This paper describes the finite element model for predicting the fundamental performance of embedded steel column base connections under monotonic and cyclic loading. Geometric and material nonlinearities were included in the proposed finite element model. Bauschinger and pinching effects were considered in the simulation of embedded column base connections under cyclic loading. The degradation of steel yield strength and accumulation of plastic damage can be well simulated. The accuracy of the finite element model is examined by comparing the predicted results with independent experimental dataset. It is demonstrated that the finite element model accurately predicts the behaviour and failure models of the embedded steel column base connections. The finite element model is extended to carry out evaluations and parametric studies. The investigated parameters include column embedded length, concrete strength, axial load and base plate thickness. Moreover, analytical models for predicting the initial stiffness and bending moment strength of the embedded column base connection were developed. The comparison between results from analytical models and those from experiments and finite element analysis proved the developed analytical model was accurate and conservative for design purposes.
A novel asymmetrical resistance friction damper (ARFD) was proposed in this study to be applied on a rocking column base. The damper comprises multiple steel plates and was fastened using high-strength bolts. The sliding surfaces can be switched into one another and can cause strength to be higher in the loading direction than in the unloading direction. By combining the asymmetrical resistance with the restoring resistance that is generated due to an axial load on the column, the rocking column base can develop a self-centering behavior and achieve high connection strength. Cyclic tests on the ARFD proved that the damper performs a stable asymmetrical hysteretic loop. The desired hysteretic behavior was achieved by tuning the bolt pretension force and the diameter of the round bolt hole. In this study, full-scale, flexural tests were conducted to evaluate the performance of the column base and to verify the analytical model. The results indicated that the column base exhibits a stable self-centering behavior up to a drift angle of 4%. The decompression moment and maximum strength reached 42% and 88% of the full plastic moment of the section, respectively, under a column axial force ratio of approximately 0.2. The strengths and self-centering capacity can be obtained by determining the bolt pretension force. The analytical model results revealed good agreement with the experimental results.
In this study, a five-story steel frame was designed in accordance with KBC2005 to evaluate the effects of the beam-column connection on the structural behavior. The connections were designed as fully rigid and semi-rigid. The fiber model was used to describe the moment-curvature relationship of the steel beam and the column, the power model for the moment-rotation angle of the semi-rigid connection and the three-parameter model for the hysteretic behavior of the steel beam, column, and connection. The structure was idealized as separate 2-D frames and as connected 2-D frames. The peak ground accelerations of four earthquake records were modified in a time-history analysis for the levels of the mean return period and for the maximum base-shear force in a pushover analysis. The top story displacement, base-shear force, story drift, demanded ductility ratio for the semi-rigid connection, maximum bending moment of the column, beam, and connection, and distribution of the plastic hinge were examined in the time-history analysis. The frame with the semi-rigid connection yielded a lower base-shear force, less magnitude, and increasing ratio in the bending moment of the column, beam, and connection than the frame with a fully rigid connection. The TSD connection was deemed to have secured the economy and safety of the sample structure that was subjected to seismic excitation for the Korean design level.
Linfeng Lu;Songlin Ding;Yuzhou Liu;Zhaojia Chen;Zhongpeng Li
Steel and Composite Structures
/
v.47
no.3
/
pp.375-382
/
2023
The H-shaped steel beam is popular due to its ease of manufacturing and connection to the column. This profile, which is used as a shallow beam, needs the high weak-axis bending stiffness and torsional stiffness to meet the overall stability. Achieving the local beam flange stability, bearing capacity, bending stiffness, and torsional requirements need a great thickness and width of the beam flange, which causes, which will cause more uneconomical structural design. So, the box-section beam is the ideal alternative. However, the current design specifications do not have design rules for the bolt-and-welded connection of the box-section beam and box-section column. The paper proposes a novel bolt-and-welded connection of the box-section beams and box-section columns based on a high-rise structural design scheme. Three connection models, BASE, WBF, and RBS, are analyzed under cyclic loading in ABAQUS software. The failure modes, hysteresis response, bearing capacity, ductility, plastic rotation angle, energy dissipation, and stiffness degradation of all models are determined and compared. Compared with the other two models, the model WBF exhibited excellent seismic performance, ductility, and plastic rotation ability. Finally, model WBF was chosen as the connection scheme used in the project design.
The present paper concerns the mathematical study and the numerical treatment of the problem of semirigid connections in bolted steel column base plates by taking into account the possibility of appearance of separation phenomena on the contact surface under certain loading conditions. In order to obtain a convenient discrete form to simulate the structural behaviour of a steel column base plate, the continuous contact problem is first formulated as a variational inequality problem or, equivalently, as a quadratic programming problem. By applying an appropriate finite element scheme, the discrete problem is formulated as a quadratic optimization problem which expresses, from the standpoint of Mechanics, the principle of minimum potential energy of the semirigid connection at the state of equilibrium. For the numerical treatment of this problem, two effective and easy-to-use solution strategies based on quadratic optimization algorithms are proposed. This technique is illustrated by means of a numerical application.
