• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.429-437
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• 2008

본 논문에서는 비선형 정적해석 및 동적해석을 이용하여 가새골조의 연쇄붕괴 저항능력을 평가하였다. 모두 아홉 개의 서로 다른 가새 형태를 고려하였으며, 모멘트골조의 해석 결과와 비교하였다 비탄성 정적해석 결과에 따르면 현행 기준에 따라 설계된 저층 가새골조는 1층 중앙에 위치한 기둥이 제거될 경우 연쇄붕괴 저항성능 기준을 만족하는 것으로 나타났으나 대부분 취성적인 파괴모드를 나타내었다. 특히 압축가새가 좌굴한 후 인장가새가 인장력을 발휘하기 전에 취약한 층의 기둥이 좌굴하는 것으로 나타냈다. Inverted-V형 가새골조의 경우가 가장 연성도 면에서 우수한 것으로 나타났다. 동적 해석 결과에 따르면 모든 가새골조는 중앙에 위치한 기둥이 제거될 경우 붕괴되지 않으며, 동일한 규모의 모멘트 저항골조에 비해 진동이나 처짐량이 작은 것으로 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제11권5호
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• pp.71-81
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• 2007

합성 교각의 설계에서 요구 내진성능을 만족하기 위한 철근상세 규정이 명확하지 않은 측면이 있다. 합성 교각은 단면치수를 감소시키고 지진하중하에서 기둥의 연성을 개선하기 위해 제안되었다. 이 논문에서는 400mm 직경을 가진 단일 강재를 콘크리트에 매입한 합성기둥 부재를 5기 제작하여 합성기둥의 내진성능을 연구하였다. 진동대 실험과 유사동적 실험이 수행되었는데 근단층지반운동을 고려한 축소모형의 구조적 거동이 평가되었다. 실험 변수는 횡철근의 간격, 주철근의 겹침이음, 매입 강재 단면으로 설정하였다. 진동대 실험에 의해 평가된 변위연성도가 유사동적 실험에 비해 적게 나타났고 한정연성설계, 주철근의 겹침 이음 50%를 가진 부재가 기준 부재에 비해서 낮은 연성도를 보였다. 강재비는 극한강도에 영향을 미치고 겹침이음과 횡철근 비의 감소는 변위능력을 감소시켰다. 합성 교각의 상세에 따른 에너지 소산능력의 차이는 뚜렷하게 나타나지 않았다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제11권5호
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• pp.1-9
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• 2007

본 논문에서는 철근콘크리트 모멘트 골조의 보-기둥 접합부에 대한 비탄성 회전 능력의 성능을 조사한 연구 결과를 하고 있다. 총 91개의 보-기둥 접합부 실험체에 대해 상세히 조사되었으며, 그 중 28개의 실험체는 ACI 318-02의 상세 요구에 기초하여 특수 모멘트 골조 접합부로서 분류되었다. AISC-97 내진 기준에서 철골 모멘트 골조 접합부를 위해 정의된 허용기준이 분류된 철근콘크리트 모멘트 골조의 접합부에 대해 평가하기 위해서 사용되었다. 특수 모멘트 골조 접합부에 대한 설계 상세를 만족하는 28개의 실험체 중 27개의 특수 모멘트 골조 접합부가 충분한 강도를 가지고 있었으며, 급격한 강도 감소 없이 0.03 rad.의 소성 회전에 대해 연성 거동을 발휘할 수 있음을 보여 주었다. 접합부의 전단 강도, 기둥과 보에 대한 휨 강도 비율, 접합부내에서의 횡방향 철근비 등에 대한 제한이 보-기둥 접합부의 만족스런 내진 성능을 보여주는데 중요한 역할을 하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.493-501
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• 2007

