철골 기둥-보 강축 접합부에 대한 연구는 그 동안 국내외에서 오랜 기간 연구가 진행되어 내진성능 및 접합부의 강도를 개선시킬 수 있는 많은 접합 형식이 개발되어 사용 중에 있으나, 약축 접합 형식에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 또한 현재 국내에서는 시공성을 고려하여 기존의 브라켓형식 용접 접합부를 선호하고 있으나, 용접량이 많아 취성적인 거동이 우려되며 과대 설계된 경향이 있다. 본 연구의 실험 결과에서 기존 브라켓 형식 용접접합은 용접량이 과도한 것으로 나타났으며, 기둥 웨브와 보의 웨브의 용접은 불필요한 것으로 판단된다. 그리고 본 연구에서 제안한 새로운 기둥-보 약축 접합형식들에 대한 실험 결과에서 기존 브라켓형식 용접접합보다 우수한 내력 및 연성을 보유하여 구조적으로 안전함을 확인할 수 있었다.
Kataoka, Marcela N.;Ferreira, Marcelo A.;El Debs, Ana Lucia H.C.
Computers and Concrete
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제16권1호
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pp.163-178
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2015
Due to the increase of the use of precast concrete structures in multistory buildings, this paper deals with the behavior of an specific type of beam-column connection used in this structural system. The connection is composed by concrete corbels, dowels and continuity bars passing through the column. The study was developed based on the experimental and numerical results. In the experimental analysis a full scale specimen was tested and for numerical study, a 3D computational model was created using a finite element analyze (FEA) software, called DIANA. The comparison of the results showed a satisfactory correlation between loading versus displacement curves.
Seung-Ho Choi;Sang-Hoon Lee;Jae-Hyun Kim;Inwook Heo;Hoseong Jeong;Kang Su Kim
Earthquakes and Structures
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제26권1호
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pp.49-58
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2024
The purpose of this study was to develop a system capable of restoring the seismic performance of a precast concrete (PC) connection damaged by an earthquake. The developed PC connection consists of a top-and-seat angle, post-tensioning (PT) tendons, and U-shaped steel. The PC beam can be replaced by cutting the PT tendons in the event of damage. In addition, the seismic performance of the developed PC beam-column connection was evaluated experimentally. A PC beam-column connection specimen was fabricated, and a quasistatic cyclic loading test was conducted to a maximum drift ratio of 2.3%. Subsequently, the PC beam was replaced by a new PC beam, and the repaired PC connection was loaded to a maximum drift ratio of 5.1%. The structural performance of the repaired PC connection was then compared with that of the original PC connection. The difference in the load at the drift ratio of 2.3% between the original and the repaired PC specimens was only 0.2%. The residual drift ratio in the repaired PC specimen did not exceed 1.0% at the 2.0 % drift ratio cycles, which satisfies the life safety performance level specified in ACI 374.2R-13. When the developed PC connection system is used, structural performance can be restored by rapidly replacing the damaged elements.
1994년 Northridge 지진과 1995년 Kobe 지진에서 많은 철골구조물의 보-기둥 접합부에 발생한 규열은 내진성능이 우수한 것으로 알려진 모멘트 저항 철골골조의 내진성능 개선에 대한 연구필요성을 제시하였다 일반적으로 모멘트 저항 골조가 강한 지진을 받을 때 보-기둥 접합부는 강도의 저하없이 소성 회전변형능력이 0.015이면 만족할 수 있다고 한다. 본 연구의 목적은 강한 지진하중에서도 철골구조의 보-기둥 접합부에서 용접부의 균열이 방지되고 연성적으로 충분한 에너지를 흡수하고 소산할 수 있는 접합부의 형태를 제안하고 그 거동을 조사하는 것이다 본 연구에서는 접합부의 형태를 제안하였으며 실험을 통하여 그 거동을 분석하였다 제안된 접합부 시험체에 대한 실험결과는 용접부에 균열이 발생하지 않았으며충분한 변형능력을 나타냈다.
Dehghan, Seyed Mehdi;Najafgholipour, Mohammad Amir;Ziarati, Seyed Mohsen;Mehrpour, Mohammad Reza
Steel and Composite Structures
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제26권3호
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pp.315-328
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2018
Built-up Double-I (BD-I) columns consist of two hot rolled IPE sections and two cover plates which are welded by fillet welds. In Iran, this type of column is commonly used in braced frames with simple connections and sometimes in low-rise Moment Resisting Frames (MRF) with Welded Flange Plate (WFP) beam-column detailing. To evaluate the seismic performance of WFP connection of I-beam to BD-I column, traditional and modified exterior MRF connections were tested subjected to cyclic prescribed loading of AISC. Test results indicate that the traditional connection does not achieve the intended behavior while the modified connection can moderately meet the requirements of MRF connection. The numerical models of the connections were developed in ABAQUS finite element software and validated with the test results. For this purpose, moment-rotation curves and failure modes of the tested connections were compared with the simulation results. Moreover to avoid improper failure modes, some improvements of the connections were evaluated through a numerical study.
