This paper presents an efficient approach to generate a new empirical formula to predict the axial compression capacity (ACC) of circular concrete-filled tube (CCFT) columns using the artificial neural network (ANN). A total of 258 test results extracted from the literature were used to develop the ANN models. The ANN model having the highest correlation coefficient (R) and the lowest mean square error (MSE) was determined as the best model. Stability analysis, sensitivity analysis, and a parametric study were carried out to estimate the stability of the ANN model and to investigate the main contributing factors on the ACC of CCFT columns. Stability analysis revealed that the ANN model was more stable than several existing formulae. Whereas, the sensitivity analysis and parametric study showed that the outer diameter of the steel tube was the most sensitive parameter. Additionally, using the validated ANN model, a new empirical formula was derived for predicting the ACC of CCFT columns. Obviously, a higher accuracy of the proposed empirical formula was achieved compared to the existing formulae.
Hosseinpour, Emad;Baharom, Shahrizan;Badaruzzaman, Wan Hamidon W.;Shariati, Mahdi;Jalali, Abdolrahim
Steel and Composite Structures
/
v.26
no.4
/
pp.485-499
/
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.
Cao, Vui Van;Vo, Cuong Trung;Nguyen, Phuoc Trong;Ashraf, Mahmud
Earthquakes and Structures
/
v.21
no.5
/
pp.445-460
/
2021
This study experimentally explored the behaviour of 12 concrete filled steel tube (CFST) and steel tube columns subjected to lateral cyclic loading. The L/D ratio was 12.3 while D/t ratios were 45.4, 37.8 and 32.4, classifying these 12 specimens into 3 groups. Each group included 3 CFST and 1 steel tube columns and were tested to failure. The experimental results indicated that CFST specimens reached the state of 'collapse prevention' (drift 4%) prior to the occurrence of local buckling. Strength degradation of CFST specimens did not occur up to the failure by buckling. This showed the favourable characteristic of CFST columns in preventing collapse of structures subjected to earthquakes. The high energy absorption capability in the post collapse limit state was appropriate for dissipating energy in structures. Compared to steel tube columns, CFST columns delayed local buckling and prevented inward buckling. Consequently, CFST columns exhibited their outstanding seismic performance in terms of the increased ultimate resistance, capacity to sustain 2-3 additional load cycles and significantly higher drift. A simple and reasonably accurate model was proposed to predict the ultimate strength of CFST columns under lateral cyclic loading.
The paper describes the mechanical behavior of short concrete-filled steel tube (CFT) columns with circular section. The efficiency of the steel tube in confining the concrete core depending on concrete strength and the steel tube thickness was examined. Fifteen columns were tested to failure under concentric axial loading. Furthermore, a mechanical model based on the interaction between the concrete core and the steel tube was developed. The model employs a volumetric strain history for the concrete, characterized by the level of applied confining stress. The situation of passive confinement is accounted for by an incremental procedure, which continuously updates the confining stress. The post-yield behavior of the columns is greatly influenced by the confinement level and is related to the efficiency of the steel tube in confining the concrete core. It is possible to classify the post-yield behavior into three categories: strain softening, perfectly plastic and strain hardening behavior. The softening behavior, which is due to a shear plane failure in the concrete core, was found for some of the CFT columns with high-strength concrete. Nevertheless, with a CFT column, it is possible to use high-strength concrete to obtain higher load resistance and still achieve a good ductile behavior.
This paper aims to analytically investigate the effect of shear stress at the concrete-steel interface on the mechanical behavior of the circular steel tube-confined concrete (STCC) stub columns with active and passive confinement subjected to axial compression. Nonlinear 3D finite element models divided into the four groups, i.e. circumferential-grooved, talc-coated, lubricated, and normal groups, with active and passive confinement were developed. An innovative method was used to simulate the actively-confined specimens, and then, the results of the finite element models were compared with those of the experiments previously conducted by the authors. It was revealed that both the predicted peak compressive strength and stress-strain curves have good agreement with the corresponding values measured for the confined columns. Then, the mechanical properties of the active and passive specimens such as the concrete-steel interaction, longitudinal and hoop stresses of the steel tube, confining pressure applied to the concrete core, and compressive stress-strain curves were analyzed. Furthermore, a parametric study was performed to explore the effects of the concrete compressive strength, steel tube diameter-to-wall thickness ratio, and prestressing level on the compressive behavior of the STCC columns. The results indicate that reducing or removing the interfacial shear stress in the active and passive specimens leads to an increase in the hoop stress and confining pressure, while the longitudinal stress along the steel tube height experiences a decrease. Moreover, prestressing via the presented method is capable of improving the compressive behavior of STCC columns.
