A new composite reinforced method, namely self-compacting concrete filled circular CFRP-steel jacketing, was proposed in this paper. Experimental tests on eight RC square short columns reinforced with the new composite reinforced method and four RC square short columns reinforced with CFS jackets were conducted to investigate their eccentrically compressive behaviour. Nine reinforced columns were subjected to eccentrically compressive loading, while three reinforced columns were subjected to axial compressive loading as reference. The parameters investigated herein were the eccentricity of the compressive loading and the layer of CFRP. Subsequently, the failure mode, ultimate load, deformation and strain of these reinforced columns were discussed. Their failure modes included the excessive bending deformation, serious buckling of steel jackets, crush of concrete and fracture of CFRP. Moreover, these reinforced columns exhibited a ductile failure globally. Both the eccentricity of the compressive loading and the layer of CFRP had a significant effect on the eccentrically compressive behaviour of reinforced columns. Finally, formulae for the evaluation of the ultimate load of reinforced columns were proposed. The theoretical formulae based on the ultimate equilibrium theory provided an effective, acceptable and safe method for designers to calculate the ultimate load of reinforced columns under eccentrically compressive loading.
Divyah, N.;Prakash, R.;Srividhya, S.;Sivakumar, A.
Structural Engineering and Mechanics
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제83권3호
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pp.387-400
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2022
The practice of using encased steel-concrete columns in medium to high-rise structures has expanded dramatically in recent years. The study evaluates existing methodologies and codal guidelines for estimating the ultimate load-carrying characteristics of concrete-encased short columns experimentally. The present condition of composite column design methods was analyzed using the Egyptian code ECP203-2007, the American Institute of Steel Construction's AISC-LRFD-2010, Eurocode EC-4, the American Concrete Institute's ACI-318-2014, and the British Standard BS-5400-5. According to the codes, the axial load carrying characteristics of both the encased steel and concrete sections was examined. The effect of load-carrying capacities in different forms of encased steel sections on encased steel-concrete columns was studied experimentally. The axial load carrying capacity of twelve concrete-encased columns and four conventional reinforced columns were examined. The conclusion is that the confinement was not taken into account when forecasting the strength and ductility of the encased concrete, resulting in considerable disparities between codal provisions and experimental results. The configuration of the steel section influenced the confining effect. Better confinement is achieved with the laced and battened section than with the infilled steel tube reinforced and conventionally reinforced section. The ECP203-2007 code reported the most conservative results of all the codes used.
Though extensive research has been carried out for the ultimate strength of steel reinforced concrete (SRC) members under static and cyclic load, there was only limited information on the applied analysis models. Modeling of the inelastic response of SRC members can be accomplished by using a microcosmic model. However, generally used microcosmic model, which usually contains a group of parameters, is too complicated to apply in the nonlinear structural computation for large whole buildings. The intent of this paper is to develop an effective modeling approach for the reliable prediction of the inelastic response of SRC columns. Firstly, five SRC columns were tested under cyclic static load and constant axial force. Based on the experimental results, normalized trilinear skeleton curves were then put forward. Theoretical equation of normalizing point (ultimate strength point) was built up according to the load-bearing mechanism of RC columns and verified by the 5 specimens in this test and 14 SRC columns from parallel tests. Since no obvious strength deterioration and pinch effect were observed from the load-displacement curve, hysteresis rule considering only stiffness degradation was proposed through regression analysis. Compared with the experimental results, the applied analysis model is so reasonable to capture the overall cyclic response of SRC columns that it can be easily used in both static and dynamic analysis of the whole SRC structural systems.
As China's infrastructure continues to grow, concrete filled steel tubular (CFST) structures are attracting increasing interest for use in engineering applications in earthquake prone regions owing to their high section modulus, high strength, and good seismic performance. However, in a corrosive environment, the seismic resistance of the CFST columns may be affected to a certain extent. This study attempts to investigate the mechanical behaviours of square CFST members under both a cyclic load and an acid rain attack. First, the tensile mechanical properties of steel plates with various corrosion rates were tested. Second, a total of 12 columns with different corrosion rates were subjected to a reversed cyclic load and tested. Third, comparisons between the test results and the predicted ultimate strength by using four existing codes were carried out. It was found that the corrosion leads to an evident decrease in yield strength, elastic modulus, and tensile strain capacity of steel plates, and also to a noticeable deterioration in the ultimate strength, ductility, and energy dissipation of the CFST members. A larger axial force ratio leads to a more significant resulting deterioration of the seismic behaviour of the columns. In addition, the losses of both thickness and yield strength of an outer steel tube caused by corrosion should be taken into account when predicting the ultimate strength of corroded CFST columns.
