• Steel and Composite Structures
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• 제31권1호
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• pp.99-112
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• 2019

Semi-rigid joints have been widely studied in literature in recent decades because they affect greatly the structural response of frames. In literature, the behavior of semi-rigid joints is commonly assumed to be identical under positive and negative moments which are obviously incorrect in many cases where joint details such as bolt arrangement or placement of haunch are vertically asymmetrical. This paper evaluates two common types of steel frames with asymmetrical beam-to-column joints by Direct Analysis allowing for plasticity. A refined design method of steel frames using a proposed simple forth order curved-quartic element with an integrated joint model allowing for asymmetrical geometric joint properties is presented. Furthermore, the ultimate behavior of six types of asymmetrical end-plate connections under positive and negative moment is examined by the Finite Element Method (FEM). The FEM results are further applied to the proposed design method with the curved-quartic element for Direct Analysis of two types of steel frames under dominant gravity or wind load. The ultimate frame behavior under the two different scenarios are examined with respect to their failure modes and considerably different structural performances of the frames were observed when compared with the identical frames designed with the traditional method where symmetrical joints characteristics were assumed. The finding of this research contributes to the design of steel frames as their asymmetrical beam-to-column joints lead to different frame behavior when under positive and negative moment and this aspect should be incorporated in the design and analysis of steel frames. This consideration of asymmetrical joint behavior is recommended to be highlighted in future design codes.

• 한국공간구조학회:학술대회논문집
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• 한국공간구조학회 2008년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.43-48
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• 2008

본 논문은 유닛 모듈러를 구성하는 주구조체인 각형강관 기둥과 냉간성형 LEB C-형강 보가 볼트 접합된 접합부를 가진 모듈러 건물의 접합부 구조성능 및 시공성을 평가하는 것이 연구의 목적이다. 모듈러 건축의 장점은 공사기간 단축, 경량성, 이동가능성 등으로 볼 수 있다. 반면에 유닛 또는 모듈의 운송비용이 공사비 절감 비용을 반감시킬 수 있고 많은 공장들이 외부 지역에 있으므로 이들을 도심지나 원하는 지역으로 이동하기 위해서는 비용이 추가된다. 그리고 유닛이나 모듈 설치에 크레인 등의 장비 사용으로 인해 시공비용이 증가될 수 있는 단점들이 존재한다. 본 연구에서는 해체조립이 용이한 볼트접합부 구조성능 및 모듈러 건축물의 시공사례를 통하여 공기, 비용 등 측면에서 기존 연구와 비교분석을 진행하고자 한다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.65-71
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• 2008

본 논문은 유닛 모듈러를 구성하는 주구조체인 각형강관 기둥과 냉간성형 LEB C-형강 보가 볼트 접합된 접합부를 가진 모듈러 건물의 시공성을 평가하는 것이 연구의 목적이다. 모듈러 건축의 장점은 공사기간 단축, 경량성, 이동가능성 등으로 볼 수 있다. 반면에 유닛 또는 모듈의 운송비용이 공사비 절감 비용을 반감시킬 수 있고 많은 공장들이 외부 지역에 있으므로 이들을 도심지나 원하는 지역으로 이동하기 위해서는 비용이 추가된다. 그리고 유닛이나 모듈 설치에 크레인 등의 장비 사용으로 인해 시공비용이 증가될 수 있는 단점들이 존재한다. 본 연구에서는 앞서 연구한 모듈형상에 근거하여 해체조립이 용이한 모듈러 건축물의 시공사례를 통하여 공기, 비용 등 측면에서 기존 연구와 비교분석을 진행하여 모듈러 건물의 시공성을 평가하고자 한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제29권9호
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• pp.1175-1182
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• 2005

General systems have many substructures assembled at joints. The bolted joint is generally used in assembling the mechanical parts. However, there are no effective modeling methods to analyze the dynamic characteristics of bolt jointed structure using the finite element (FE) analysis, especially in case of large area contact. Moreover, the design methods for the appropriate bolt locations and the number of bolts considering the dynamic characteristics are not guided properly. In this study, a proper modeling method is developed to simulate the dynamic characteristics of a structure with the large interfaced area using the cone frusta method and spring elements. The natural frequencies are also controlled by adjusting the bolt-joint location and the number of bolts considering relative distances in mode shapes at the interface of bolt-jointed plates. The Modeling method and the optimized design method are verified based on the experimental and the FE analysis results.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.617-626
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• 2014

본 연구에서는 드릴천공 대비 산소토치로 볼트홀을 천공한 강재의 인장강도 평가와 지압이음강도 평가를 위한 실험 연구를 수행하였다. 강재의 인장강도 평가를 위해 앵글과 H-형강으로부터 각각 두께 10mm와 20mm의 드릴 및 산소천공 시험편을 제작하였다. 지압이음강도의 평가를 위해서는 모재와 첨접판을 드릴천공한 강재와 산소천공한 강재를 조합하여 시험체들을 제작하고 볼트이음강도 평가 실험을 수행하였다. 한편, 산소천공 시 열영향으로 인한 볼트홀 주위의 강재 성질의 변화를 평가하기 위해 비커스 경도를 측정하고 그 결과를 제시하였다. 또한, 산소천공 시 볼트홀 주위의 경도 증가에 따른 볼트이음강도의 평가를 위해 수치해석을 수행하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권4호
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• pp.323-330
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• 2017

