In this study, an easily recyclable separable glued-laminated timber (GLT)-steel beam was developed, and a structural design method was presented. The GLT and steel were mechanically composited using self-tapping screws. The GLT-steel beam was designed to fail in the compression of GLT. The bending moment and load-carrying capacity of the GLT-steel beam were predicted based on composite beam theory and compared with experimental test data. As a result, the GLT-steel beam exhibited ductile behavior, and compression failure of GLT was observed. The screw connection showed no damage while the steel plate was extended. The load-carrying capacity of GLT after failure was similar to the load resistance predicted by the compressive strength of GLT and the tensile strength of steel. This indicates that the ductile behavior of the GLT-steel beam can be safely designed by the tensile strength (yield) of steel.
Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) is one of the materials used to strengthen steel structures. Most studies on strengthening steel structures have been done on steel beams and steel columns. No independent study, to the researcher's knowledge, has studied the effect of CFRP strengthening on steel beam-columns, and it seems that there is a lack of understanding on behavior of CFRP strengthening on steel beam-columns. However, this study explored the use of adhesively bonded CFRP flexible sheets on retrofitting square hollow section (SHS) steel beam-columns, using numerical investigations. Finite Element Method (FEM) was employed for modeling. To determine the ultimate load of SHS steel beam-columns, ten specimens, eight of which were strengthened with the different coverage length and with one and two CFRP layers, with two types of section (Type A and B) were analyzed. ANSYS was used to analyze the SHS steel beam-columns. The results showed that the CFRP composite had no similar effect on the slender and stocky SHS steel beam-columns. The results also showed that the coverage length, the number of layers, and the location of CFRP composites were effective in increasing the ultimate load of the SHS steel beam-columns.
Yun, Hyun Do;Park, Wan Shin;Han, Min Ki;Kim, Sun Woo;Kim, Yong Chul;Hwang, Sun Kyung
Architectural research
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제7권1호
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pp.27-38
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2005
No specific guidelines are available for computing the bearing strength of connection between steel coupling beam and reinforced concrete shear wall in a hybrid wall system. There were carried out analytical and experimental studies on connection between steel coupling beam and concrete shear wall in a hybrid wall system. The bearing stress at failure in the concrete below the embedded steel coupling beam section is related to the concrete compressive strength and the ratio of the width of the embedded steel coupling beam section to the thickness of the shear walls. Experiments were carried out to determine the factors influencing the bearing strength of the connection between steel coupling beam and reinforced concrete shear wall. The test variables included the reinforcement details that confer a ductile behavior in connection between steel coupling beam and shear wall, i.e., the auxiliary stud bolts attached to the steel beam flanges and the transverse ties at the top and the bottom steel beam flanges. In addition, additional test were conducted to verify the strength equations of the connection between steel coupling beam and reinforced concrete shear wall. The proposed equations in this study were in good agreement with both our test results and other test data from the literature.
This research was carried out to investigate several mechanical characteristics of pre-stressed steel beams. The configuration of specimens used for this study were as follows; a cover plate having permissible fiber stress of 4,000 kg/$\textrm{cm}^2$ was welded at bottom having the allowable bending stress 2500 kg/$\textrm{cm}^2$ steel beam, the section ratios of pre-stressed steel beam and cover plate were 0.5 and 0.6. Adopted pre-stresses were 0%, 50%, and 100% of an allowable fiber stress of a steel beam. The results obtained from the study may be summarized as follows; 1. The elastic range of a beam was increased by the application of pre-stress to the beam, which leads to a lighter section. 2. The permissible moment capacity of a pre-stressed steel beam was greated than that of a steel beam without pre-stressing. 3. The equivalent allowable stress induced by adopting the different section ratio of pre-stressed beam to cover plate were figured out 4. The optimum value of section ratio of beam and cover plate was 0.3 to 0.4 in case of a 1.5m span composite beam, a combination of an allowable stress 2,500kg/$\textrm{cm}^2$ steel beam and a permissible fiber stress 4,000 kg/$\textrm{cm}^2$ steel cover plate, was used. 5. The magnitude of the pre-stress was desirable to be same as the allowable stress of a steel beam. 6. It was concluded that if the construction techniques in the field are developed and improved, the practicing of pre-stress to the steel structure has a promising future.
Car cross beam made by aluminium for new car is designed for the substitution of steel and it can be verified the performance by computer simulations. The parts of car cross beam are designed to replace steel parts according to their manufacturing processes. At the first stage, the weight of the aluminium car cross beam can be reduced to 75% by comparing with that of steel car cross beam. But NVH performance of the aluminium car cross beam becomes slightly insufficient as compared with that of steel car cross beam. Taguchi method is adopted to optimize the design variables affecting NVH characteristics of car cross beam. New car cross beam is designed at the second stage by using these analysis results. Weight reduction can be obtained to 31.7% by design modification and material change of car cross beam in comparison with the original steel one. NVH characteristics of aluminium car cross beam become on an equal level with the steel car cross beam. By side impact analysis results, new car cross beam has higher performance as compared with the steel car cross beam.
