12
COMPFIRE RFSRCT20090021 Design of joints to composite columns for improved fire robustness ftp://openspace.dec.uc.pt/ SCFTFP_550_55_01092010 1 September 2010 Fin Plate Connection to Square ConcreteFilled Tube Test Result 22 September 2010 1 Department of Civil & Structural Engineering The University of Sheffield Reaction Frame Camera 2 Camera 1 Camera 3 Macalloy Bars Support Beam Tested Connection Link Bar Oven Bar Reaction Frame α Load Jack Jack Bar Electrical Furnace

COMPFIRE of joints to composite columns for improved fire CT … · 2010. 10. 26. · 3. Difference between the actual dimension of the UC and UB sections and their standard dimension

  • Upload
    others

  • View
    2

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: COMPFIRE of joints to composite columns for improved fire CT … · 2010. 10. 26. · 3. Difference between the actual dimension of the UC and UB sections and their standard dimension

COMPFIRE 

  RFSR‐CT‐2009‐0021 

Design of joints to composite columns for improved fire robustness 

ftp://openspace.dec.uc.pt/ 

SCFT‐FP_550_55_01‐09‐2010 1 September 2010 Fin Plate Connection to Square Concrete‐Filled Tube Test Result  

22 September 2010  1 Department of Civil & Structural Engineering 

The University of Sheffield 

 

 

 

 

Reaction Frame

Camera 2

Camera 1

Camera 3Macalloy Bars

Support Beam

Tested Connection

Link BarOven Bar

Reaction Frame

α

Load Jack

Jack Bar

Electrical Furnace

Page 2: COMPFIRE of joints to composite columns for improved fire CT … · 2010. 10. 26. · 3. Difference between the actual dimension of the UC and UB sections and their standard dimension

COMPFIRE 

  RFSR‐CT‐2009‐0021 

Design of joints to composite columns for improved fire robustness 

ftp://openspace.dec.uc.pt/ 

SCFT‐FP_550_55_01‐09‐2010 1 September 2010 Fin Plate Connection to Square Concrete‐Filled Tube Test Result  

22 September 2010  2 Department of Civil & Structural Engineering 

The University of Sheffield 

 

 

View of Camera 1      

   

*Camera 3 was not necessary in this test.  View of Camera 2 

Oven Bar 

Link Bar 

Jack Bar 

Page 3: COMPFIRE of joints to composite columns for improved fire CT … · 2010. 10. 26. · 3. Difference between the actual dimension of the UC and UB sections and their standard dimension

COMPFIRE 

  RFSR‐CT‐2009‐0021 

Design of joints to composite columns for improved fire robustness 

ftp://openspace.dec.uc.pt/ 

SCFT‐FP_550_55_01‐09‐2010 1 September 2010 Fin Plate Connection to Square Concrete‐Filled Tube Test Result  

22 September 2010  3 Department of Civil & Structural Engineering 

The University of Sheffield 

 

 

   

Notes: 1. All steel members were Grade S275, except that the tubular 

section was Grade S355 2. Cube strength of concrete on the day of testing was 67MPa 3. Difference between the actual dimension of the UC and UB 

sections and their standard dimension given in ‘Steel Building Design: Design Data, In accordance with Eurocodes and the UK National Annexes 2009’ (SCI ‘Blue Book’) is negligible 

4. Hexagon head screw ISO 4017‐M20x90‐8.8, hexagon nut ISO4032‐M20‐10 and washer ISO7091‐20‐100HV were used 

5. All bolt holes were 22mm diameter 

Page 4: COMPFIRE of joints to composite columns for improved fire CT … · 2010. 10. 26. · 3. Difference between the actual dimension of the UC and UB sections and their standard dimension

COMPFIRE 

  RFSR‐CT‐2009‐0021 

Design of joints to composite columns for improved fire robustness 

ftp://openspace.dec.uc.pt/ 

SCFT‐FP_550_55_01‐09‐2010 1 September 2010 Fin Plate Connection to Square Concrete‐Filled Tube Test Result  

22 September 2010  4 Department of Civil & Structural Engineering 

The University of Sheffield 

 

 

Nominal Temperature: 550°C  

      Jack   Load  Beam   Column  Connection  Oven Bar           Time  Temperature* Displacement  Angle  Rotation Rotation Rotation  Force  Tension  Shear  Moment** 