Kim, Seong-Kyum;Park, Jong-Kwon;Han, Sang-Hee;Kim, Byung-Cheol;Jang, Il-Young
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
/
v.19
no.2
/
pp.1-9
/
2015
In this paper, the RC column-based joint connection part carry out loading test by reinforced hollow or extended Base Plate in order to confirm that RC joint punching shear reinforcement effect of applying the Base Plate. Base Plate thickness, extension length, size, and type as the variable, Base Plate suitable for the stress distribution and shape and dimensions confirmed through experiment and then reinforcing effect was analyzed. Experimentally, vertical load transmitted to the Base Plate from column to foundation is effective to stress distribution and then, type of hollow reinforcement more efficient than a closed. Through experiment, improve performance and ductility due to reinforcement and relative to the thickness of the existing foundation reduced even showed better performance than the existing. The behavior of the reinforced specimens be able to induce from brittle to ductile. Experiment on loading to destroy performed the pattern of cracks, destruction aspect before and after reinforcement.
In this study, an unbraced five-story steel-framed structure was designed in accordance with KBC2005 to understand the features of structural behavior for the arrangement of semi-rigid connections. An inelastic time history analysis of structural models was performed, wherein all the connections were idealized as fully rigid and semi-rigid. Additionally, horizontal and vertical arrangements of semi-rigid connections were used for the models. A fiber model was utilized for the moment-curvature relationship of a steel beam and a column, a three-parameter power model for the moment-rotation angle of the semi-rigid connection, and a three-parameter model for the hysteretic behavior of a steel beam, column, and connection. The base-shear force, top displacement, story drift, required ductility for the connection, maximum bending moment of the column, beam, and connection, and distribution of the plastic hinge were investigated using four earthquake excitations with peak ground acceleration for a mean return period of 2,400 years and for the maximum base-shear force in the pushover analysis of a 5% story drift. The maximum base-shear force and story drift decreased with the outer vertical distribution of the semi-rigid connection, and the required ductility for the connection decreased with the higher horizontal distribution of the semi-rigid connection. The location of the maximum story drift differed in the pushover analysis and the time history analysis, and the magnitude was overestimated in the pushover analysis. The outer vertical distribution of the semi-rigid connection was recommended for the base-shear force, story drift, and required ductility for the connection.
Seo, Seong Yeon;Jung, Jin Ahn;Choi, Sung Mo;Kim, Sung Young
Journal of Korean Society of Steel Construction
/
v.17
no.4
s.77
/
pp.459-467
/
2005
This study focuses on the development of a new method of H-shaped beam-to-square column connection with an outer diaphragm and a field welding. The specific type of beam-to-column connection with an external stiffener, using field welding, is proposed. The structural behavior of this connection was examined experimentally. Two loading type tests were conducted under the experimental parameters given as details. First described was the symmetrical loading test, which supported both ends or a beam simply and applied a load from the column to the pend (What does this mean?) to investigate a fundamental characteristic of this connection. Further described was the anti-symmetrical loading test, which carried out simple support of the column'stop end and the column base, and applied a load from both ends of a beam to investigate the structural performance of this connection. From the results, it is clear that the external- stiffener-type connection proposed in this paper is the reliable connection method.
Azandariani, Mojtaba Gorji;Gholhaki, Majid;Kafi, Mohammad Ali;Zirakian, Tadeh;Khan, Afrasyab;Abdolmaleki, Hamid;Shojaeifar, Hamid
Steel and Composite Structures
/
v.39
no.1
/
pp.109-123
/
2021
This research endeavor intends to use the implicit finite element method to investigate the structural response of steel shear walls with partial plate-column connection. To this end, comprehensive verification studies are initially performed by comparing the numerical predictions with several reported experimental results in order to demonstrate the reliability and accuracy of the implicit analysis method. Comparison is made between the hysteresis curves, failure modes, and base shear capacities predicted numerically using ABAQUS software and obtained/observed experimentally. Following the validation of the finite element analysis approach, the effects of partial plate-column connection on the strength and stiffness performances of steel shear wall systems with different web-plate slenderness and aspect ratios under monotonic loading are investigated through a parametric study. While removal of the connection between the web-plate and columns can be beneficial by decreasing the overall system demand on the vertical boundary members, based on the results and findings of this study such detachment can lower the stiffness and strength capacities of steel shear walls by about 25%, on average.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
/
v.23
no.5
/
pp.1-12
/
2019
The purpose of this study is to enhance the seismic performance of exposed column-base plate weak-axis connections for small-sized steel buildings. According to the site inspection for the small-sized building construction, the arbitrary connection details in steel buildings have been applied at the job site, which is considered to be insufficient to guarantee structural safety and stability considering the increased seismic risk in Korea. Therefore, a series of test programs had been done to develop enhanced connection details in order to ensue the adequate seismic stability and safety of small-sized steel buildings. From the test results, It was found that the exposed column-base plate weak-axis connections commonly used in Korea shows very poor seismic behavior due to the "Rocking" phenomena caused by the residual plastic deformation of anchor bolts between anchor plate and concrete. A series of hysteretic tests for finding that solution were conducted to reduce the "Rocking" phenomena of the column-base plate connections, and local buckling of webs in H-column. Finally the enhanced stable seismic behavior was obtained by reinforcing at least 8 anchor bolts with good bonding strength and stiffeners to the webs in H-column.
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.