• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.10-21
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• 2015

합성구조의 안전성의 보장을 위해 대부분의 설계기준은 경험적 사실을 기반으로 강재의 설계기준항복강도의 상한선을 제시하고 있다. 그러나 세장비가 큰 콘크리트충전강관기둥과 같이 탄성 좌굴하중에 영향을 받는 부재의 경우 설계강도를 크게 낮게 평가함에 따라 비경제적 설계가 수행될 경우가 발생한다. 따라서 세장한 기둥의 경제적 설계를 위해 현행 설계기준에서 제시하고 있는 강재의 설계기준항복강도 이상의 항복강도를 보유한 강재가 사용될 경우 설계기준의 안전성에 대한 평가를 수행하였다. 다양한 경우에서의 높은 설계기준항복강도의 적용성 평가를 위하여 유한요소해석을 사용한 변수분석을 계획하였으며, 680MPa 급의 항복강도를 보유한 강재가 적용된 세장한 직사각형 콘크리트 충전 강관기둥의 실험을 수행하여 유한요소해석 모델의 적합성 평가와 고강도 강재의 적용성 평가를 수행하였다. 변수분석에 적용된 변수는 강재의 항복강도, 콘크리트의 설계기준압축강도, 강재의 두께와 세장비로 구성되었다. 각 변수들은 KBC 2009에 의한 강도와 비교되었다. 54개의 모델에 대한 변수분석 결과와 기 수행 연구결과들을 통해 세장한 직사각형 콘크리트 충전 강관기둥은 KBC에서 제안하고 있는 강재항복강도의 제한을 초과할 경우에도 안전하게 설계될 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권4호통권77호
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• pp.419-429
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• 2005

본 연구의 목적은 기존의 복합십자형 다이아프램을 사용한 CFT 기둥-보 인장측 접합부에 관한 연구에 이어서 접합부 각 요소의 구조적 특성을 명료하게 하는데 있다. 복합십자형 다이아프램은 기존 접합부의 하중전달 경로 및 다이아프램의 갑작스런 기하학적인 형상 변화에 대한 디테일을 개선함으로서, 보 플랜지 및 다이아프램에 응력을 고르게 분포시키고 접합부의 응력집중이 완화된 접합방식이다. 복합십자형 다이아프램을 접합부에서 중요한 요소 중 하나인 슬리브에서의 응력전달에 관하여 연구를 수행하였다. 슬리브의 두께 및 길이를 변수로 하여 해석한 결과, 슬리브의 길이 및 두께는 접합부의 내력에 큰 영향을 주지 않고 다이아프램으로부터의 하중을 콘크리트로 전달시키는 매개체의 역할을 하였다. 또한 적정 슬리브의 길이 및 두께를 각각 직경의 1배, 슬리브 직경/두께비를 20으로 제안한다. 기존의 내력식을 검토하여 메커니즘을 수정한 후 적용가능한 접합부의 극한내력식 및 항복내력식을 제안하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권4호
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• pp.491-502
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• 2006

본 논문은 중력하중의 지배를 받는 CFT기둥-RC 무량판 접합부의 실물대 실험결과를 요약한 것이다. CFT구조는 여러 가지 구조및 시공상의 장점으로 인하여 국내 건설 현장에서 상대적으로 짧은 시간에 폭넓게 수용되고 있다. 주차장 용도로 주로 사용되는 지하층은 철근콘크리트 무량판으로 시공하여 경제성을 도모하는 것이 국내에서 일반적으로 요구되는 시공관행이다. 그러나 CFT기둥-R C 무량판 접합부의 효율적인 디테일은 아직 국내 외적으로 제시된 바가 없어서 이 분야의 연구가 매우 필요한 실정이다. 현장 시공시 경제성을 극대화할 수 있는 몇 가지 전략을 기초로 해서, 여러가지 접합 상세를 제안하였고 실험을 통하여 검증하엿다. 실험결과 본 연구에서 제시된 CFT기둥-RC 무량판 접합 상세의 펀칭강도 및 강성이 RC 무량판 접합부와 동등하거나 이를 상회하는 것을 확인할 수 있었다. CFT기둥-RC 무량판 접합부의 초기 탄성거동에서 펀칭파괴이후 휨철근의 국부 현수작용에 이르기까지의 모델링 방안을 제시하고 본 연구의 실험결과를 기초로 5개의 모델링 변수를 캘리브레이션하였다. 또한 무량판구조의 연쇄붕괴방지 설계에 본 연구의 결과를 응용하는 방안을 사례를 통하여 예시하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권1호통권68호
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• pp.113-121
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• 2004