(minute)  Average (°C)  (mm)  α (°)  (°)  (°)  (°)  (kN)  (kN)  (kN)  (kNm) 0  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐ ⁞  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐ 15  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐ 16  553.99  24.30  56.09  1.25  0.12  1.12  6.06  3.38  5.03  2.75 17  554.07  25.57  55.93  1.41  0.19  1.22  8.00  4.48  6.63  3.63 18  554.20  27.15  55.82  1.51  0.18  1.33  9.12  5.12  7.54  4.13 19  554.32  28.72  55.68  1.66  0.19  1.46  9.74  5.49  8.04  4.41 20  554.42  30.18  55.55  1.78  0.21  1.57  10.43  5.90  8.60  4.72 21  554.58  31.71  55.40  1.92  0.22  1.70  11.03  6.26  9.08  4.98 22  554.74  33.21  55.29  2.04  0.22  1.82  11.50  6.55  9.46  5.19 23  554.68  34.65  55.18  2.14  0.23  1.92  11.89  6.79  9.76  5.37 24  554.88  36.08  55.08  2.25  0.23  2.01  12.37  7.08  10.14  5.58 25  554.98  37.58  54.94  2.38  0.24  2.15  12.95  7.44  10.60  5.83 26  555.07  39.20  54.81  2.52  0.24  2.28  13.49  7.77  11.02  6.07 27  555.25  40.78  54.65  2.67  0.25  2.42  14.06  8.14  11.47  6.32 28  555.24  42.33  54.49  2.83  0.25  2.57  14.69  8.53  11.96  6.59 29  555.48  43.93  54.37  2.96  0.26  2.69  15.31  8.92  12.44  6.86 30  555.50  45.65  54.20  3.12  0.27  2.85  15.86  9.27  12.86  7.10 31  555.62  47.08  54.04  3.28  0.28  3.00  16.39  9.63  13.27  7.33 32  555.80  48.64  53.89  3.43  0.28  3.15  16.94  9.98  13.68  7.57 33  555.82  50.20  53.73  3.59  0.29  3.30  17.49  10.34  14.10  7.80 34  555.99  51.81  53.57  3.74  0.29  3.45  18.02  10.70  14.50  8.03 

Page 5: COMPFIRE of joints to composite columns for improved fire CT … · 2010. 10. 26. · 3. Difference between the actual dimension of the UC and UB sections and their standard dimension

COMPFIRE 

  RFSR‐CT‐2009‐0021 

Design of joints to composite columns for improved fire robustness 

ftp://openspace.dec.uc.pt/ 

SCFT‐FP_550_55_01‐09‐2010 1 September 2010 Fin Plate Connection to Square Concrete‐Filled Tube Test Result  

22 September 2010  5 Department of Civil & Structural Engineering 

The University of Sheffield 

 

 

35  556.04  53.46  53.45  3.86  0.30  3.56  18.60  11.08  14.94  8.28 36  556.06  55.10  53.29  4.02  0.30  3.72  19.26  11.51  15.44  8.56 37  556.22  56.79  53.14  4.16  0.31  3.86  19.78  11.87  15.83  8.79 38  556.23  58.42  53.00  4.31  0.31  4.00  20.40  12.28  16.29  9.05 39  556.39  59.99  52.83  4.47  0.32  4.15  21.01  12.69  16.74  9.31 40  556.54  61.69  52.70  4.61  0.32  4.28  21.57  13.07  17.16  9.54 41  556.68  63.29  52.54  4.76  0.33  4.42  22.21  13.51  17.63  9.81 42  556.79  64.90  52.39  4.91  0.33  4.58  22.77  13.90  18.04  10.05 43  556.80  66.54  52.23  5.06  0.34  4.72  23.45  14.36  18.54  10.33 44  556.94  68.10  52.08  5.21  0.35  4.86  24.11  14.82  19.02  10.61 45  556.95  69.61  51.92  5.37  0.35  5.01  24.67  15.21  19.42  10.84 46  556.98  71.21  51.78  5.52  0.36  5.16  25.39  15.71  19.95  11.15 47  557.16  72.77  51.61  5.68  0.36  5.32  26.04  16.17  20.41  11.41 48  557.18  74.32  51.48  5.82  0.37  5.45  26.81  16.70  20.98  11.74 49  557.22  75.86  51.32  5.98  0.38  5.60  27.43  17.14  21.42  11.99 50  557.32  77.40  51.16  6.14  0.38  5.76  28.23  17.70  21.99  12.33 51  557.42  78.89  51.02  6.29  0.39  5.90  28.99  18.23  22.53  12.64 52  557.49  80.42  50.85  6.45  0.40  6.05  29.60  18.69  22.95  12.89 53  557.55  81.91  50.69  6.61  0.40  6.22  30.40  19.26  23.52  13.22 54  557.57  83.53  50.56  6.75  0.41  6.34  31.26  19.86  24.14  13.57 55  557.65  84.98  50.41  6.90  0.42  6.48  32.21  20.53  24.82  13.97 56  557.67  86.53  50.22  7.09  0.44  6.65  33.17  21.22  25.49  14.36 57  557.79  88.21  50.09  7.23  0.45  6.78  34.50  22.14  26.46  14.92 58  557.83  89.72  49.93  7.39  0.45  6.94  35.61  22.93  27.25  15.37 59  557.85  91.26  49.78  7.53  0.46  7.08  36.61  23.64  27.95  15.78 60  557.96  92.90  49.61  7.70  0.48  7.22  37.97  24.60  28.92  16.34 61  557.98  94.37  49.45  7.86  0.48  7.39  39.04  25.38  29.66  16.78 

