• Journal of Mechanical Science and Technology
• /
• 제17권2호
• /
• pp.207-214
• /
• 2003

The fatigue behaviour of six different hollow section T-joints subjected to out-of-plane bending moment was investigated experimentally using scaled steel models. The joints had circular brace members and rectangular chord members. Hot spot stresses and the stress concentration factors. (SCFs) were determined experimentally. Fatigue testing was carried out under constant amplitude loading in air. The test results have been statistically evaluated, and show that the experimental SCF values for circular-to-rectangular (CHS-to-RHS) hollow section joints were found to be below those of circular-to-circular (CHS-to-CHS) hollow section joints. The fatigue strength, referred to experimental hot spot stress, was in reasonably good agreement with referred fatigue design codes for tubular joints.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제81권2호
• /
• pp.231-242
• /
• 2022

Numerical solutions for the linear buckling behavior of thin-walled circular hollow section members (CHS) with and without longitudinal stiffeners are presented using the semi-analytical finite strip method (SAFSM) which is developed based on Marguerre's shallow shell theory and Kirchhoff's assumption. The formulation of 3-nodal line finite strip is presented. The CHS members subjected to uniform axial compression, uniform bending, and combination of compression and bending. The buckling behavior of CHS is investigated through buckling curves which relate buckling stresses to lengths of the member. Effects of longitudinal stiffeners are studied with the change of its dimensions, position, and number.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제4권3호
• /
• pp.169-188
• /
• 2004

A mechanics model is developed in this paper for concrete-filled steel CHS (circular hollow section) beam-columns. A unified theory is described where a confinement factor (${\xi}$) is introduced to describe the composite action between the steel tube and the filled concrete. The predicted load versus deformation relationship is in good agreement with test results. The theoretical model was used to investigate the influence of important parameters that determine the ultimate strength of concrete-filled steel CHS beam-columns. The parametric and experimental studies provide information for the development of formulas for the calculation of the ultimate strength of the composite beam-columns. Comparisons are made with predicted beam-columns strengths using the existing codes, such as LRFD-AISC-1999, AIJ-1997, BS5400-1979 and EC4-1994.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제19권4호
• /
• pp.877-895
• /
• 2015

Connections to circular hollow steel sections (CHS) are considered one of the most complex and time consuming connections in steel construction. Such connections are usually composed of gusset plates welded to the outside of the steel tube or penetrating the steel tube. Design guides, accounting for the effect of connection configuration on the strength of the connection, are not present. This study aims to investigate, through experimental testing and a parametric study, the influence of connection configuration on the strength of one sided branch plate-to-CHS members. A notable effect was observed on the behavior of the connections due to its detailing changes with respect to capacity, failure mode, ductility, and stress distribution. A parametric study is performed using the calibrated analytical model to include a wider range of parameters. The study involves 26 numerical analyses of finite element models including parameters of the diameter-to-thickness (D/t) ratio, length of gusset plate, and connection configuration. Accordingly, a modification to the formulas provided by the current design recommendations was suggested to include connection configuration effects for the one sided branch plate-to-CHS members.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제23권5호
• /
• pp.523-533
• /
• 2011

최근에 구조물의 대형화와 단면성능의 구조적 장점 때문에 원형강관의 사용이 증가하고 있다. 그러나 원형강관의 사용이 증가함에도 불구하고 국내에서는 이에 대한 연구가 매우 미흡한 실정이다. 원형강관-거셋플레이트 접합부의 극한강도의 판단은 매우 복잡한 국부변형과, 실험 및 유한요소해석 결과의 하중변위곡선 상에서 최대강도가 일관성 있게 나타나지 않기 때문에 간단하지가 않다. 따라서 본 연구에서는 실험과 유한요소해석을 바탕으로 극한변형에 의한 극한내력을 도출하고 기존 접합부 내력식과 비교하여 거셋플레이트-원형강관 접합부에 적합한 내력식을 제안하고자 한다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제47권4호
• /
• pp.455-466
• /
• 2023

To investigate the load bearing capacity of axially preloaded circular hollow section (CHS) stub columns strengthened by carbon fiber reinforced polymer (CFRP), theoretical analysis is carried out. The yield strength and the ultimate strength of a CFRP strengthened preloaded CHS stub column are determined at the yielding of the CHS tube and at the CFRP fracture, respectively. Theoretical models are proposed and corresponding equations for calculating the static strengths, including the yield strength and the ultimate strength, are presented. Through comparison with reported experimental results, the theoretical predictions on the static strengths are proved to be accurate. Through finite element (FE) analyses, parametric studies for 258 models of CFRP strengthened preloaded CHS stub columns are conducted by considering different values of tube diameter, tube thickness, CFRP layer and preloading level. The static strengths of the 258 models predicted from presented equations are proved to be in good agreement with FE simulations when the diameter-to-thickness ratio is less than 90ε². The parametric study indicates that the diameter and the thickness of the steel tube have great effects on CFRP strengthening efficiency, and the recommended ranges of the diameter and the thickness are proposed.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제2권2호
• /
• pp.129-146
• /
• 2002