최근, 국내에서는 물량절감과 경제성 확보를 목적으로 변단면 부재의 적용이 활발히 이루어지고 있으나 재료비선형을 이용한 설계방법으로는 취성파괴의 문제점에 대한 명확한 해결책을 제시하지 못하고 있으며, 변단면 부재의 초기변형, 폭두께비, 웨브 스티프너, 횡지지 거리등에 관한 연구가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기존에 연구된 이론식과 재료 및 기하 비선형 해석으로 신뢰성이 입증된 범용 유한요소 해석 프로그램인 ANSYS 9.0을 이용하여 춤이 큰 변단면 H형 보의 해석 모델을 완성하고 실험결과를 바탕으로 판-폭두께비와 비지지거리를 주요변수로 좌굴 및 극한내력을 평가하여, 웨브의 판폭두께비가 클 경우 좌굴내력이 감소하며, 횡 비지지 거리를 짧게 할 경우 연성능력을 향상시킬수 있음을 확인 하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제78권3호
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• pp.231-253
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• 2021

Pure bending loading conditions are not frequently occurred in practical engineering, but the flexural researches are important since it's the basis of mechanical property researches under complex loading. Hence, the objective of this paper is to investigate the flexural behavior of concrete-filled rectangular steel tube (CFRT) through combined experimental and numerical studies. Flexural tests were conducted to investigate the mechanical performance of CFRT under bending. The load vs. deflection curves during the loading process was analyzed in detail. All the specimens behaved in a very ductile manner. Besides, based on the experimental result, the composite action between the steel tube and core concrete was studies and examined. Furthermore, the feasibility and accuracy of the numerical method was verified by comparing the computed results with experimental observations. The full curves analysis on the moment vs. curvature curves was further conducted, where the development of the stress and strain redistribution in the steel tube and core concrete was clarified comprehensively. It should be noted that there existed bond slip between the core concrete and steel tube during the loading process. And then, an extensive parametric study, including the steel strength, concrete strength, steel ratio and aspect ratio, was performed. Finally, design formula to calculate the ultimate moment and flexural stiffness of CFRTs were presented. The predicted results showed satisfactory agreement with the experimental and FE results. Additionally, the difference between the experimental/FE and predicted results using the related design codes were illustrated.

• Steel and Composite Structures
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• 제42권4호
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• pp.539-552
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• 2022

Concentrically braced frames (CBFs) possess high stiffness and strength against lateral loads; however, they suffer from low energy absorption capacity against seismic loads due to the susceptibility of CBF diagonal elements to bucking under compression loading. To address this problem, in this study, an innovative damper was proposed and investigated experimentally and numerically. The proposed damper comprises main plates and includes a flange plate angled at θ and a trapezius-shaped web plate surrounded by the plate at the top and bottom sections. To investigate the damper behaviour, dampers with θ = 0°, 30°, 45°, 60°, and 90° were evaluated with different flange plate thicknesses of 10, 15, 20, 25 and 30 mm. Dampers with θ = 0° and 90° create rectangular-shaped and I-shaped shear links, respectively. The results indicate that the damper with θ = 30° exhibits better performance in terms of ultimate strength, stiffness, overstrength, and distribution stress over the damper as compared to dampers with other angles. The hysteresis curves of the dampers confirm that the proposed damper acts as a ductile fuse. Furthermore, the web and flange plates contribute to the shear resistance, with the flange carrying approximately 80% and 10% of the shear force for dampers with θ = 30° and 90°, respectively. Moreover, dampers that have a larger flange-plate shear strength than the shear strength of the web exhibit behaviours in linear and nonlinear zones. In addition, the over-strength obtained for the damper was greater than 1.5 (proposed by AISC for shear links). Relevant relationships are determined to predict and design the damper and the elements outside it.

• Earthquakes and Structures
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• 제23권1호
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• pp.23-34
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• 2022

This paper presents experimental studies on reinforced concrete moment resisting frames that have engineered cementitious composite (ECC) in plastic hinge length (PHL) of beam/column members and beam-column joints. A two-story frame structure reduced by a 1:3 scale was further tested through a shake-table (seismic simulator) using multiple levels of simulated earthquake motions. One model conformed to all the ACI-318 requirements for IMRF, whereas the second model used lower-strength concrete in the beam/column members outside PHL. The acceleration time history of the 1994 Northridge earthquake was selected and scaled to multiple levels for shake-table testing. This study reports the observed damage mechanism, lateral strength-displacement capacity curve, and the computed response parameters for each model. The tests verified that nonlinearity remained confined to beam/column ends, i.e., member joint interface. Calculated response modification factors were 11.6 and 9.6 for the code-conforming and concrete strength deficient models. Results show that the RC-ECC frame's performance in design-based and maximum considered earthquakes; without exceeding maximum permissible drift under design-base earthquake motions and not triggering any unstable mode of damage/failure under maximum considered earthquakes. This research also indicates that the introduction of ECC in PHL of the beam/column members' detailing may be relaxed for the IMRF structures.

