The ultimate bending strength and flexural ductility performance of longitudinally stiffened plate girders fabricated with mild steel were investigated utilizing nonlinear incremental finite element analysis. AASHTO LRFD (2002) design specifications were reviewed for possible application of longitudinally stiffened plate girders as compact sections. In order to investigate compact section requirements for plate girders with longitudinal stiffeners in webs, a number of full-scale plate girders were modeled and analyzed up to the collapse under pure bending condition. It was found that the slenderness of sub panel of the webs, the stiffness of longitudinal stiffeners, and the slenderness of compression flanges are key parameters governing the flexural ductility of the plate girders. It was also found from finite element analysis that longitudinally stiffened plate girder sections can satisfy compact section requirements both in full plastic moment capacity and flexural ductility requirement. New design equations have been proposed for longitudinally stiffened plate girders to be treated as compact sections.
Kim, Dae Kyung;Lee, Cheol Ho;Han, Kyu Hong;Kim, Jin Ho;Lee, Seung Eun;Kim, Jin Won
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.27
no.4
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pp.377-386
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2015
In this study, inelastic buckling strength of HSA800 steel columns were tested to investigate the applicability of current column curve (KBC2009, 2010 AISC-LRFD) to HSA800 steel. Key test variables included width-thickness ratio, plate-edge restraints, and column slenderness ratio. Specimens made of ordinary steel (SM490) were also tested for comparison purposes. All the concentrically loaded HSA800 specimens exhibited sufficient buckling strength compared to the current column curve, but some of SM490 specimens showed understrength. This difference can be explained by the lower residual stress present in HSA800 specimens.
This paper investigates an experimental behavior of circular columns and beam-columns made of HSB600 high strength steel as a fundamental study to enhance the applicability of HSB steel. The applicability of the current Standard such as KBC and Eurocode 3 is also evaluated. A total of six specimens are fabricated and tested. The main parameters are slenderness ratio(KLe/r = 12, 14, 40, 65), diameter-to-thickness ratio(D/t = 25, 40), and eccentricity ratio(e/D = 0, 0.5). It is drawn from the experiment that both the KBC and Eurocode 3 can be used to predict the strength of circular columns and beam-columns made of HSB600 high strength steel.
Abed, Younes;Bouzid, Djillali Amar;Bhattacharya, Subhamoy;Aissa, Mohammed H.
Earthquakes and Structures
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v.10
no.5
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pp.1143-1179
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2016
Offshore wind turbines are considered as a fundamental part to develop substantial, alternative energy sources. In this highly flexible structures, monopiles are usually used as support foundations. Since the monopiles are large diameter (3.5 to 7 m) deep foundations, they result in extremely stiff short monopiles where the slenderness (length to diameter) may range between 5 and 10. Consequently, their elastic deformation patterns under lateral loading differ from those of small diameter monopiles usually employed for supporting structures in offshore oil and gas industry. For this reason, design recommendations (API and DNV) are not appropriate for designing foundations for offshore wind turbine structures as they have been established on the basis of full-scale load tests on long, slender and flexible piles. Furthermore, as these facilities are very sensitive to rotations and dynamic changes in the soil-pile system, the accurate prediction of monopile head displacement and rotation constitutes a design criterion of paramount importance. In this paper, the Fourier Series Aided Finite Element Method (FSAFEM) is employed for the determination of static impedance functions of monopiles for OWT subjected to horizontal force and/or to an overturning moment, where a non-homogeneous soil profile has been considered. On the basis of an extensive parametric study, and in order to address the problem of head stiffness of short monopiles, approximate analytical formulae are obtained for lateral stiffness $K_L$, rotational stiffness $K_R$ and cross coupling stiffness $K_{LR}$ for both rough and smooth interfaces. Theses expressions which depend only on the values of the monopile slenderness $L/D_p$ rather than the relative soil/monopile rigidity $E_p/E_s$ usually found in the offshore platforms designing codes (DNV code for example) have been incorporated in the expressions of the OWT natural frequency of four wind farm sites. Excellent agreement has been found between the computed and the measured natural frequencies.
This study explores the lateral deflections of diagonal braces in concentrically-braced earthquake-resisting frames. The performance of this widely-used system is often compromised by the flexural buckling of slender braces in compression. In addition to reducing the compressive resistance, buckling may also cause these members to undergo sizeable lateral deflections which could damage surrounding structural components. Different approaches have been used in the past to predict the mid-length lateral deflections of cyclically loaded steel braces based on their theoretical deformed geometry or by using experimental data. Expressions have been proposed relating the mid-length lateral deflection to the axial displacement ductility of the member. Recent experiments were conducted on hollow and concrete-filled circular hollow section (CHS) braces of different lengths under cyclic loading. Very slender, concrete-filled tubular braces exhibited a highly ductile response, undergoing large axial displacements prior to failure. The presence of concrete infill did not influence the magnitude of lateral deflection in relation to the axial displacement, but did increase the number of cycles endured and the maximum axial displacement achieved. The corresponding lateral deflections exceeded the deflections observed in the majority of the previous experiments that were considered. Consequently, predictive expressions from previous research did not accurately predict the mid-height lateral deflections of these CHS members. Mid-length lateral deflections were found to be influenced by the member non-dimensional slenderness (${\bar{\lambda}}$) and hence a new expression was proposed for the lateral deflection in terms of member slenderness and axial displacement ductility.
