The goal of this paper is to understand the stress-transfer mechanism of concrete-filled tubular column to H-beam connections with external T-stiffener through the finite element method and to offer basic data for the design of T-stiffener. To identify the problems of previous test results, the same shapes of the full-scale test specimens were modeled for the finite element analysis. Results of the analysis were compared with the test results. Several stress and strain indices were used to understand the stress-transfer mechanism of connection with various T-stiffeners parameters. The models of analysis with different T-stiffener are grouped into TS, TSD, and TSH series. An alternative plan that decreases the stress concentration of beam flange to horizontal stiffener connection is proposed through the elasto-plastic finite element method. The basic design idea and minimum sizes of T-stiffener were proposed based on the various indices in relation to the connection details.
This study that is a successive secondary study right after the primary bending strength test of a new form of U-shape hybrid composite beam is a cyclic seismic test of U-shape hybrid composite beam and column conncetion. Three specimens are built for the variables which are kinds of columns, depth of beam, continuity or discontinuity of upper plate of beam, and a number of steel bars of end-beam. Kinds of columns are a reinforcement concrete column and a ACT column of CFT shape, and beam depth are 300, and 500 mm. Detail of connection is bolt connection with using a short bracket that is commonly use. As the result, deformability of 2~4% is ensured the floor displacement angle. If it is the negative moment, the maximum moment shows that its capacity is above the nominal moment.
The research study is focuses on a form of all-bolted joint with the external ring stiffening plate in the prefabricated steel structure. The components are bolted at site after being fabricated in the factory. Six specimens were tested under cyclic loading, and the effects of column axial compression ratio, concrete-filled column, beam flange sub plate, beam web angle cleats, and spliced column on the failure mode, hysteretic behavior and ductility of the joints were analyzed. The results shown that the proposed all-bolted joint with external ring stiffening plate performed high bearing capability, stable inflexibility degradation, high ductility and plump hysteretic curve. The primary failure modes were bucking at beam end, cracking at the variable section of the external ring stiffening plate, and finally welds fracturing between external ring stiffening plate and column wall. The bearing capability of the joints reduced with the axial compression ratio increased. The use of concrete-filled steel tube column can increase the bearing capability of joints. The existence of the beam flange sub plate, and beam web angle cleat improves the energy dissipation, ductility, bearing capacity and original rigidity of the joint, but also increase the stress concentration at the variable section of the external reinforcing ring plate. The proposed joints with spliced column also performed desirable integrity, large bearing capacity, initial stiffness and energy dissipation capacity for engineering application by reasonable design.
Ding, Fa-xing;Pan, Zhi-cheng;Liu, Peng;Huang, Shi-jian;Luo, Liang;Zhang, Tao
Steel and Composite Structures
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v.36
no.4
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pp.447-462
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2020
The paper aims to investigate the mechanical mechanism and seismic effect of stiffeners in blind bolt endplate connection to CFST column. A precise 3D finite element model with considering the cyclic properties of concrete and steel materials was established, and the efficiency was validated through monotonic and cyclic test data. The deforming pattern and the seismic performance of the unstiffened and stiffened blind bolt endplate connections were investigated. Then a parametric analysis was conducted to analyze the contribution of stiffeners and the joint working behaviors with endplate under cyclic load. The joint stiffness classifications were compared and a supplement stiffness classification method was proposed, and the energy dissipation ability of different class connections were compared and discussed. Results indicated that the main deformation pattern of unstiffened blind bolt endplate connections was the local bending of end plate. The vertical stiffeners can effectively alleviate the local bending deformation of end plate. And influence of stiffeners in thin endplate and thick endplate was different. Based on the stiffness of external diaphragm welded connection, a more detailed rigidity classification was proposed which included the pin, semi-rigid, quasi-rigid and rigid connection. Beam was the main energy dissipation source for rigid connection. For the semi-rigid and quasi-rigid connection, the extended endplate, stiffeners and steel beam would all participate in the energy dissipation.
This paper presents the experimental results of behavior of square CFT columns with large the width-ro thickness ratio strengthened with carbon fiber reinforced polymers (CFRP) sheets subjected to concentrated axial loading. The main parameters were b/t ratio and the number of CFRP layers and 6 specimens were fabricated. The values of b/t were ranged from 60 to 100. From the tests, Maximum increase of 16% was also achieved in axial-load capacity with three transverse layered CFRP applied on four sides of steel tubes. The load capacity decreased up to 41% comparing with nominal load capacity of unstrengthened CFT column. However, for CFRP strengthened CFT, the load capacity decreased up to 32%. Finally, from the load-strain relationships, the local buckling occurred before yield point of steel tubes. Also, from the load-strain relationships, it was observed that local buckling were delayed on CFT columns by CFRP sheets retrofitting.
