• Steel and Composite Structures
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• 제14권2호
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• pp.191-204
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• 2013

A hybrid double skin concrete filled (HDSCF) circular steel tube column is proposed in this study. The yield strength of the outer steel tube is larger than 690MPa and the inner tube has less strength. In order to achieve efficiency with the high strength outer tube, a feasibility study on reducing the thickness of the tube below the specified design codes for CFTs was conducted based on an experimental approach. The experiment also took variables such as thickness of the inner tube, hollow ratio, and strength of concrete into consideration to investigate the behavior of the HDSCF column. In order to estimate the applicability of design equations for CFTs to the HDSCF column, test results from CFT and HDSCF columns with design codes were compared. It was found that the axial compressive performance of the proposed HDSCF column is equivalent to that of the conventional CFT member irrespective of design variables. Furthermore, the design equation for a circular CFT given by EC4 is applicable to estimate the ultimate strength of the HDSCF circular steel tube column.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제62권4호
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• pp.417-430
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• 2017

Ultra high performance concrete (UHPC) has aroused interest around the world owing to superior mechanical and durability properties over conventional concrete. However, the application of UHPC in practice poses difficulties due to its inherent brittleness. UHPC filled in steel tube columns (UHPC-FSTCs) are capable of restricting the brittle failure of non-reinforced UHPC columns and forming a high performance member with enhancement of strength and ductility. Currently, research on UHPC-FSTCs remains very limited and there is relatively little information about the mechanical behavior of these columns. Therefore, this study presents a review of past experimental studies to have a deeper insight into the compressive behavior of UHPC-FSTCs under axial loading on entire section and on concrete core. Based on the test results obtained from Schneider (2006) and Xiong (2012), an analysis was conducted to investigate the influence of the confinement index (${\xi}$) and diameter to steel tube thickness ratio (D/t) on the strength and the ductility in short circular UHPC-FSTCs. Furthermore, the appropriateness of current design codes including EC4, AISC, AIJ and previous analytical models for estimating the ultimate loads of composite columns was also examined by the comparison between the predictions and the test results. Finally, simplified formulae for predicting the ultimate loads in two types of loading pattern were proposed and verified.

• Steel and Composite Structures
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• 제7권4호
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• pp.303-320
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• 2007

The objective of this study is to clarify the structural features of members consisting of connection, as a series of the previous study on the CFT column-to-beam tensile connection with combined cross diaphragm. This connection has the merits that the stress is distributed evenly on the beam flange and the diaphragm and the stress concentration is reduced, by improving the stress transfer route and restraining abrupt deformation of diaphragm. The finite element analysis was performed to find out the stress transfer through sleeve which is an important member of the connection with combined cross diaphragm. The length and thickness of sleeve were used as variables for the analysis. As the analysis results, the length and thickness of sleeve didn't influence on the capacity of the connection and played a role of a medium to transfer the stress from the diaphragm to the filled concrete. It is proposed that the appropriate length of sleeve be the same value as the diameter of sleeve and the appropriate ratio of sleeve diameter to sleeve thickness be 20. Two equations for evaluation of the load-carrying capacity of the connection were also proposed through the modification of the evaluation equation suggested in the previous study.

• Steel and Composite Structures
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• 제32권4호
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• pp.521-536
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• 2019

The mechanical response of concrete-filled steel tubular (CFST) columns subjected to pure compression or uniaxial bending was studied in depth over the last decades. However, the available research results on CFST columns under biaxial bending are still scarce and the lack of experimental tests for this loading situation is evident. At the same time, the design provisions in Eurocode 4 Part 1.1 for verifying the stability of CFST columns under biaxial bending make use of a simplistic interaction curve, which needs to be revised. This paper presents the outcome of a numerical investigation on slender CFST columns subjected to biaxial bending. Eccentricities differing in minor and major axis, as well as varying end moment ratios are considered in the numerical model. A parametric study is conducted for assessing the current design guidelines of EN1994-1-1. Different aspect ratios, member slenderness, reinforcement ratios and load eccentricities are studied, covering both constant and variable bending moment distribution. The numerical results are subsequently compared to the design provisions of EN1994-1- 1, showing that the current interaction equation results overly conservative. An alternative interaction equation is developed by the authors, leading to a more accurate yet conservative proposal.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.317-326
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• 2011

최근 CFT(Concrete Filled Steel Tube) 부재는 뛰어난 구조성능으로 인하여 그 사용범위가 확대되고 있다. 본 연구에서는 축력과 반복수평력을 받는 콘크리트 충전 내진 각형강관 기둥의 연성을 평가하는 실험을 수행하였다. 내진 각형강관은 SN400B 후판재를 냉간 프레스 성형하여 2개의 ㄷ자로 절곡한 후 기둥 폭의 중앙에서 2-seam 용접하는 방식으로 제작하였다. 강관의 폭두께비, 축력비, 가력방법을 변수로 총 8개의 실험체를 제작하여 실험을 수행하였고, 축하중과 반복수평력을 가력하기 위하여 2대의 액츄에이터가 사용되었다. 실험결과를 통해 기둥의 휨내력, 변형능력 및 에너지소산능력을 평가하였으며, 반복수평력에 대한 기둥의 연성거동 또한 평가되었다.

