Magdy I. Salama;Jong Wan Hu;Ahmed Almaadawy;Ahmed Hamoda;Basem O. Rageh;Galal Elsamak
Steel and Composite Structures
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v.50
no.6
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pp.627-641
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2024
This paper presents an experimental and numerical study to investigate the behavior of the precast segmental concrete beams (PSCBs) utilizing high-strength concrete (HSC) connected in the zone of the maximum bending moment using steel extended endplate connections (EECs). The experimental study consisted of five beams as follows: The first beam was the control beam for comparison, which was an unconnected one-piece beam made of HSC. The other four other beams consisted of two identical pieces of precast concrete. An important point to be noted is that at the end of each piece, a steel plate was used with a thickness of 10 mm. Moreover, this steel plate was welded to the lower and upper reinforcing bars of the beam. Furthermore, the steel plate was made to connect the two pieces using the technique of EECs. Several variables were taken in these four beams, whether from the shape of the connection or enhancing the behavior of the connection using the post-tensioning technique. EECs without stiffeners were used for some of the tested beams. The behavior of these connections was improved using stiffeners and shear bolts. To get accurate results, a comparison was made between the behaviors of the five beams. Another important point to be noted is that Abaqus and SAP2000 programs were used to investigate the behavior of PSCBs and to ensure the accuracy of the modeling process which showed a good agreement with the experimental results. Additionally, the simplified modeling using SAP2000 was able to model the nonlinear behavior of PSCBs connected using steel EECs. It was found that the steel pre-tensioned bolted EECs, reinforced with steel stiffeners and shear anchors, could be used to connect the precast HSC segmental beams via the internal pre-stressing technique.
A single plate shear connection, or shear tab, is a very popular shear connection due to its merit in ease of construction and material economy. However, problems in understanding the connection behavior, both in terms of strength and ductility, have been well-documented. Suggestions or design model for single plate connections in AISC Design Manual have been altered several times, with the latest edition settling down to giving designers pre-calculated design strength tables if the connection details agree with given configurations. Results from many full-scale tests and finite element models in the past suggest that shear strength of a bolt group in single plate shear connections might be affected by yield strength of plate material; therefore, this research was aimed to investigate and clarify effects of plate yield strength and thickness on shear strength of the bolt group in the connections, including the validity of using a plate thickness/bolt diameter ratio ($t_p/d_b$) in design, by using finite element models. More than 20 models have been created by using ABAQUS program with 19.0- and 22.2-mm A325N bolts and A36 and Gr.50 plates with various thicknesses. Results demonstrated that increase of plate thickness or plate yield strength, with the $t_p/d_b$ ratio remained intact, could significantly reduce shear strength of the bolt group in the connection as much as 15 percent. Results also confirmed that the $t_p/d_b$ ratio is a valid indicator to be used for guaranteeing strength sufficiency. Because the actual ratio recommended by AISC Design Manual is $t_p/d_b$ + 1.6 (mm) for connections with a number of bolts less than six and plate yield strength in construction is normally higher than the nominal value used in design, it is proposed that shear strength of a bolt group in single plate connections with a number of bolts equal or greater than seven be reduced by 15 percent and the $t_p/d_b$ ratio be limited to 0.500.
Longitudinal shear failure is the most common failure-type in composite slabs. In this paper, the shear-connection behavior of composite slabs with a particular profiled steel sheeting, so called ACE-DECK, having a depth of 60mm is studied experimentaly. Twenty two pull-out test specimens of different shapes, concrete topping thickness, and different steel sheeting thickness are carried out. It is founded that the shear connection behavior of composite slabs are not affected significantly in the steel sheeting thickness and concrete topping thickness. A new type of profiled steel sheeting is more effective in shear-bond strength that of existing flat-type deck plate, which can offer longitudinal shear strength in composite slope up to $3.6kgf/cm^2$
The concrete plates are most widely used structural elements in the hulls of floating concrete structures such as concrete barges and pontoons, bridge decks, basement floors and liquid storage tanks. The study on the behavior of high-strength fiber reinforced concrete (HSFRC) plates was carried out to evaluate the performance of plates under in-plane and transverse loads. The plates were tested in simply supported along all the four edges and subjected to in-plane and traverse loads. In this experimental program, twenty four 150 mm diameter cylinders and twelve plate elements of size $600{\times}600{\times}30$ mm were prepared and tested. Water-to-cementitious materials ratios of 0.3 and 0.4 with 10% and 15% silica fume replacements were used in the concrete mixes. The fiber volume fractions, $V_f$ = 0%, 1% and 1.5% with an aspect ratio of 80 were used in this study. The HSFRC mixes had the concrete compressive strengths in the range of 52.5 to 70 MPa, flexural strengths ranging from 6.21 to 11.08 MPa and static modulus of elasticity ranging from 29.68 to 36.79 GPa. In this study, the behavior of HSFRC plate elements subjected to combined uniaxial in-plane and transverse loads was investigated.