In Korea, the pipe type that has been well used as sewage pipe from the past is primarily a rigid pipe which is represented by concrete hume pipe, but the use of it is being decreased sharply because of the problems such as tube erosion and incomplete watertightness securing through the time. On the other hand, the use of flexible pipe has been increased because its construction ability is excellent on account of its light weight as well as it is resistant to corrosion. However, because there are lacks of market's confidence in flexible pipe and occurrence cases of partial damage incomplete caused by compaction control, cause analysis and management for them are needed. Therefore, this study tried to estimate the deformation characteristics of pipe caused by each condition through numerical analysis changing construction sequence, rigidity of pipe, strength of ground concrete under the pipe, relative compaction ratio of sand foundation under the pipe and relative compaction ratio of backfill material above the pipe. Evaluation result is that influence on each factor is confirmed and the quality control of sand around the pipe are turned up to be important.
Kim, Hyung-Jun;Kim, Heung-Youl;Min, Byung-Youl;Kwon, In-Kyu;Kwon, Ki-Hyuk
Fire Science and Engineering
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v.24
no.6
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pp.69-75
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2010
A concrete filled square steel tube (CFT) is composed of the external steel material, which its strength is reduced in fire due to sudden temperature increase, and the internal concrete with high thermal capacity that can ensure the fire resistance performance of the structure. Therefore, research about the influence factors of the structural performance of CFT column is required in order to apply CFT column to a fire resisting structure, and additional research about influence for each condition is also necessary. Among the influence factors, the boundary condition between column and beam is important structurally, and it is one of the major factors that determine overall fire resisting performance. This study performed a fire experiment under loading in order to analyse the influences of CFT column to the boundary condition. As the results of the experiment, fire resistance time of 106 minutes was ensured for the clamped-end condition but 89 minutes for the hinge-end condition in case of the 360 cross section. And, fire resistance time of 113 minutes was ensured for the clamped-end condition but 78 minutes for the hinge-end condition in case of the 280 cross section.
Although an uncoated CFT column with a high axial-force ratio can be used to secure fire resistance for two hours or less in low-rise buildings, it does not satisfy the three-hour-long fire resistance required in high-rise buildings. Accordingly, so that the uncoated CFT column could be used for high-rise buildings, additional measures for the improvement of its fire resistance should be proposed. In this regard, the use of a Double CFT column as a measure for improving the fire resistance of the uncoated CFT column was proposed in this paper. A fire resistance test was conducted on an uncoated CFT column and a Double CFT column in real scale, under a load. Through such test, the effect of the Double CFT column on fire resistance was evaluated and then compared with that of a variant shape of the cross-section of a steel column.
Concrete filled tubular structure should be installed diaphragms for moment connection. However internal and through diaphragm should be special welded when connected to column tube. The other hand, that has become increase of stress concentration and extend of construction error. Therefore, In this study the seismic performance of beam to column connections with External Diaphragms and implement cycle loading experiment. we had evaluated seismic performance with mentioned experiment which is concrete filled or not, variable shapes, to be welded or not of diaphragm. Also, formula of strength of external diaphragm was analyzed and looked into adequacy with regard to formula of tension strength.
Kim, Hyung-Jun;Kim, Heung-Youl;Park, Kyung-Hun;Cho, Kyung-Suk;Kwon, In-Kyu
Proceedings of the Korea Institute of Fire Science and Engineering Conference
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2010.04a
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pp.389-394
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2010
A concrete filled square steel tube (CFT) is composed of the external steel material, which its strength is reduced in fire due to sudden temperature increase, and the internal concrete with high thermal capacity that can ensure the fire resistance performance of the structure. Therefore, research about the influence factors of the structural performance of CFT column is required in order to apply CFT column to a fire resisting structure, and additional research about influence for each condition is also necessary. Among the influence factors, the boundary condition between column and beam is important structurally, and it is one of the major factors that determine overall fire resisting performance. This study performed a fire experiment under loading in order to analyse the influences of CFT column to the boundary condition. As the results of the experiment, fire resistance time of 106 minutes was ensured for the clamped-end condition but 89 minutes for the hinge-end condition in case of the 360 cross section. And, fire resistance time of 113 minutes was ensured for the clamped-end condition but 78 minutes for the hinge-end condition in case of the 280 cross section. The difference in the fire resistance performance according to changes in the boundary conditions showed a tendency that larger change effect on the fire resistance performance was derived from smaller cross section area.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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