• Composites Research
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• 제21권3호
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• pp.24-30
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• 2008

건설분야에서 사용하고 있는 건설재료인 콘크리트는 대부분 외기에 직접 노출되어 있기 때문에 유해환경으로부터 열화되어 내구성이 저하될 수 있다. 특히, 교량의 교각 및 말뚝과 같은 부재들은 수분의 침투, 동결융해 등의 영향으로 내구성의 감소정도가 심각할 수 있다. 최근 이러한 문제점을 보완하고 효율적인 부재를 제작하기 위해 토목분야에서는 CFFT(Concrete Filled FRP Tube)가 제안되어 연구되고 있다. CFFT는 효율적으로 콘크리트를 구속하여 압축성능을 향상시키고, 화학적 저항성이 우수한 FRP가 외부에 노출되어 반영구적으로 사용될 수 있으며, 연성, 에너지 흡수능력 등을 향상시키는 것으로 평가되고 있다. 그러나 CFFT에 대한 설계규준이 마련되어 있지 않고, FRP-콘크리트 합성부재에 대한 구조거동이 불확실하여 현장에 적용하기 위해서는 다양한 연구가 선행되어야 한다. 이 연구에서는 CFFT에 대한 압축실험을 통해 구조적 거동을 조사하였으며, 실험결과와 기존 연구결과를 비교 분석하여 극한압축강도 및 변형률을 예측할 수 있는 식을 제안하였다. 또한, CFFT의 압축실험에서 고려되어야 할 사항들에 대해 간략히 설명하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제13권3호
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• pp.259-275
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• 2012

Concrete filled steel tubular (CFST) member has been widely used in the construction of high-rise buildings for its high axial bearing capacity. It can also be applied on long-span structures such as spatial structures or bridges not only for its high bearing capacity but also for its construction convenience. Concrete casting effect of CFST member is considered in the study of its bearing capacity in this paper. Firstly, in order to authenticate the applicability of constitutive relationship and yield criterion of steel and concrete based on FEM, two ANSYS models are built to simulate and compared with other's test. Secondly, in order to find the huge difference in bearing capacity due to different construction processes, two full-size CFST models are studied when they are horizontally cast and axially compressed. Finally, the effects of slenderness ratio (L/D) and confining parameter (D/t) of CFST members are studied to reveal the intrinsic links between bearing capacity and slenderness ratio or confining parameter.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.85-94
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• 2006

지진지역의 교량교각에 대한 설계에서 요구연성도는 가장 중요한 요소이다. 철근콘크리트 교각의 내진성능 향상을 위해서 강관으로 교각을 감싸거나 후프철근과 같은 횡방향 철근을 이용하여 교각을 구속함으로써 교각의 연성도를 증가시키는 방안이 필요하다. 강재 매입형 교각을 이용하는 것은 RC 교각 내진성능을 향상시키는 유용한 방법중의 하나이다. 이 논문에서는 강재 매입형 합성교각의 내진성능을 평가하기 위하여 단일강재와 복수강재가 매입된 합성교각에 대하여 준정적 실험을 수행하였다. H형강이 매입된 실험체와 부분 충진된 원형강관이 매입된 단면으로 구성되어 총 8기의 실험체를 제작하였다. 실험변수는 심부구속 철근비, 매입 강재의 종류와 양으로서 이에 대한 변위연성도를 분석하였다. 실험결과 강재매입으로 인하여 교각의 변형능력이 증가하였으며 특히 원형강관이 매입된 교각의 변위연성도와 횡방향 강도가 가장 크게 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권4호
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• pp.175-184
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• 2011

구조용 형강을 사용하는 격자형 합성바닥판은 비교적 신속한 시공과 보수시 교통통제를 최소화할 수 있는 장점으로 인해 1930년대 이후 현재까지 다양한 단면상세가 연구개발 되고 있다. 강형의 상부 일부만 콘크리트와 합성된 형태를 취하는 격자형 합성바닥판은 강형이 완전히 매입되는 형태에 비해 자중이 작고 공장에서 프리캐스트 제작이 가능하여 원거리의 현장이나 산악지역과 같이 건설조건이 열악한 경우에도 적용이 가능한 구조이다. 본 연구에서는 형강이 노출된 격자형 강합성 바닥판을 각종 기반시설물의 수평지지구조에 적용하고자 형강과 콘크리트의 합성을 위한 전단연결부의 형식과 격자형 구조에서 형강을 서로 연결하는 가로막대의 간격, 상부 콘크리트 슬래브의 두께 등을 변수로 휨실험을 하였고, 휨성능 및 합성거동을 비교 평가하였다. 이를 통해 설계변수 변화에 따른 구조거동의 변화를 비교 검토할 수 있었고, 적절한 전단연결방식 및 단면제원에 대한 기본자료를 얻을 수 있었다.

• Composites Research
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• 제23권4호
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• pp.44-51
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• 2010

최근 토목분야에서 철근콘크리트 압축재에 발생하고 있는 부식, 중성화 등의 문제점을 해결하기 위해 섬유강화복합재로 외부를 보강한 합성부재가 개발되어 적용되고 있다. 이러한 합성부재는 외부를 섬유강화플라스틱으로 보강하고 있어 부재 전체의 구조적 성능을 향상시킬 뿐만 아니라 내화학성이 우수하여 기존 콘크리트 부재와 비교할 때 내구성이 향상된다. 그러나 복합재로 외부를 보강한 콘크리트 합성부재에 대한 기존 연구자료들은 구조적 거동해석에서 큰 차이가 없이 유사한 결과를 보여주었으나 그 결과가 부재의 단면구성과 크게 관계되기 때문에 이 연구에 직접적으로 적용하는데는 어려움이 있고, 또한 설계기준으로 적용하기에는 여전히 미흡한 실정이다. 이 연구에서는 RCFFT 부재의 설계규준 마련을 위한 기초자료를 확보하기 위해 압축 및 준정적 휨실험을 수행하여 구조적 거동을 조사하였고, 압축강도를 추정할 수 있는 근사식을 제안하였으며, 휨강성을 예측할 수 있도록 하였다.