This paper describes a series of compression tests carried out on concrete filled double skin tubes (CFDST). Both outer and inner tubes are cold-formed circular hollow sections (CHS). Six section sizes were chosen for the outer tubes with diameter-to-thickness ratio ranging from 19 to 57. Two section sizes are chosen for the inner tubes with diameter-to-thickness ratio of 17 and 33. The failure modes, strength, ductility and energy absorption of CFDST are compared with those of empty single skin tubes. Increased ductility and energy absorption have been observed for CFDST especially for those having slender outer tubes with larger diameter-to-thickness ratio. Predictions from several theoretical models are compared with the ultimate strength of CFDST stub columns obtained in the tests. The proposed formula was found to be in good agreement with the experimental data.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제24권4호
• /
• pp.383-398
• /
• 2012

본 연구의 목적은 리브 보강된 강관 접합부의 유한요소 해석을 통하여 접합부의 극한강도를 추정하고 그 거동을 파악하는 것이다. 가셋트 강관 접합부의 강도는 관벽 모멘트에 의한 국부적인 응력집중 및 국부 소성화에 의해 크게 저하된다. 이러한 국부적인 응력분포를 재분배 시킬 목적으로 가셋트 상하 단부에 보강플레이트를 부착하고 있다. 이러한 접합부의 거동은 보강된 리브의 형상 및 보강 방법등에 따라 보강하지 않은 경우와 상당히 다르지만 현행 강관구조 설계식은 제한적인 부분만 다루고 있다. 따라서 본 연구에서는 ABAQUS 6.5.1을 사용하여 리브로 보강된 가셋트-강관 접합부의 거동과 구조적 성능을 파악하고 기존 접합부 내력식과 비교하여 리브 보강된 플레이트 원형 강관 X형 접합부에 적합한 내력식을 제안하고자 한다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제27권5호
• /
• pp.447-454
• /
• 2015

원형강관구조 접합부는 재료의 발전과 접합부의 복잡한 국부 거동 때문에 지속적인 연구되고 있다. 이 연구는 지강관에 압축력이 작용하는 원형강관 X-이음 트러스접합부의 주강관 소성화변형과 접합부 강도에 재료강도와 주강관벽세장비가 미치는 영향을 파악하는 것을 목적으로 한다. 이를 위하여 재료강도와 주강관벽세장비를 변수로 하여 다양한 원형강관 X-이음 트러스접합부에 대하여 범용 유한요소해석 프로그램인 ANSYS Mechanical APDL을 사용하여 정밀유한요소해석을 수행하였다. 해석결과를 토대로 현행 건축구조기준에서 제시하는 주강관소성화 한계상태의 접합부 설계강도를 검토하였다. 결론적으로 원형강관 X-이음 트러스접합부 설계에서 고려해야 할 사항을 제시하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제21권5호
• /
• pp.505-514
• /
• 2009

본 논문에는 압측실험 결과에 근거한 원형강관의 구조적인 거동 및 설계강도에 대하여 기술하였다. 원형강관 기둥의 극한강도는 직경-두께비 및 세장비에 의하여 결정된다. 원형강관의 직경-두께비가 큰 경우 전체좌굴 발생 이전에 탄성 및 비탄성 국부좌굴이 일어나게 되어 기둥강도를 감소시키게 된다. 원형강관의 국부좌굴이 기둥강도에 미치는 영향을 연구하기 위하여 두께 2.8mm, 3.2 mm인 SM400 강판을 용접하여 직경-두께비 45에서 170까지인 원형강관을 제작하여 압축실험을 수행하였다. 실험결과에 따르면 직경-두께비가 현행 설계기준의 항복한계보다 작은 원형강관의 경우에도 비탄성국부좌굴이 발생하였으나 상당한 크기의 후좌굴강도를 보여 최대응력은 항복강도를 상회하였다. 도로교설계기준(2005)에 의한 허용응력은 실험결과와 비교하여 상당히 안전치로 나타났다. 최근에 개발된 직접강도법을 원형강관에 적용하기 위하여 실험 및 수치해석 결과와 비교한 결과, 제안된 직접강도법은 국부좌굴과 전체좌굴의 혼합 유무와 상관없이 원형강관 기둥의 극한강도를 적절하게 예측할 수 있는 것으로 나타났다.