Bengar, Habib Akbarzadeh;Aski, Roja Mohammadalipour
Steel and Composite Structures
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제20권2호
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pp.337-355
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2016
Steel coupling beam in reinforced concrete (RC) coupled shear wall system is a proper substitute for deep concrete coupling beam. Previous studies have shown that RC coupled walls with steel or concrete coupling beam designed with strength-based design approach, may not guarantee a ductile behavior of a coupled shear wall system. Therefore, seismic performance evaluation of RC coupled shear wall with steel or concrete coupling beam designed based on a strength-based design approach is essential. In this paper first, buildings with 7, 14 and 21 stories containing RC coupled shear wall system with concrete and steel coupling beams were designed with strength-based design approach, then performance level of these buildings were evaluated under two spectrum; Design Basis Earthquake (DBE) and Maximum Considered Earthquake (MCE). The performance level of LS and CP of all buildings were satisfied under DBE and MCE respectively. In spite of the steel coupling beam, concrete coupling beam in RC coupled shear wall acts like a fuse under strong ground motion.
본 연구는 H형 압연강재보에 강종이 다른 강재보 또는 강판을 부착하여 프리스트레스를 도입한 강재보의 휨 거동에 대한 실물실험결과를 비교 분석하였다. 또한 이론적인 해석과의 비교를 통하여 구조적인 성능을 검증하였다. 두 개의 부재를 결합하여 합성부재로 만드는데 있어서 결합시 부재간 서로 이완된 느슨한 상태에서 결합이 되기 때문에 하중이 증가함에 따라 부재간에 하중의 재분배가 일어나 그 구조적인 성능을 제대로 발휘하지 못한다. 따라서 두 부재를 합성시킬 때에는 프리스트레스를 가하여 접합해야 한다. 실험결과로부터 강재보에 추가로 강재보 또는 강판을 붙여 프리스트레스가 도입된 강재보는 강성증가와 프리스트레스에 의한 내하력 증가효과가 뚜렷함을 알 수 있었다.
U-flanged truss beam is composed of u-shaped upper steel flange, lower steel plate of 8mm or more thickness, and connecting lattice bars. Upper flange and lower plate are connected by the diagonal lattice bars welded on the upper and lower sides. In this study, the details of delayed buckling of lattice members were developed through reinforcement of the end section, in order to improve structural capacity of U-flanged Truss Steel Beam. To verify the effects of these details, the simple beam experiment was conducted. The maximum capacity of all the specimens were determined by the buckling of the lattice. The vertical reinforced details of the ends with steel plates, rather than the details reinforced with steel bars, are confirmed to be a valid method for enhancing the structural capacity of the U-flanged Truss beam. In addition, U-flanged Truss Steel Beam with reinforced endings with steel plates can exhibit sufficient capacity of the lattice buckling by the formulae according to Korean Building Code (KBC, 2016) and Eurocode 3.
Composite bonding steel plate (CBSP) is a newly developed type of structure strengthened technique applicable to the existing RC beam. This composite structure is applicable to strengthening the existing beam bearing high load. The strengthened beam consists of two layers of epoxy bonding prestressed steel plates and the RC beam sandwiched in between. The bonding enclosed and prestressed U-shaped steel jackets are applied at the beam sides. This technique is adopted in case of structures with high longitudinal reinforcing bar ratio and impracticable unloading. The prestress can be generated on the strengthening steel plates and jackets by using the CBSP technique before loading. The test results of full-scale CBSP strengthened beams show that the strength and stiffness are enhanced without reduction of their ductility. It is demonstrated that the strain hysteresis effect can be effectively overcome after prestressing on the steel plates by using such technique. The applied plates and jackets can jointly behave together with the existing beam under the action of epoxy bonding and the mechanical anchorage of the steel jackets. The simplified formulas are proposed to calculate the prestress and the ultimate capacities of strengthened beams. The accuracy of formulas was verified with the experimental results.
Distortional and local buckling are important factors that influences the bearing capacity of steel-concrete composite box-beam. Through theoretical analysis of distortional buckling forms, a stability analysis calculation model of composite box beam considering rotation of steel beam top flange is presented. The critical bending moment calculation formula of distortional buckling is established. In addition, mechanical behaviors of a steel beam web in the negative moment zone subjected separately to bending stress, shear stress and combined stress are investigated. Elastic buckling factors of steel web under different stress conditions are calculated. On the basis of local buckling analysis results, a limiting value for height-to thickness ratio of a steel web in the elastic stage is proposed. Numerical examples are presented to verify the proposed models.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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