Page 6: COMPFIRE of joints to composite columns for improved fire CT … · 2010. 10. 26. · 3. Difference between the actual dimension of the UC and UB sections and their standard dimension

COMPFIRE 

  RFSR‐CT‐2009‐0021 

Design of joints to composite columns for improved fire robustness 

ftp://openspace.dec.uc.pt/ 

SCFT‐FP_550_55_01‐09‐2010 1 September 2010 Fin Plate Connection to Square Concrete‐Filled Tube Test Result  

22 September 2010  6 Department of Civil & Structural Engineering 

The University of Sheffield 

 

 

62  558.02  95.88  49.29  8.01  0.50  7.52  39.92  26.03  30.26  17.13 63  558.08  97.47  49.15  8.16  0.51  7.65  41.25  26.98  31.20  17.68 64  558.13  98.83  48.98  8.34  0.52  7.82  42.64  27.99  32.17  18.24 65  558.21  100.39  48.84  8.48  0.54  7.94  44.35  29.19  33.39  18.95 66  558.22  101.83  48.68  8.64  0.56  8.08  45.84  30.27  34.43  19.55 67  558.31  103.33  48.55  8.77  0.57  8.20  47.35  31.34  35.49  20.17 68  558.32  104.85  48.38  8.94  0.59  8.35  48.90  32.48  36.55  20.79 69  558.36  106.28  48.23  9.10  0.60  8.50  49.95  33.27  37.25  21.21 70  558.48  107.85  48.06  9.27  0.61  8.66  51.16  34.19  38.06  21.69 71  558.48  109.36  47.94  9.39  0.62  8.77  52.21  34.98  38.76  22.10 72  558.62  110.84  47.76  9.57  0.63  8.94  53.37  35.88  39.51  22.55 73  558.62  112.35  47.60  9.74  0.64  9.10  54.11  36.49  39.95  22.83 74  558.69  113.79  47.45  9.90  0.64  9.26  55.11  37.27  40.59  23.21 75  558.73  115.44  47.28  10.07  0.65  9.42  55.81  37.87  41.00  23.47 76  558.68  117.04  47.12  10.24  0.66  9.59  56.82  38.67  41.63  23.85 77  558.85  118.60  46.96  10.41  0.67  9.74  57.59  39.31  42.09  24.13 78  558.93  120.26  46.75  10.60  0.68  9.93  58.55  40.12  42.64  24.48 79  559.03  121.73  46.59  10.77  0.68  10.08  59.26  40.72  43.05  24.73 80  559.12  123.32  46.40  10.96  0.69  10.27  60.08  41.43  43.50  25.02 81  559.03  125.00  46.25  11.11  0.69  10.42  60.72  41.99  43.86  25.25 82  558.16  126.62  46.07  11.30  0.70  10.60  61.76  42.85  44.48  25.64 83  557.16  128.08  45.89  11.47  0.71  10.76  62.50  43.50  44.88  25.89 84  556.70  129.48  45.73  11.65  0.71  10.94  63.20  44.11  45.26  26.13 85  556.64  130.91  45.54  11.85  0.72  11.12  64.43  45.13  45.98  26.58 86  556.67  132.43  45.39  12.00  0.73  11.28  65.07  45.70  46.33  26.81 87  556.74  134.05  45.20  12.19  0.74  11.46  66.14  46.61  46.93  27.19 88  556.56  135.54  45.03  12.38  0.74  11.64  66.88  47.27  47.31  27.44 

Page 7: COMPFIRE of joints to composite columns for improved fire CT … · 2010. 10. 26. · 3. Difference between the actual dimension of the UC and UB sections and their standard dimension

COMPFIRE 

  RFSR‐CT‐2009‐0021 

Design of joints to composite columns for improved fire robustness 

ftp://openspace.dec.uc.pt/ 

SCFT‐FP_550_55_01‐09‐2010 1 September 2010 Fin Plate Connection to Square Concrete‐Filled Tube Test Result  

22 September 2010  7 Department of Civil & Structural Engineering 

The University of Sheffield 

 