공업화박판강구조물은 재료 및 인건비의 절약, 공기 단축 및 대공간 구조의 공간 활용과 시공의 편리성 등의 장점으로 사용이 증가하고 있다. 그러나 최근 갑작스런 과도한 하중으로 인해 붕괴 사고가 일어나고 있다. 구조 설계에 정확하고 전문적인 기술이 필요하지만, 공업화박판강구조의 접합부 볼트 접합부를 완벽하게 고려해주지 않고 단순화하여 해석하는 경우가 많다. 위 논문에서는 선행 실험된 볼트 접합부를 ABAUQS를 이용한 유한요소해석을 실시하고, 실험 결과 비교를 통해 신뢰성을 검증하였다. 그리고 접합부의 변수해석을 통하여 실제 설계에 이용할 수 있는 볼트 접합부의 강성감소계수를 제시하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권11호
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• pp.1055-1064
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• 2017

로켓 모터와 같은 일회성 시스템은 매우 높은 신뢰도를 요구하기 때문에 합리적인 신뢰성 설계 방안이 필요한데 아직 국내에서는 단순히 각 부품별로 안전 계수를 부여하는 설계 방법을 적용해 왔다. 고전적인 신뢰성 해석에서는 한계 상태 함수에 사용되는 변수가 단일 값으로 입력되고 몇 개의 실험 데이터에 대하여 단순히 평균과 표준 편차를 취한 뒤 그 값을 신뢰성 해석에 사용하기 때문에 로켓 모터와 같이 높은 수준의 신뢰도를 요구하는 시스템에서 위험한 결과를 도출할 수 있다. 본 연구에서는 로켓 모터의 체결 볼트와 오링을 대상으로 베이지안 접근법을 활용하여 입력 변수를 통계적으로 추정하고 이를 통한 신뢰성 해석을 수행하였다. 추정된 변수는 확률 분포 형태로 도출되며 신뢰성 해석 결과로 계산되는 실패 확률 역시 분포로 주어지기 때문에 객관적이고 정량적인 설계 기준을 설정할 수 있다.

• Steel and Composite Structures
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• 제34권6호
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• pp.803-818
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• 2020

Semi-rigid connections with blind bolts could solve the difficulty that traditional high strength bolts were unavailable to splice a steel/composite beam to a closed section column. However, insufficient investigations have focused on the performance of semi-rigid connection to square concrete filled double-skin steel tubular (CFDST) columns. In this paper, a component model was developed to evaluate the mechanical behavior of semi-rigid composite connections to CFDST columns considering the stiffness and strength of column face in compression and column web in shear which were determined by the load transfer mechanism and superstition method. Then, experimental investigations on blind bolted composite joints to square CFDST columns were conducted to validate the accuracy of the component model. Dominant failure modes of the connections were analyzed and this type of joint behaved semi-rigid manner. More importantly, strain responses of CFDST column web and tubes verified that stiffness and strength of column face in compression and column web in shear significantly affected the connection mechanical behavior owing to the hollow part of the cross-section for CFDST column. The experimental and analytical results showed that the CFDST column to steel-concrete composite beam semi-rigid joints could be employed for the assembled structures in high intensity seismic regions.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제36권3호
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• pp.25-31
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• 2016

Gaskets are usually used for the sealing of flange joints. The joint is usually composed of two flanges, a ring gasket and clamping bolts. The metal ring gasket is suitable for pipe flanges, pumps and valve joints in high temperature and high pressure environments. A very high surface stress is developed between a ring type joint gasket and the flange groove when the ring type joint is bolted up in a flange. The dimensions of flanges and ring joint gaskets for the pipe sizes that are in common use are specified in the ANSI codes. However, sometimes it is necessary to make a new design for the flange joint which is not specified in the codes, as the equipment is getting larger and larger in size. This paper presents the contact behavior of Class 600 ring joint gaskets with oval and octagonal cross sections. Five different sizes of gaskets are employed in the analysis, and one of them is newly designed on the basis of analysis results obtained from existing models. Three load steps are used to find the stress, stain and contact pressure etc., and to compare the contact characteristics among the models due to the bolt clamping force and the working surface pressure. ANSYS Workbench version15 is used to conduct the finite element analysis.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2005년도 추계 학술발표회 제17권2호
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• pp.307-310
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• 2005

The PCS system, which consists of precast concrete column and steel beam, has been under development. Experimental test has been carried out to investigate the structural performance of the system under earthquake. Two types of test specimens of beam-column joints are designed in order to compare the performances. One is the system with reinforced concrete slab and the other is without slab. It is found that the system with slab could satisfy all of the requirements from ACI Criteria such as strength, stiffness degradation and energy dissipation capacity except initial stiffness. It is also investigated that the stiffness of the joint is belong to rigid joint type according to Bjorhovde criterion. And it is observed that the partial-composite system between beam and slab is more effective than full-composite system in the respect of the energy dissipation capacity of the system.