A total of 99 full-scale field load tests at 22 sites were compiled for this study to elucidate several issues related to the load-displacement behaviour of belled piers under axial uplift loading, including (1) interpretation criteria to define various elastic, inelastic, and "failure" states for each load test from the load-displacement curve; (2) generalized correlations among these states and determinations to the predicted ultimate uplift resistances; (3) uncertainty in the resistance model factor statistics required for reliability-based ultimate limit state (ULS) design; (4) uncertainty associated with the normalized load-displacement curves and the resulting model factor statistics required for reliability-based serviceability limit state (SLS) design; and (5) variations of the combined ULS and SLS model factor statistics for reliability-based limit state designs. The approaches discussed in this study are practical and grounded realistically on the load tests of belled piers with minimal assumptions. The results on the characterization and uncertainty of uplift load-displacement behaviour of belled piers could be served as to extend the early contributions for reliability-based ULS and SLS designs.
콘크리트충전 강관구조는 합성효과에 의해 강관과 콘크리트의 단점을 상호보완하여 역학적으로 우수한 성능을 발휘할 수 있다. 그래서, 최근에는 고층건물에 구조시스템의 대안으로서 주목을 받고 있다. 본 연구의 목적은 일정축력과 반복 수평력을 받는 콘크리트충전 강관기둥의 내력 및 변형성능을 평가하는 것이다. 이 실험의 변수로는 강관의 폭두께비, 축력비 및 강관의 형상으로 정하여 총 18개의 실험체를 제작하여 실험하였다. 실험결과로부터 실험체의 최대내력 및 변형성능에 대해 검토하였다.
최근에는 고장력강의 사용증대와 함께 구조부재가 경량화추세에 있으며 이상부식이 발생한 구조부재는 강도가 크게 저하되리라 예상되지만 지금까지 이에 관한 연구가 거의 없는 상태이다. 본 연구에서는 단소성대변형유한요소법을 적용하여 국부이상부식을 가진 판이 면내압축하중을 받을 경우에 압축최종강도에 미치는 부식부영역의 크기. 부식부의 판두께 감소량 및 세장비의 영향에 대하여 연구하였다.
In this study, the load distribution and deformation of rock-socketed drilled shafts subjected to axial load are investigated based on small scale model tests. In order to analyze the effects of major influencing factors of end bearing capacity, Hoek-cell triaxial tests were performed. From the test results, it was found that the initial slope of end bearing load transfer (q-w) curve was highly dependent on rock mass modulus and pile diameter, while the ultimate unit toe resistance ($q_{max}$) was influenced by rock mass modulus and the spacing of discontinuities. End bearing load transfer function of drilled shafts socketed in rock was proposed based on the Hoek-cell triaxial test results and the field loading tests which were performed on granite and gneiss in South Korea. Through the comparison with pile load tests, it is found that the load-transfer curve by the present study is in good agreement with the general trend observed by field loading tests, and thus represents a significant improvement in the prediction of load transfer of drilled shaft.
암반에 근입된 현장타설말뚝의 주면거동특성을 분석하고자, 편마암질의 풍화암/연암지역에서 현장 말뚝재하시험(압축재하 4회, 인발시험 5회)을 수행하였다. 이를 통해 암반 풍화, 굴착면 거칠기, 말뚝 직경, 재하방향 등의 요소들이 암반 근입 현장타설말뚝의 주면 전단거동을 결정짓는 주요요소임을 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 국내에서 수행된 암반 근입 현장타설말뚝의 재하시험 사례를 토대로 국내 암반조건을 반영한 극한주면마찰력($f_{max}$)을 제안하였다.
This paper presents the results of a series of tests carried out on hollow and concrete-filled coldformed steel sections subjected to axial and bending forces. The effects of eccentricity ratio and strength of in-fill on the behaviour of these sections were studied. A total of forty-eight medium sized columns and six beams were tested to failure. Extensive measurements of material properties, strains, axial shortening and lateral deflection were carried out. Interaction of local and overall buckling was observed in the tests. Failure mode observations were local buckling coupled with overall buckling. A description of the specially fabricated end fixtures for applying eccentric loading to the columns and to simulate pinned end condition is also presented. The experimental results of hollow columns are compared with the existing Indian, British and American codes of practice and the results of concrete-filled columns are compared with EC4 recommendations. It is seen that in the case of hollow columns predictions based on British and American codes of practice and in the case of concrete-filled columns predictions based on EC4 recommendations agree reasonably well with the experimental results. From the experiments it is seen that the provision of in-fill substantially increases the ultimate load carrying capacity of the order of one and a half to two times and the increase in strength of the in-filled concrete from a low grade concrete of compressive strength 24.94 MPa to a high grade concrete of compressive strength 33.26 MPa increases the ultimate load carrying capacity by one and a half times irrespective of the eccentricity of loading.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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