Extended end-plate connections(EEPC) are a type of connection applied in Pre-Engineered Building structures comprising beam-column connections of steel structures or tapered members. Extended end-plate connections(EEPC) show different behavioral characteristics owing to the influence of plate thickness, gauge distance of high strength bolt, diameter of high strength bolt frame, and the number of high strength bolts. In the USA and Europe, extended end-plate connections(EEPC) are applied in beam-column connections of steel structures in various forms; however, these are not widely applied in structures in Korea.This can be attributed to the fact that the proposal of design strength types for extended end-plate connections(EEPC), proposal of connection specifications, evaluation of seismic performance, and are not being performed appropriately. Therefore, the purpose of this study is to provide basic data for the domestic application of Unstiffened extended endplate connections. To realize this, nonlinear finite element analysis was conducted on a 12-mm thick Unstiffened extended endplate connections.
On this study, we researched the in-process monitoring during fiber laser welding as well as on the first paper. On the previous/formal study, we analyzed the change of emission signal on thin plate welding. On this study, however, we analyzed RMS and FFT with emission signals in laser welding on lap joint and butt joint of 8mm-thick 316L stainless steel. As the result, the movement of specific frequency peak was observed according to welding speed changes. Furthermore, frequency peak as a result of FFT on the thick plate welding are much clearer than on the thin plate welding. Therefore, it is expected that the welding parameter changes can be predicted in case of applying FFT to in-process monitoring.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.16
no.1
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pp.9-17
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2012
This study is dealt with the experimental seam strength of deep corrugated steel plate which is used as underpasses, storm sewers and other buried applications. The soil-metal structure using deep corrugated plate should be sufficient to ensure safety for compressive loading. The experimental and theoretical results on the seam strength are accumulated enough to take the design guideline, even if the seam strength at the bolt connected lap joint in construction site can be varied depending on the connection detailing and the thickness of plate. In this study, compressive behavior of bolted lap jointed plates using various connection detail such as gasket, slot hole, washer was experimentally analyzed. From the test, failure pattern with an increases in the thickness of specimens was changed from plate bearing to bolt shearing. In case of thicker plates than 6.0mm, the structural performance of lap joint using gasket and slot hole is more effective than it of the plate adopted washer.
Al-coated steel sheets with excellent heat and corrosion resistance are widely used in various applications. In welding of thin plate, some defects such as unmelted zone and metal-through occur easily in the beginning and ending of welding line. In the study, the welding defects in Al-coated steel sheets were investigated with respect to plasma arc current, height between Cu block and base metals, and using a roller to align the height of the base metal. Full penetration and voids free welds were obtained with a plasma arc current 52A and weld speed 2.3m/min. An unmelted zone increased and Ericshen rate decreased as the height between Cu block and base metal increased from 0 to 0.6mm. Using a roller moving ahead of the plasma arc, the length of unmelted zone decreased from 1.7mm to 0.5mm.
Ahn, Jin Hee;Sim, Jung Wook;Jeong, Youn Joo;Kim, Sang Hyo
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.20
no.6
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pp.731-740
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2008
This paper deals with the fatigue behavior and strength of a new-type of steel-concrete composite bridge deck. The new-type composite bridge deck consists of corrugated steel plate, welded T-beams, stud-type shear connectors and reinforced concrete filler. A total of eight composite bridge deck specimens were fabricated, the fatigue tests were conducted under four-point bending test with three different stress ranges in constant amplitude. According to the test results, the fatigue crack generated at the welding part of the corrugated steel plate, progressed down to the bottom of the steel plate and encountered the crack, which came out from the opposite side at the same position. After the two cracks were connected at the bottom of the steel plate, the lower flange was cut off and the fatigue crack developed up to the T-beam. And the displacements and strains of fatigue test specimens were increasing with cyclic loading number, these were changed sharply at the fatigue failure. The fatigue results are compared with the design S-N curves specified in the Korea Highway Bridge Design Specifications and data in NCHRP 102 and NCHRP 147 report. The new-type composite bridge deck has a stress category of C, which means that new-type composite bridge deck can be designed by the current fatigue design specifications provided for steel members.
An, Jin Hee;Jung, Chi Young;Kim, Jun Hwan;Kim, Sang Hyo
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.20
no.2
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pp.247-258
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2008
In this study, static loading tests were performed on H-beam specimens to assess the static behavior of H-beam prestressed with multi-stepwise thermal prestressing method (TPSM). The amount of induced thermal prestress and connection type were differentiated among the 400-mm-high and 6,000-mm-long H-beam specimens to evaluate their effect on the behavior of the beams. From the experimental results, it between the H-beam and the cover-plate increased in yielding load by 13~18%, whereas stiffness increased by 27~34%. In case of specimens with both bolting and welding connection, yie lding load increased by 18~29% and stiffness increased by 43~51%. Multi-stepwise initial stress distribution was also observed from the prestressed specimens, verifying the effectiveness of the multi-stepwise TPSM. By application of the multi-stepwise TPSM, a significant increase in yielding load and stiffness can be achieved, hence increasing sectional and prestressing efficiencies.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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