• Steel and Composite Structures
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• 제46권4호
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• pp.497-512
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• 2023

Using light weight concrete as infill material in conventional cold-formed steel (CFS) shear wall systems can considerably increase their load bearing capacity, ductility, integrity and fire resistance. The compressive strength of the filler concrete is a key factor affecting the structural behaviour of the composite wall systems, and therefore, achieving maximum compressive strength in lightweight concrete while maintaining its lightweight properties is of significant importance. In this study a new type of optimum polystyrene lightweight concrete (OPLC) with high compressive strength is developed for infill material in composite CFS shear wall systems. To study the seismic behaviour of the OPLC-filled CFS shear wall systems, two full scale wall specimens are tested under cyclic loading condition. The effects of OPLC on load-bearing capacity, failure mode, ductility, energy dissipation capacity, and stiffness degradation of the walls are investigated. It is shown that the use of OPLC as infill in CFS shear walls can considerably improve their seismic performance by: (i) preventing the premature buckling of the stud members, and (ii) changing the dominant failure mode from brittle to ductile thanks to the bond-slip behaviour between OPLC and CFS studs. It is also shown that the design equations proposed by EC8 and ACI 318-14 standards overestimate the shear force capacity of OPLC-filled CFS shear wall systems by up to 80%. This shows it is necessary to propose methods with higher efficiency to predict the capacity of these systems for practical applications.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권11호
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• pp.111-123
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• 2010

강관합성 현장타설말뚝은 굴착시 공벽보호를 위해 사용되는 강관케이싱을 구조재로 보고 내부에 콘크리트를 채운 합성말뚝으로서 외부 강관이 내부 콘크리트의 변형을 억제하여 말뚝의 강도를 증가시키고 연성파괴를 유도하는 보강 효과를 발휘한다. 본 연구에서는 강관합성 현장타설말뚝의 현장 적용성을 분석하기 위하여 현장재하시험을 수행하였다. 시험결과 강관 선단부 즉, 강관합성-콘크리트 경계면이 구조적으로 취약하며 휨에 대한 저항력이 작기 때문에 내부 철근망을 설치하여 이 부분을 보강할 필요가 있었다. 또한 강관합성-콘크리트 경계면이 휨모멘트의 영향을 받지 않는 충분히 갚은 깊이에 위치하고 주변지반의 구속효과가 발휘되는 경우에는 강관합성 현장타설말뚝의 하부 콘크리트 재료에 대한 허용강도가 증가하므로 강관합성 현장타설말뚝의 설계하중을 증가시켜 경제적인 설계가 기능해질 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5A호
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• pp.873-880
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• 2006

본 논문에서는 기존의 수평전단 설계식을 적용하여 프리캐스트 바닥판 PSC 합성거더 교량을 설계, 제작하였다. 피로하중에 대한 바닥판과 거더 그리고 전단연결부의 내구성과 거동특성을 평가하기 위하여 피로실험을 수행하였다. 실험결과 200만회 반복하중을 재하한 후 바닥판과 거더의 균열 및 잔류처짐은 발생하지 않았으며, 휨강성의 감소없이 선형거동을 나타냈다. 그리고 전단연결부의 손상은 나타나지 않았다. 또한 정적실험을 수행하여 연결부의 거동과 설계식의 적용성을 평가하고, 극한하중 상태에서의 구조적 성능과 정적강도 등을 평가하였다. 프리캐스트 바닥판 PSC 합성거더 교량은 사용하중상태에서 균열에 대해 2.08의 안전율을 나타냈으며, 파괴 시 충분한 극한내력과 연성거동을 나타냈다. 수평전단 설계식을 프리캐스트 바닥판 PSC 합성거더 교량의 수평전단 설계에 적용할 경우 사용성 및 구조적 안전성에 문제가 없는 경제적이고 신속한 형태의 교량을 시공할 수 있을 것으로 판단된다.