Based on the heterogeneous characterization of concrete at mesoscopic level, Realistic Failure Process Analysis ($RFPA^{3D}$) code is used to simulate the failure process of concrete-filled tubular (CFT) stub columns. The results obtained from the numerical simulations are firstly verified against the existing experimental results. An extensive parametric study is conducted to investigate the effects of different concrete strength on the behaviour and load-bearing capacity of the CFT stub columns. The strength of concrete considered in this study ranges from 30 to 110 MPa. Both the load-bearing capacity and load-displacement curves of CFT columns are evaluated. In particular, the crack propagation during the deformation and failure processes of the columns is predicted and the associated mechanisms related to the increased load-bearing capacity of the columns are clarified. The numerical results indicate that there are two mechanisms controlling the failure of the CFT columns. For the CFT columns with the lower concrete strength, they damage when the steel tube yields at first. By contrast, for the columns with high concrete strength it is the damage of concrete that controls the overall loading capacity of the CFT columns. The simulation results also demonstrate that $RFPA^{3D}$ is not only a useful and effective tool to simulate the concrete-filled steel tubular columns, but also a valuable reference for the practice of engineering design.
It was clear from the former researches on reinforced concrete filled tubular steel (RCFT) structures that RCFT structures have different performance than concrete filled steel tubular (CFT) structures. However, despite of that, load-sharing ratio of RCFT is evaluating by the formula and range of CFT given by JSCE. Therefore, the aim of this investigation is to study the load-sharing ratio of RCFT columns subjected to axial compressive load by performing numerical simulations of RCFT columns with the nonlinear finite element analysis (FEA) program - ADINA. To achieve this goal, firstly proper material constitutive models for concrete, steel tube and reinforcement are proposed. Then axial compression tests of concrete, RC, CFT, and RCFT columns are carried out to verify proposed material constitutive models. Finally, by the plenty of numerical analysis with small-sized and big-sized columns, load-sharing ratio of RCFT columns was studied, the evaluation formulas and range were proposed, application of the formula was demonstrated, and following conclusions were drawn: The FEA model introduced in this paper can be applied to nonlinear analysis of RCFT columns with reliable results; the load-sharing ratio evaluation formula and range of CFT should not be applied to RCFT; The lower limit for the range of load-sharing ratio of RCFT can be smaller than that of CFT; the proposed formulas for load-sharing ratio of RCFT have practical mean in design of RCFT columns.
Park, Jong-Gun;Han, Taek-Hee;Yoo, Chai-Hong;Kang, Young-Jong
한국방재학회:학술대회논문집
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2008.02a
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pp.291-294
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2008
A ICH-CFT colunn(internally confined hollow-concrete filled tube column) has many advantages compare with R.C column and CFT column. For example using a hollow section, it is possible to save material and to reduce self weight of column. Also two steel tubes on both sid of concrete, inner and outter tube, can improve ductility of ICH-CFT column. But study about ICH-CFT section has done only theoretically. Thus although ICH-CFT column has many advantages, ICH-CFT column dosen't use in construction. In this thesis, through out 3-D full modeling using ABAQUS analyze the nonlinear behavaior of ICH-CFT column. And using the analysis result, review the theoretical knowledge.
Chin, Won Jong;Kang, Jae Yoon;Choi, Eun Suk;Lee, Jung Woo
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.29
no.2A
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pp.109-118
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2009
A new bridge system described in this paper uses concrete-filled steel tube (CFT) girders as a replacement for conventional girders. Experimental investigations were carried out to comprehend the flexural behavior of CFT girder. Specimens were manufactured considering several parameters such as the strength of filling material, the eventual presence and number of inner shear connectors to evaluate the bending bearing capacity of CFT girder. The experimental investigation consisted of designing and constructing a test specimen and loading it to collapse in bending to check the applicability of the system. Test results showed that concrete filled steel tube girders have good ductility and maintain their strength up to the end of the loading. The stiffening effect of the ㄱ-shaped perfobond rib is determined to contribute relatively to the increase of the bending bearing capacity.
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
Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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2008.11a
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pp.129-133
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2008
For the construction of Top-Down structures, it is crucial to have a solid connection between prefounded columns and slabs. This paper presents a new construction method for the connection when using a circular Concrete Filled Tube (CFT) as a prefounded column as an alternative to currently using wide flange type columns. The development of shear studded jackets along with a shear band suitable for the circular shape of the column has been made. The details and mechanism of the connection is explained together with the results of experiments which verified the structural integrity of the connection.
The objective of this paper is to develop a simplified method that could predict the strength of concrete filled steel tube (CFT) columns applicable to high strength material under combined axial compression and flexure. The simplified method for determining the strength of CFT columns is based on the interaction curve of the section approached by a polygonal connection of the points. These points are determined by using symmetrical properties of the CFT section. For each point, a simple equation is proposed to determine the strength of the slender columns under compression and flexure. The simple equation was adjusted with results of elasto-plastic analysis results. Validation of the simplified method is undertaken by comparison with data from the test conducted at Kyushu University. These results confirm the fact that the simplified method could accurately and reliably predict the strength of CFT columns under combined axial compression and flexure.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.7
no.2
s.24
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pp.83-90
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2007
Buildings become high and large. CFT(Concrete Filled steel Tube) columns have been developed to manage effectively that loads which columns support and cross sections of columns are increased. Because CFT column is the composite structure made of two different materials, many researches have been performed to look into mechanical behaviors. This study is an analytic study about bond stress on interface between concrete core and steel tube in circular and rectangular CFT columns. ABAQUS/Standard Version 5.8 is used to analyze bond stress by bond form and position of shear-connector, and improved analystic method about mechanical characters on interface is suggested.
Son Young Jun;Kim Jae Eun;Yang Dong Il;Jung Keun Ho;Lim Nam Gi;Jung Sang Jin
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2004.05a
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pp.458-461
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2004
The column for Steel Framed Reinforced Concrete Structure (SFRCS) and the column for Reinforced Concrete Structure (RCS) could be the most common building structure. The increasing of the need for massive space hasaffected the size of building components for supporting the massive structure. However, the changing of components size makes inefficient space of building. Hence. to meet the need for acquiring efficient space comparing the budget and cost the new structure method, Concrete Filled Tube Steel (CFT), was developed. CFT is the structure for which steel tube instead of other materials such as wood for holding concrete is used. The most benefit of this one is to help in reducing the size of the building components and local buckling because of tube steel holding concrete. For this reason, this research will examine the probability of applying CFT on construction sites by using the concrete $(800kg/cm^2)$ especially for CFT through the data from the real size mock-up.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.10
no.1
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pp.75-84
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2010
According to the available study and experimental data about the long term behavior of CFT(Concrete Filled Tube) columns, the creep and of concrete in CFT columns are smaller than those of RC columns because of the confinement effect of outer steel columns. In this study, the uncertainties associated with assumed values for concrete properties such as strength, creep coefficients, and service load have been considered and analyzed for the prediction of time-dependent column shortening of CFT column. The CFT column shortening analysis using Monte Carlo method is proposed and an of a 37 story tall building with CFT columns is studied for illustration. According to the results obtained by the probability analysis with multi parameters, the effect of variation coefficient for 3 parameters is investigated considering confidence interval.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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