Lee, Seong-Hui;Kim, Sun Hee;Kim, Young Ho;Choi, Sung Mo
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.21
no.5
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pp.515-526
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2009
There are three main production processes in the manufacture of concrete-filled square steel columns. The first process is known as the 'box-type process' or 'four-seam method,' wherein four beams are welded together at the seams. The second is the 'cold-forming process' or 'two-seam method,' wherein the seams of two channel beams are welded together. The third is the 'pressing process' or 'one-seam method,' wherein a circular column is pressed until it becomes a square column. In calculating the production cost for the making of a steel tube, it is very important to consider the welding process to be used and the desiredthickness of the steel tube, such as a square column that was developed under a new method, formed through the four-seam flare welding method at the center of the steel column width, following the L-shape formation. Certain tests were suggested in this study to evaluate the welding amount of concrete-filled square steel columns. With the parameters of the production method of a square steel column, the thickness of the steel square columns, and the welding amount, six specimens were produced. A structural test and finite-element analysis were conducted to assess the behavior of the steel column according to the water pressure inside the steel columns.
Hosseinpour, Emad;Baharom, Shahrizan;Badaruzzaman, Wan Hamidon W.;Shariati, Mahdi;Jalali, Abdolrahim
Steel and Composite Structures
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v.26
no.4
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pp.485-499
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2018
In this paper, a hollow steel tube (HST) shear connector is proposed for use in a slim-floor system. The HST welded to a perforated steel beam web and embedded in concrete slab. A total of 10 push-out tests were conducted under static loading to investigate the mechanical behavior of the proposed HST connector. The variables were the shapes (circular, square and rectangular) and sizes of hollow steel tubes, and the compressive strength of the concrete. The failure mode was recorded as: concrete slab compressive failure under the steel tube and concrete tensile splitting failure, where no failure occurred in the HST. Test results show that the square shape HST in filled via concrete strength 40 MPa carried the highest shear load value, showing three times more than the reference specimens. It also recorded less slip behavior, and less compressive failure mode in concrete underneath the square hollow connector in comparison with the circular and rectangular HST connectors in both concrete strengths. The rectangular HST shows a 20% higher shear resistance with a longer width in the load direction in comparison with that in the smaller dimension. The energy absorption capacity values showed 23% and 18% improvements with the square HST rather than a headed shear stud when embedded in concrete strengths of 25 MPa and 40 MPa, respectively. Moreover, an analytical method was proposed and predicts the shear resistance of the HST shear connectors with a standard deviation of 0.14 considering the shape and size of the connectors.
Concrete Filled steel Tube(CFT) Column has an excellent structural capacities in accordance with an interaction effect between the steel tube and concrete. Recently, CFT structure has been focussed on a structural system for a high-rise buildings. The purpose of this study is to evaluate a strength and deformation capacity of CFT square columns subjected to constant axial and cyclic lateral load. The test parameters are diameters to thickness ratio of steel tube, axial load ratios, concrete strengths, load applying types and whether or not filled concrete. Total sixteen specimens are fabricated to clarify the energy absorbtion capacity of CFT columns. Experimental results are summarized for maximum strength, initial stiffness and deformation capacity.
The need for carbon neutrality in the world strives the construction industry to reduce the use of construction materials. Aiming to this, recycled aggregate concrete (RAC) could be used as it reduces the carbon dioxide emissions. Currently, RAC is mainly used in non-structural members of civil constructions, seldom used in structural members. To broaden its structural use, a new type of composite column, i.e., the square and rectangular RAC filled FRP tubes (CFFTs), has been concerned in this study. The investigation on their axial compressive behavior through physical test and numerical analysis demonstrated that the load-carrying capacity of such column is reduced with the increase of replacement ratio of recycled aggregate and aspect ratio of section but can be improved by the increase of FRP confining stiffness and corner radius, said capacity can be equivalent to their steel reinforced concrete counterparts. At failure, the hoop strain at corner of tube is unexpectedly smaller than that at flat side of the tube although the FRP tube ruptured at its corner first, revealing a premature failure. Besides, a design-oriented stress-strain model of concrete and an analysis-oriented finite element model are proposed to predict the load-strain response of square and rectangular CFFT columns, which facilitates the engineering use of RAC in load-carrying structural members.