This research is aimed at the development of the composite beam-column connection system by which the steel beam can be connected to the R/C column with smooth stress transfer. As the first step of the structural performance tests of the system, bearing resistance test has been carried out for actual size specimen. From the test, the connection system has been proved to take good bonding and stress transfer to the surrounding concrete with negligible relative displacements.
This paper reports the experimental results of three through bolt beam-column connections under pure shear forces using modified push-out tests. The investigated specimens include extended end-plates and six through-bolts connecting square concrete-filled steel tubular column (S-CFST) to steel beams. The main goal of this study is to investigate if and how the mechanical shear connectors, such as steel angles and stud bolts, contribute to the shear transfer mechanisms in the steel-concrete interface of the composite column. The contribution of shear studs and steel angles to improve the shear resistance of steel-concrete interface in through-bolt connections was investigated using tests. The results showed that their contribution is not significant when the beam-column connection is included in the push-out tests. The specimens failed by pure shear of the long bolts, and the ultimate load can be predicted using the shear resistance of the bolts under shear forces. The predicted values of load allowed obtaining a good agreement with the tests results.
연구대상은 콘크리트 충전강관 (Concrete Filled steel tube)기둥과 보의 접합부를 합성반강접으로 적용한 구조물의 설계 적용에 관한 것이다. 합성반강접으로 기둥접합부의 강성을 조절함으로서 구조적 안전성을 확보하고 경제적인 부재를 적용하고자 하였다. 저층건물을 모멘트골조로 구조물의 안정성을 검토한 결과 합성작용으로 인하여 합성반강접을 이용하면 횡강성이 증대하여 저층건물의 경우 특별한 횡 보강재 없이 저항할 수 있음을 확인 하였다. 고층건물의 경우 모멘트골조가 횡저항 분담이 10%정도 되었으며 반강접 비율은 60%정도가 적절하였다. 경제적인 면에서 보 부재는 등분포하중이 작용하는 경우는 반강접 효과가 크나 집중하중이 작용하는 보는 반강접 효과가 크지 않았으며 등분포의 경우 60% 반강접이 단부 모멘트 저감에 따른 경제성이 가장 좋은 것으로 분석되었다. 단부 모멘트는 약 25% 감소되는 것을 확인 할 수 있었다.
국내외적으로 강구조 약축접합부의 접합방법으로는 브라켓타입이 주로 사용되고 있다. 브라켓타입의 약축접합부는 기둥-보접합부를 공장에서 제작한 후, 현장에 운반하여 시공하므로 보이음부가 추가된다. 따라서 보이음부의 설치비용 및 공사기간이 증가되므로 강구조물의 경쟁력이 저하된다. 본 연구에서는 기존의 표준약축접합부를 개선하여 힘의 흐름이 명확하고, 접합상세가 간결하며, 시공성을 향상시킨 신형상 약축접합부를 제안하였다. 실험결과를 통하여 신형상 약축접합부는 기존의 표준약축접합부보다 최대내력이 크게 나타났으며, 또한 연성적으로 거동하는 것으로 나타났다. 여기서 기존의 표준약축접합부는 스칼럽 또는 보이음용접부에서 응력집중으로 인하여 파괴되는 반면에, 신형상 약축접합부는 응력이 집중되는 스칼럽 및 보이음용접부가 없으며, 또한 H형강기둥과 보를 결합하기 위한 용접플레이트의 두께를 자유롭게 조절할 수 있으므로 이러한 차이가 기둥-보접합부의 최대내력 증가 및 연성적 거동에 기여하는 것으로 판단된다.
Bearing wall system was used extensively in most multi-residential apartment buildings in Korea. However, bearing wall apartments have the lack of architectural plan flexibility, remodelling-incompatible, causing serious economic losses in terms of construction waste. Recently, many researchers have studied the use of Rahmen structure as a potential alternative. The beam-column connection in the paper for long-life apartment housing forms connection of a Rahmen structure utilizing the advantages of steel and reinforced concrete. In addition, reduction of cast-in place concrete and construction schedule is expected by using precast concrete. Reduction effect of quantity decreased construction costs and $CO_2$ emission of key construction materials. However, verifying the feasibility of new construction method entails numerous challenges. Accordingly, the purpose of this study is to analyze the construction feasibility of sleeve, coupler, and pressure welding connections for long-life apartment building structure. A 3D modeling software was used to perform the analysis, and a real scale model was created to verify the results of construction feasibility. By verifying the construction feasibility of beam-column connections, this study will contribute to the efficient application of these methods on construction sites.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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