The ultimate carrying capacity of axially loaded welded square box section members made of medium and high strength steels (nominal yield stresses varying from 345 MPa to 460 MPa), with large width-to-thickness ratios ranging from 35 to 70, is analyzed by finite element method (FEM). At the same time, the numerical results are compared with the predicted results using Direct Strength Method (DSM), modified DSM and Effective Yield Strength Method (EYSM). It shows that curve a, rather than curve b recommended in Code for design of steel structures GB50017-2003, should be used to check the local-overall interaction buckling strength of welded square section columns fabricated from medium and high strength steels when using DSM, modified DSM and EYSM. Despite all this, EYSM is conservative. Compared to EYSM and modified DSM, DSM provides a better prediction of the ultimate capacities of welded square box compression members with large width-thickness ratios over a wide range of width-thickness ratios, slenderness ratios and steel grades. However, for high strength steels (nominal yield strength greater than 460 MPa), the numerical and existent experimental results indicate that DSM overestimates the load-carrying capacities of the columns with width-thickness ratio smaller than 45 and slenderness ratio less than 80. Further, for the purpose of making it suitable for a wider scope, DSM has been modified (called proposed modified DSM). The proposed modified DSM is in excellent agreement with the numerical and existing experimental results.
Due to reduced self weight and alleviated wind effect, the multi-column wind towers that consist of a number of circular tubes as vertical members interconnected with horizontal brace members can be a substitute for the large-scale single cylinder wind towers. It is critical to guarantee strengths of tubular joints where vertical and horizontal members are structurally connected in order to make the whole multi-column system behave as a single tower structure. In this study, strength evaluation has been conducted for T-type tubular joints that are applicable in multi-column towers. Four of available design codes, i.e., AISC, Eurocode3, ISO 19902, CIDECT have been investigated and predictor equations in the considered design codes were validated and discussed through parametric numerical study on slenderness ratios of chords and braces at joints.
This study is a series of experimental investigations of the buckling strengths of eccentrically compressed, cold-formed, stainless-steel, circular, hollow-section beam columns. The principal parameters that were used in this study were the slenderness ratios (Lk/r = 30, 50, 70) and the magnitude of eccentricity e(one way: 0, 25, 50, 75, and 100mm: the other way: 0, 12.5, 25, 37.5, and 50mm) on the asymmetrical end-moment of a double curvature. The objectives of the study were to obtain the maximum loads through an experiment and to compare the experimental behaviors with the analysis results. The ultimate buckling strength of the square section members were evaluated using a numerical method, in accordance with the bending moment-axial force(M-P) interaction curves. The behavior of each specimen was displayed in the form of the strength-displacement and moment-angle(M-$\theta$) relationship.
Recently, CFT Column has reported a lot of study result, because a CFT column has certain superior structural properties as well as good productivity, execution efficiency, and improved rigidity over existing column. However, CFT column still has problems clearing the capacity evaluation between its steel tube member and high-strength concrete materials. Also, high-strength concrete filled steel square tube column(HCFT) examined numerical value explanatorily about transformation performance(M-ø) of when short-column receives equal flexure-moment from axial stress on research for concrete. hnd, with basis assumption, executed development of analysis program of moment-curvature relation for analytic analysis of transformation performance of HCFT section that get by an experiment. This study investigated to properties of structural(capacity, curvature), through a series of experiments for HCFT with key parameters, such as strength of concrete(600kgf/$\textrm{cm}^2$), D/t ratio, slenderness ratio(λ) and concrete kinds under eccentric load. And, I executed comparative analysis with AISC-LRFD, AIJ and Takanori Sato etc. and experiment result that is capacity design formula.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.6
no.1
s.19
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pp.55-63
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2006
Concrete-filled steel columns consist of circular, square or rectangular hollow sections filled concrete. Much research has studied for the behavior of concrete-filled steel structures. The advantages from structural point of view are the triaxial confinement of the concrete within the section, and the fire resistance of the column which largely depends on the residual capacity of the concrete core. The axial capacity of a concrete-filled rectangular or circular section is enhanced by the confining effect of the steel section on the concrete which depends in the magnitude on the shape of the section and the length of the column. Buckling tends to reduce the benefit of confinement on the squash load as the column slenderness increases. In circular sections it is possible to develop the cylinder strength of the concrete. When compare with reinforced concrete columns, the concrete-filled composite column possesses much better strength and ductility in shear and generally in flexure also. Many researches are being conducted about concrete filled steel column to get these advantages in building design. In this paper it is provided to the basic experimental study of compression behavior of the circular and rectangular tubular steel pipe filled with concrete.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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