In practice, concrete-filled steel tubes (CFST) are often subjected to torsion. To date, such a problem however has not been addressed satisfactorily by design codes. The present study is thus an attempt to study the torsional behaviours of concrete-filled thin-walled steel tubes. ABAQUS software is used in this paper for the finite element analysis (FEA) of CFST subjected to pure torsion. A comparison of results calculated using this modelling shows good agreement with test results. The FEA modelling was used to investigate the influence of important parameters that determine the ultimate torsional strength of the composite sections. The parametric studies provide information for the development of formulae to calculate the ultimate torsional strength, as well as the torsional moment versus torsional strain curves of the composite sections.

Due to the passive confinement provided by the steel jacket for the concrete core, the behaviour of the concrete in a concrete-filled steel tubular (CFST) column is always very challenging to be accurately modelled. Although considerable efforts have been made in the past to develop finite element (FE) models for CFST columns, these models may not be suitable to be used in some cases, especially when considering the fast development and utilisation of high-strength concrete and/or thin-walled steel tubes in recent times. A wide range of experimental data is collected in this paper and used to develop refined FE models to simulate CFST stub columns under axial compression. The simulation is based on the concrete damaged plasticity material model, where a new strain hardening/softening function is developed for confined concrete and new models are introduced for a few material parameters used in the concrete model. The prediction accuracy from the current model is compared with that of an existing FE model, which has been well established and widely used by many researchers. The comparison indicates that the new model is more versatile and accurate to be used in modelling CFST stub columns, even when high-strength concrete and/or thin-walled tubes are used.

A series of tests on concrete filled double skin steel tubular (CFDST) stub columns (14) and beam-columns (12) were carried out. Both outer and inner tubes were circular hollow sections (CHS). The main experimental parameters for stub columns were the diameter-to-thickness ratio and hollow section ratio, while those for beam-columns were slenderness ratio and load eccentricity. A theoretical model is developed in this paper for CFDST stub columns and beam-columns. A unified theory is described where a confinement factor (ξ) is introduced to describe the composite action between the outer steel tube and the sandwiched concrete. The predicted load versus deformation relationships are in good agreement with stub column and beam-column test results. Simplified models are derived to predict the load-carrying capacities of the composite members.

In this paper, a series of tests were carried out on short and slender concrete-filled stainless steel tubular columns to explore their performance under axial compression or combined actions of axial force and bending moment. Empty short steel hollow sections were also tested for comparison. The test results showed that the performance of the composite columns was quite good and have the potential to be used extensively as structural members. Comparisons of the test results were also made with several existing design methods for conventional concrete-filled carbon steel tubular columns as presented in Australian standard AS 5100 (2004), American code AISC (2005), Chinese code DBJ/T 13-51-2010 (2010), and Eurocode 4 (2004), which indicates that all the codes are somewhat conservative in predicting the load-carrying capacities of both short and slender columns.

For the evaluation of damage to a structure after exposure to fire, the residual mechanical properties of structural materials need to be evaluated first. Many factors can affect the post-fire behavior of structural and reinforcing steels. In this paper, existing test data are collected from an extensive survey of the literature. A statistical analysis is conducted to analyze the effects of heat exposure on key parameters, such as the residual modulus of elasticity, residual yield strength, and residual ultimate strength, which control the full-range stress-strain curves of steel. A simplified stress-strain model is developed, which can be used for both structural and reinforcing steels after heating and cooling down to room temperature.