• Steel and Composite Structures
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• 제22권1호
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• pp.63-77
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• 2016

Top-down construction is a construction technique in which pit excavation and structure construction are conducted simultaneously. Reducing construction time and minimizing noise and vibration which affect neighboring structures, the technique is widely employed in constructing downtown structures. While H-steel columns have been commonly used as core columns, concrete filled steel tube (CFT) columns are at the center of attention because the latter have less axial directionality and greater cross-sectional efficiency than the former. When compared with circular CFT columns, square CFT columns are more easily connected to the floor structure and the area of percussion rotary drilling (PRD) is smaller. For this reason, square CFT columns are used as core columns of concrete encased and filled square (CET) columns in underground floors. However, studies on the structural behavior and concrete stress transfer of CET columns have not been conducted. Since concrete is cast according to construction sequence, checking the stress of concrete inside the core columns and the stress of covering concrete is essential. This paper presents the results of structural tests and analyses conducted to evaluate the usability and safety of CET columns in top-down construction where CFT columns are used as core columns. Parameters in the tests are loading condition, concrete strength and covering depth. The compressive load capacity and failure behavior of specimens are evaluated. In addition, 2 cases of field application of CET columns in underground floors are analyzed.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권5호
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• pp.353-359
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• 2017

본 연구는 콘크리트 충전 강관을 터널의 강지보재로 활용하기 위한 것으로서, 콘크리트 충전강관 부재가 콘크리트 내에 매립되어 합성부재로 거동하는 경우에 대한 부재의 강도와 거동특성을 실험적으로 평가하였다. 이를 위하여 두 종류의 강관과 강관 내부를 일반콘크리트와 기포콘크리트로 충전한 경우, 콘크리트 슬래브에 철근으로 보강한 경우를 대상으로 총 6개의 보 시험체를 제작하였으며 정적 휨시험을 수행하였다. 그 결과, 일반콘크리트로 충전한 강관이 기포콘크리트로 충전한 것보다 더 높은 강도를 나타내었다. 그러나 강관 주변을 철근으로 보강한 경우 휨강도는 충전콘크리트의 종류보다 철근량의 영향이 더 큰 것으로 나타났다.

• Steel and Composite Structures
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• 제52권4호
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• pp.475-485
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• 2024

The mechanical behavior of the steel tube encased high-strength concrete (STHC) composite walls under constant axial load and cyclically increasing lateral load was studied. Conclusions are drawn based on experimental observations, grey evolutionary algorithm and finite element (FE) simulations. The use of steel tube wall panels improved the load capacity and ductility of the specimens. STHC composite walls withstand more load cycles and show more stable hysteresis performance than conventional high strength concrete (HSC) walls. After the maximum load, the bearing capacity of the STHC composite wall was gradually reduced, and the wall did not collapse under the influence of the steel pipe. For analysis of the bending capacity of STHC composite walls based on artificial intelligence tools, an analysis model is proposed that takes into account the limiting effect of steel pipes. The results of this model agree well with the test results, indicating that the model can be used to predict the bearing capacity of STHC composite walls. Based on a reasonable material constitutive model and the limiting effect of steel pipes, a finite element model of the STHC composite wall was created. The finite elements agree well with the experimental results in terms of hysteresis curve, load-deformation curve and peak load.

• Advances in concrete construction
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• 제12권5호
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• pp.399-409
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• 2021

The existing method to improve the coordination performance of the inner and outer parts of concrete-encased concrete-filled steel tube (CFST) composite columns by increasing the volume-stirrup ratio causes difficulties in construction due to over-dense stirrups. Thus, this paper proposes an open polygonal composite stirrup with high strength and high ductility CRB600H reinforced rebar, and seventeen specimens were constructed, and their axial compressive performance was tested. The main parameters considered were the volume-stirrup ratio, the steel tube size, the stirrup type and the stirrup strength. The test results indicated: For the specimens restrained by open octagonal composite stirrups, compared with the specimen of 0.5% volume-stirrup ratio, the compressive bearing capacity increased by 14.6%, 15.7% and 21.5% for volume-stirrup ratio of 0.73%, 1.07% and 1.61%, respectively. For the specimens restrained by open composite rectangle stirrups, compared with the specimen of 0.79% volume-stirrup ratio, the compressive bearing capacity increased by 7.5%, 6.1%, and -1.4% for volume-stirrup ratio of 1.12%, 1.58% and 2.24%, respectively. The restraint ability and the bearing capacity of the octagonal composite stirrup are better than other stirrup types. The specimens equipped with open polygonal composite stirrup not only had a higher ductility than those with the traditional closed-loop stirrup, but they also had a higher axial bearing capacity than those with an HPB300 strength grades stirrup. Therefore, the open composite stirrup can be used in practical engineering. A new calculation method was proposed based on the stress-strain models for confined concrete under different restrain conditions, and the predicted value was close to the experimental value.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권1호
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• pp.55-68
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• 2014