Spiral spacing effect on axial compressive behavior of reinforced concrete filled steel tube (RCFST) stub column is experimentally investigated in this paper. A total of twenty specimens including sixteen square RCFST columns and four benchmarked conventional square concrete filled steel tube (CFST) columns are fabricated and tested. Test variables include spiral spacing (spiral ratio) and concrete strength. The failure modes, load versus displacement curves, compressive rigidity, axial compressive strength, and ductility of the specimens are obtained and analyzed. Especially, the effect of spiral spacing on axial compressive strength and ductility is investigated and discussed in detail. Test results show that heavily arranged spirals considerably increase the ultimate compressive strength but lightly arranged spirals have no obvious effect on the ultimate strength. In practical design, the effect of spirals on RCFST column strength should be considered only when spirals are heavily arranged. Spiral spacing has a considerable effect on increasing the post-peak ductility of RCFST columns. Decreasing of the spiral spacing considerably increases the post-peak ductility of the RCFSTs. When the concrete strength increases, ultimate strength increases but the ductility decreases, due to the brittleness of the higher strength concrete. Arranging spirals, even with a rather small amount of spirals, is an economical and easy solution for improving the ductility of RCFST columns with high-strength concrete. Ultimate compressive strengths of the columns are calculated according to the codes EC4 (2004), GB 50936 (2014), AIJ (2008), and ACI 318 (2014). The ultimate strength of RCFST stub columns can be most precisely evaluated using standard GB 50936 (2014) considering the effect of spiral confinement on core concrete.
This paper aims to investigate the axial load behavior and stability strength of square tubed steel-reinforced concrete (TSRC) columns. Unlike concrete filled steel tubular (CFST) column, the outer steel tube of a TSRC column is mainly used to provide confinement to the core concrete. Ten specimens were tested under axial compression, and the main test variables included length-to-width ratio (L/B) of the specimens, width-to-thickness ratio (B/t) of the steel tubes, and with or without stud shear connectors on the steel sections. The failure mode, ultimate strength and load-tube stress response of each specimen were summarized and analyzed. The test results indicated that the axial load carried by square tube due to friction and bond of the interface increased with the increase of L/B ratio, while the confinement effect of tube was just the opposite. Parametric studies were performed through ABAQUS based on the test results, and the feasibility of current design codes has also been examined. Finally, a method for calculating the ultimate strength of this composite column was proposed, in which the slenderness effect on the tube confinement was considered.
This paper presents an experimental and analytical study on the behavior of concrete-filled tubular stub columns concentrically loaded in compression to fail. Total eleven specimens were tested and test parameters are the depth-to-thickness ratios of steel tube and the ratio of concrete cylinder strength-to-yield stress of steel tube. Depth-to-thickness ratios of steel tube between 20.22
Zhou, Xu-Hong;Li, Bin-Yang;Gan, Dan;Liu, Jie-Peng;Chen, Y. Frank
Steel and Composite Structures
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v.23
no.4
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pp.453-464
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2017
The square tubed-reinforced concrete (TRC) column is a kind of special concrete-filled steel tube (CFST) columns, in which the outer thin-walled steel tube does not pass through the beam-column joint, so that the longitudinal steel reinforcing bars in the RC beam are continuous through the connection zone. However, there is a possible decrease of the axial bearing capacity at the TRC column to RC beam connection due to the discontinuity of the column tube, which is a concern to engineers. 24 connections and 7 square TRC columns were tested under axial compression. The primary parameters considered in the tests are: (1) connection location (corner, exterior and interior); (2) dimensions of RC beam cross section; (3) RC beam type (with or without horizontal haunches); (4) tube type (with or without stiffening ribs). The test results show that all specimens have relatively high load-carrying capacity and satisfactory ductility. With a proper design, the connections exhibit higher axial resistance and better ductility performance than the TRC column. The feasibility of this type of connections is verified.
Recently, In recognition of outstanding structural performance the use of Concrete Filled steel Tube(CFT) columns has been increased. Research is ongoing that effective use of cross-sectional because steel strength development and rising prices. In this Lab, suggests new shape by Thin steel plates bent to be L-channel welded to form square steel tube to maximize efficiency of the cross section. In addition, since the rib placed at the center of the tube width acts as an anchor; higher load capacity of buckling is acceptable. we have developed New shape welded built-up square tube for broader usability which were bent to be L-shaped and thin Plate each unit member were welded. In order to apply the new shape built-up square columns, we predicted structure behavior, stress distribution with parameter Width thickness ratio. The experimental results presented in standards and even exceed the b/t of the rib anchors installed in the role due to exert enough strength and deformation to improve performance was favorable.
A composite member made of concrete-filled steel tubes (CFT columns) has been recognized for its fire resistance due to the thermal mass effect of concrete inside the steel tube, as shown in various studies. In this study, the fire resistance performance of reinforced CFT columns under constant axial load was evaluated using finite element analysis with ABAQUS. For this purpose, the variables including cross-section size, steel tube thickness, and concrete cover thickness were set, and the temperature distribution in the column cross-section exposed to a standard fire was investigated using heat transfer analysis. Ultimately, a P-M interaction curve was obtained by evaluating the overall residual strength of columns, and the fire resistance time was determined by evaluating axial displacement-time responses due to the reduction in load capacity during fire through stress analysis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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