A concrete-filled tube is a concrete-filled steel tube structure. The steel tube confines the concrete to increase the compressive strength, and the concrete contains the buckling of the tube. CFT structures require a diaphragm to prevent buckling of steel at connections. An outer diaphragm has better concrete filling than a through diaphragm due to a large bore, but being larger than the through diagram, it has poorer constructability and cooperation with building equipment. In this study, a CFT structure that uses different types of diaphragms in its upper and lower connections to improve the concrete filling was tested and analyzed via the FEM program. The building structure had a floor slab that was unified with the upper diaphragm, so the outer diaphragm was placed at the upper bound. Moreover, the through diaphragm was placed at the lower connection to avoid obstruction from building equipment. The CFT structure with the improved concrete filling showed the same structural behavior as the CFT structure with the use of the same type of diaphragms at the upper and lower connections.
In an experimental and analytical study on the structural behavior of slender circular steel-concrete composite columns, eleven specimens were tested to investigate the effects of three ways to apply a load to a column. The load was applied eccentrically to the concrete section, to the steel section or to the entire section. Three-dimensional nonlinear finite element models were established and verified with the experimental results. The analytical models were also used to study how the behavior of the column was influenced by the bond strength between the steel tube and the concrete core and the by confinement of the concrete core offered by the steel tube. The results obtained from the tests and the finite element analyses showed that the behavior of the column was greatly influenced by the method used to apply a load to the column section. When relying on just the natural bond, full composite action was achieved only when the load was applied to the entire section of the column. Furthermore, because of the slenderness effects the columns did not exhibit the beneficial effects of composite behavior in terms of increased concrete strength due to the confinement.
An experimental study was performed to investigate the axial-flexural load-carrying capacity of concrete-encased and-filled steel tube (CEFT) columns. To restrain local buckling of longitudinal bars and to prevent premature failure of the thin concrete encasement, the use of U-cross ties was proposed. Five eccentrically loaded columns were tested by monotonic compression. The test parameters were axial-load eccentricity, spacing of ties, and the use of concrete encasement. Although early cracking occurred in the thin concrete encasement, the maximum axial loads of the CEFT specimens generally agreed with the strengths predicted considering the full contribution of the concrete encasement. Further, due to the effect of the circular steel tube, the CEFT columns exhibited significant ductility. The applicability of current design codes to the CEFT columns was evaluated in terms of axial-flexural strength and flexural stiffness.
This paper presents an investigation on seismic behavior of out-of-code Q690 circular high-strength concrete-filled thin-walled steel tubular (HCFTST) columns made up of high-strength (HS) steel tubes (yield strength $f_y{\geq}690MPa$). Eight Q690 circular HCFTST columns with various diameter-to-thickness (D/t) ratios, concrete cylinder compressive strengths ($f_c$) and axial compression ratios (n) were tested under the constant axial loading and reversed cyclic lateral loading. The obtained lateral load-displacement hysteretic curves, energy dissipation, skeleton curves and ductility, and stiffness degradation were analyzed in detail to reflect the influences of tested parameters. Subsequently, a simplified shear strength model was derived and validated by the test results. Finally, a finite element analysis (FEA) model incorporating a stress triaxiality dependent fracture criterion was established to simulate the seismic behavior. The systematic investigation indicates the following: compared to the D/t ratio and axial compression ratio, improving the concrete compressive strength (e.g., the HS thin-walled steel tube filled with HS concrete) had a slight influence on the ductility but an obvious enhancement of energy dissipation and peak load; the simplified shear strength model based on truss mechanism accurately predicted the shear-resisting capacity; and the established FEA model incorporating steel fracture criterion simulated well the seismic behavior (e.g., hysteretic curve, local buckling and fracture), which can be applied to the seismic analysis and design of Q690 circular HCFTST columns.
This paper presents the results of a comprehensive experimental investigation on the compressive behaviour of steel tube-confined concrete (STCC) stub columns with active and passive confinement. To create active confinement in STCC columns, an innovative technique is used in which steel tube is laterally pre-tensioned while the concrete core is simultaneously pre-compressed by applying pressure on fresh concrete. A total of 135 STCC specimens with active and passive confinement are tested under axial compression load and their compressive strength, ultimate strain capacity, axial and lateral stress-strain curves and failure mode are evaluated. The test variables include concrete compressive strength, outer diameter to wall thickness ratio of steel tube and prestressing level. It is shown that applying active confinement on STCC specimens can considerably improve their mechanical properties. However, applying higher prestressing levels and keeping the applied pressure for a long time do not considerably affect the mechanical properties of actively confined specimens. Based on the results of this study, new empirical equations are proposed to estimate the axial strength and ultimate strain capacity of STCC stub columns with active and passive confinement.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.