing rolling mill (FM) as a reversing mill has produced the plate steel through multiple pass rolling. The automatic gauge control (AGC) is employed to maintain the thickness tolerance. The high grade products are forming greater parts of the manufacturing and customers are requiring strict thickness margin. For this reason, the advanced AGC method is required instead of the conventional AGC based on the PI control. To overcome the slow response performance of the conventional AGC and the thickness measurement delay, a fuzzy AGC based on the thickness deviation and its trend is proposed in this paper. An embedded controller with the fuzzy AGC has been developed and implemented at the plate mill in POSCO. The fuzzy AGC has dynamically controlled the roll gap in real time with the programmable logic controller (PLC). On line tests have been performed for the general and TMCP products. As the results, the thickness deviation range (maximum - minimum of the inner plate) is averagely from 0.3 to 0.1 mm over the full length. The fuzzy AGC has improved thickness deviation and completely satisfied customer needs.
The use of thin plate increases due to the need for light weight in large ship. Thin plate is easily distorted and has residual stress by welding heat. Therefore, the thin plate should be carefully joined to minimize the welding deformation which costs time and money for repair. For one effort to reduce welding deformation, it is very useful to predict welding deformation before welding execution. There are two methods to analyze welding deformation. One is simple linear analysis. The other is nonlinear analysis. The simple linear analysis is elastic analysis using the equivalent load method or inherent strain method from welding experiments. The nonlinear analysis is thermo-elastic analysis which gives consideration to the nonlinearity of material dependent on temperature and time, welding current, voltage, speed, sequence and constraint. In this study, the welding deformation is analyzed by using thermo-elastic method for PCTC(Pure Car and Truck Carrier) which carries cars and trucks. PCTC uses thin plates of 6mm thickness which is susceptible to welding heat. The analysis dimension is 19,200mm(length) * 13,825mm(width) * 376mm(height). MARC and MENTAT are used as pre and post processor and solver. The boundary conditions are based on the real situation in shipyard. The simulations contain convection and gravity. The material of the thin block is mild steel with $235N/mm^2$ yield strength. Its nonlinearity of conductivity, specific heat, Young's modulus and yield strength is applied in simulations. Welding is done in two pass. First pass lasts 2,100 second, then it rests for 900 second, then second pass lasts 2,100 second and then it rests for 20,000 second. The displacement at 0 sec is caused by its own weight. It is maximum 19mm at the free side. The welding line expands, shrinks during welding and finally experiences shrinkage. It results in angular distortion of thin block. Final maximum displacement, 17mm occurs around welding line. The maximum residual stress happens at the welding line, where the stress is above the yield strength. Also, the maximum equivalent plastic strain occurs at the welding line. The plastic strain of first pass is more than that of second pass. The flatness of plate in longitudinal direction is calculated in parallel with the direction of girder and compared with deformation standard of ${\pm}15mm$. Calculated value is within the standard range. The flatness of plate in transverse direction is calculated in perpendicular to the direction of girder and compared with deformation standard of ${\pm}6mm$. It satisfies the standard. Buckle of plate is calculated between each longitudinal and compared with the deformation standard. All buckle value is within the standard range of ${\pm}6mm$.
This paper describes a series of compression tests performed on cold-formed steel channel sections with perforations in the web (thermal studs) fabricated from a galvanized steel plate whose thickness ranged from 1.0 mm to 1.6 mm and nominal yield stress was 295 MPa. The structural behavior and performance of thermal studs undergoing local, distortional, or flexural-torsional buckling were investigated experimentally and analytically. The compression tests indicate that the slits in the web had significant negative effects on the buckling and ultimate strength of thin-walled channel section columns. The compressive strength of perforated thermal studs was estimated using equivalent solid channel sections of reduced thickness instead of the studs. The direct strength method, a newly developed and adopted alternative to the effective width method for designing cold-formed steel sections in the AISI Standard S100 (2004) and AS/NZS 4600 (Standard Australia 2005), was calibrated to the test results for its application to cold-formed channel sections with slits in the web. The results verify that the DSM can predict the ultimate strength of channel section columns with slits in the web by substituting equivalent solid sections of reduced thickness for them.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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