본 논문에서는 콘크리트충전 각형강관에 구조용 피복콘크리트를 적용한 합성기둥 접합부의 내진 성능을 평가하였다. 이를 위하여 두 개의 강재 보와 두 개의 프리캐스트 콘크리트 보에 대한 접합부 실험체를 제작하고 반복주기하중실험을 실시하였다. 2/3 축소모델인 기둥 단면은 670mm이고 보춤은 강재보의 경우 488mm, 588mm, PC보의 경우 700mm이다. 강재 보는 보의 춤을 실험 변수로 하였으며 PC보는 보의 휨철근비를 실험 변수로 하였다. 프리캐스트 콘크리트 보의 상부 휨철근비는 1.1%, 1.5%이다. 플랜지는 연속강판을 사용하여 강관과 연결하였으며 휨철근의 정착 및 이음을 위해서는 커플러를 적용한 특수 상세가 사용되었다. 실험결과, 하나의 강재보 실험체를 제외한 모든 실험체는 특수모멘트골조 기준인 4% 이상의 회전각을 발휘하였다. 특히 PC보 실험체는 강도와 변형능력, 에너지 소산에 있어서 우수한 성능을 보였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 1995년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.210-214
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• 1995

Research on concrete-filled steel columns has been conducted. It is also well known that the load and deformation capacity of concrete-filled steel columns are considerable larger than those of widely used reinforced concrete columns and steel encased concrete columns because the concrete core in the steel is confined laterally by the steel. But, most of these works focused on columns with strength enhancement by the confinement effect, so that no local buckling prevented by the concrete. columns because the concrete core in the steel is confined laterally by the steel. But, most of these works focused on columns with strength enhancement by the confinement effect, so that no local buckling prevented by the concrete. This paper, therefore, presents on the stress-strain relation of a concrete filled rectangular steel tube under axial compression. As the results, the axial load verse average axial strain relationship of concrete-filled rectangular steel columns were very stable. The small B/t ratios in concrete-filled rectangular steel columns aren't affected prevention of local buckling but strength enhancement by confinement effect.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권1호
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• pp.31-42
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• 2014

본 연구에서는 콘크리트충전 각형강관에 구조용 피복콘크리트를 적용한 합성기둥에 대하여 연구하였다. 1/3~1/2 축소모델의 편심 압축실험체 4개와 중심압축실험체 1개를 제작하여 압축실험을 수행하였다. 실험 변수는 피복콘크리트의 강섬유 첨가여부, 편심거리, 기둥 길이, 그리고 횡보강 상세이다. 일부 실험체에서 최대강도 도달 후 피복콘크리트의 탈락으로 인한 강도저하가 발생하였으나 모든 실험체는 현행 설계기준(KBC 2009)에 의한 휨 압축 강도 및 공칭 압축강도를 초과하는 하중재하능력을 보였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.43-52
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• 2015

구조물의 기둥은 층에 따라 받는 내력이 상이함에도 시공의 오차를 줄이고 구조설계의 편의를 위해 상부층부터 하부층의 기둥단면은 동일하게 설계되고 있다. 그럼에도 불가피하게 상하부의 기둥의 단면이 상이하는 경우가 발생된다. 예를들어 초고층 구조물 또는 증축 및 보수에 의해 기둥을 보강할 경우이다. 이렇듯. 선 기둥과 후 피복이 되는 기둥을 피복충전형 콘크리트 충전기둥이라 할 때, 가력조건이 다르므로 재하상태를 나뉘어 구조적 안정성을 확인할 필요가 있다. 그럼에도 국내외적으로 가력조건에 따른 합성기둥에 대한 내력과 변형연구는 전무한 상태에 있다. 따라서 본 연구에서는 구조실험을 통해 가력조건 및 콘크리트 강도, 피복두께 변화에 의한 피복충전형 콘크리트 각형 기둥의 내력과 거동을 분석하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2004년도 추계 학술발표회 제16권2호
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• pp.97-100
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• 2004

Steel encased composite columns are widely used due to their excellent structural performance in terms of stiffness, strength, and ductility. However, experimental studies were usually for the columns having higher steel ratio $(3-4\%)$. There are two different design concepts for SRC columns. ACI-318 specifies the design strength of the column using the same concept of reinforced concrete columns. AISC-LRFD specifies the P-M diagram using the concept of steel column. In this paper, SRC columns have the steel ratio of $0.53\%\;and\;1.06\%$. From the test results, ACI-318 specifications showed better evaluation of SRC columns having low steel ratio. H beam and steel tube partially filled with concrete were embedded in concrete. Flexural tests showed considerably high ductility.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권3A호
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• pp.265-275
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• 2010

콘크리트 충전형 합성부재와 콘크리트 피복형 합성부재는 압축하중 상태에서 강재에 의한 콘크리트의 구속효과와 콘크리트에 의한 강재의 국부좌굴에 대한 보강효과를 기대할 수 있는 압축부재이다. 기존의 연구결과를 바탕으로 RC, CFT, CET 압축부재에 대한 응력-변형률 관계와 하중-변위 관계를 철근비와 강재비에 따라 해석하였다. 이후 도출된 해석결과를 실험결과와 비교한 후, 구속효과가 하중과 변위에 미치는 영향을 평가하여 기존의 응력-변형률 관계를 수정하였다. 또한 국외 각국의 설계기준의 설계강도와 비교하여 수정된 응력-변형률 관계 제안식을 검토하였다.