T-스티프너로 보강한 모멘트 접합부의 실대형 실험이 수행되었다. 극심한 반복하중하에서 접합부의 변형모멘트 저항능력을 높이기 위해서 T-스티프너의 수직 및 수평요소로 보강하였다. 본 연구에서는 모두 5개의 실험체에 대한 실험을 수행하였는데, 접합부를 구성함에 있어서 CFT기둥 (${\boxe}-500{\times}500{\times}12$)과 H형강보 ($H-506{\times}201{\times}11{\times}19$)를 사용하였다. 접합부의 변형능력을 향상시키기 위해 RBS 상세(Dog-bone)와 수평요소 홀(HEH) 상세를 조합했다. 실험결과 RBS와 HEH 상세를 가진 실험체는, VE가 취성파단한 실험체를 제외하면, 모두 우수한 내진성능을 보였다. 또한, 모든 접합부의 최대내력은, 보의 실제의 항복하중을 사용한 값으로 구한 전소성모멘트를 적어도 15%에서 많게는 36%정도로 상회하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권4호통권77호
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• pp.481-490
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• 2005

본 논문은 중력하중의 지배를 받는 CFT기둥-RC 무량판 접합부의 실물대 실험결과를 요약한 것이다. CFT구조는 여러 가지 구조 및 시공상의 장점으로 인하여 국내 건설 현장에서 상대적으로 짧은 시간에 폭넓게 수용되고 있다. 주차장 용도로 주로 사용되는 지하층은 철근콘크리트 무량판으로 시공하여 경제성을 도모하는 것이 국내에서 일반적으로 요구되는 시공관행이다. 그러나 CFT기둥-RC 무량판 접합부의 효율적인 디테일은 아직 국내 외적으로 제시된 바가 없어서 이 분야의 연구가 매우 필요한 실정이다. 현장 시공시 경제성을 극대화할 수 있는 몇 가지 전략을 기초로 해서, 여러 가지 접합 상세를 제안하였고 실험을 통하여 검증하였다. 실험결과 본 연구에서 제시된 CFT기둥-RC 무량판 접합 상세의 펀칭강도 및 강성이 RC 무량판 접합부와 동등하거나 이를 상회하는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제28권1호
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• pp.23-34
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• 2016

콘크리트 충전강관 기둥은 강관의 구속효과에 의해 콘크리트의 압축내력 상승과, 콘크리트에 의한 강관의 국부좌굴 보강효과에 의해 부재내력이 상승하고 뛰어난 변형성능을 발휘한다. 하지만, 기둥단면이 커질 경우 합성효과를 발휘하기 위하여 스터드 볼트나 후 시공 앵커 볼트를 사용해야 하는 시공상의 문제점이 발생된다. 이를 극복함과 동시에 합성효과를 증대시키기 위한 방안으로 내부에 리브가 설치된 용접조립 기둥이 소개되었다. 내부 리브는 콘크리트와 맞물려 있어 리브의 변형은 콘크리트의 균열을 촉진시키는 역할을 동반하게 된다. 이러한 잠재적인 문제에 대한 해결책은 강관 리브의 변형에 저항할 수 있도록 콘크리트 인성을 증가시킬 수 있는 방안이 필요하다. 언급된 두 가지의 문제점이 효과적으로 해결될 경우 용접조립 각형강관 기둥은 내화성능 확보가 가능하다고 판단된다. 본 연구에서는 해결방안으로 내부 콘크리트를 강섬유와 혼입하여 기둥 자체의 연성과 인성을 증대시키는 것에 중점을 맞추고 있다. 내화성능 평가를 위한 시험체는 총 8개 로 하중비에 따른 재하가열 실험을 실시하고 화재 전후 거동과 열 변형 능력을 주요변수별로 분석하였다. 실험결과와 선행연구 비교를 통해 열 전달과 열응력 해석 모델의 신뢰성을 확보하였으며, 강섬유 혼입율에 따른 변수해석을 수행하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제44권3호
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• pp.423-436
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• 2022

This paper proposes an innovative thin-walled square concrete filled steel tubular (CFST) column with an octagonal/circular lining steel tube, in which the outer steel tube and the inner liner are fabricated independently of each other and connected by slot-weld or self-tapping screw connections. Twelve thin-walled square CFST columns were tested under quasi-static loading, considering the parameters of liner type, connection type between the square tube and liner, yield strength of steel tube, and the axial load ratio. The seismic performance of the thin-walled square CFST columns is effectively improved by the octagonal and circular liners, and all the liner-stiffened specimens showed an excellent ductile behavior with the ultimate draft ratios being much larger than 1/50 and the ductility coefficients being generally higher than 4.0. The energy dissipation abilities of the specimens with circular liners and self-tapping screw connections were superior to those with octagonal liner and slot-weld connections. Based on the test results, both the finite element (FE) and simplified theoretical models were established, considering the post-buckling strength of the thin-walled square steel tube and the confinement effect of the liners, and the proposed models well predicted the hysteretic behavior of the liner-stiffened specimens.