 

89  556.31  137.18  44.84  12.58  0.75  11.83  67.41  47.80  47.53  27.60 90  556.18  138.77  44.66  12.76  0.76  12.01  67.72  48.17  47.60  27.66 91  555.94  140.45  44.45  12.96  0.75  12.20  67.88  48.46  47.54  27.67 92  555.94  141.98  44.29  13.15  0.76  12.39  67.68  48.45  47.26  27.53 93  555.91  143.62  44.08  13.37  0.75  12.62  66.61  47.85  46.34  27.03 94  555.35  145.16  43.87  13.59  0.75  12.84  64.21  46.29  44.50  25.99 95  554.25  146.80  43.64  13.82  0.74  13.08  62.35  45.12  43.03  25.17 

 *  Average temperature of the beam web, fin plate and bolt ** Moment about Point A on the specimen drawing 

Page 8: COMPFIRE of joints to composite columns for improved fire CT … · 2010. 10. 26. · 3. Difference between the actual dimension of the UC and UB sections and their standard dimension

COMPFIRE 

  RFSR‐CT‐2009‐0021 

Design of joints to composite columns for improved fire robustness 

ftp://openspace.dec.uc.pt/ 

SCFT‐FP_550_55_01‐09‐2010 1 September 2010 Fin Plate Connection to Square Concrete‐Filled Tube Test Result  

22 September 2010  8 Department of Civil & Structural Engineering 

The University of Sheffield 

 

 

0

100

200

300

400

500

600

0 50 100 150 200 250

Temperature (°C)

Time (minute)

Temperature Distribution during Initial Heating‐up

1 2

3 4

5 6

654

1(4‐6)

(1)(2,3)

on fin plate

in bolt

32

Page 9: COMPFIRE of joints to composite columns for improved fire CT … · 2010. 10. 26. · 3. Difference between the actual dimension of the UC and UB sections and their standard dimension

COMPFIRE 

  RFSR‐CT‐2009‐0021 

Design of joints to composite columns for improved fire robustness 

ftp://openspace.dec.uc.pt/ 

SCFT‐FP_550_55_01‐09‐2010 1 September 2010 Fin Plate Connection to Square Concrete‐Filled Tube Test Result  

22 September 2010  9 Department of Civil & Structural Engineering 

The University of Sheffield 

 

 

0

100

200

300

400

500

600

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Temperature (°C)

Time (minute)

Temperature Distribution during Loading 

1 2

3 4

5 6

654

1(4‐6)

(1)(2,3)

on fin plate

in bolt

32

Page 10: COMPFIRE of joints to composite columns for improved fire CT … · 2010. 10. 26. · 3. Difference between the actual dimension of the UC and UB sections and their standard dimension

COMPFIRE 

  RFSR‐CT‐2009‐0021 

Design of joints to composite columns for improved fire robustness 

ftp://openspace.dec.uc.pt/ 

SCFT‐FP_550_55_01‐09‐2010 1 September 2010 Fin Plate Connection to Square Concrete‐Filled Tube Test Result  

22 September 2010  10 Department of Civil & Structural Engineering 

The University of Sheffield 

 

 

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 2 4 6 8 10 12 14

Force (kN)

Connection Rotation (°)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 20 40 60 80 100

Rotation (°)

Time (minute)

Beam  Rotation

Column Rotation

Connection  Rotation

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 20 40 60 80 100

Forces (kN)

Time (minute)

Oven Bar  Force

Tension

Shear

Page 11: COMPFIRE of joints to composite columns for improved fire CT … · 2010. 10. 26. · 3. Difference between the actual dimension of the UC and UB sections and their standard dimension

COMPFIRE 

  RFSR‐CT‐2009‐0021 

Design of joints to composite columns for improved fire robustness 

ftp://openspace.dec.uc.pt/ 

SCFT‐FP_550_55_01‐09‐2010 1 September 2010 Fin Plate Connection to Square Concrete‐Filled Tube Test Result  

22 September 2010  11 Department of Civil & Structural Engineering 

The University of Sheffield 

 

 

Photographs after Test  

 

Page 12: COMPFIRE of joints to composite columns for improved fire CT … · 2010. 10. 26. · 3. Difference between the actual dimension of the UC and UB sections and their standard dimension

COMPFIRE 

  RFSR‐CT‐2009‐0021 

Design of joints to composite columns for improved fire robustness 

ftp://openspace.dec.uc.pt/ 

SCFT‐FP_550_55_01‐09‐2010 1 September 2010 Fin Plate Connection to Square Concrete‐Filled Tube Test Result  

22 September 2010  12 Department of Civil & Structural Engineering 

The University of Sheffield