• Steel and Composite Structures
• /
• 제23권1호
• /
• pp.115-130
• /
• 2017

A new type of moment-resisting bolted connection was developed for use in composite steel- concrete construction to connect composite open section steel beams to concrete filled steel square tubular columns. The connection was made possible using anchored blind bolts along with two through bolts. It was designed to act compositely with the in-situ reinforced concrete slab to achieve an enhanced stiffness and strength. The developed connection was incorporated in the design of a medium rise (five storey) commercial building which was located in low to medium seismicity regions. The lateral load resisting system for the design building consisted of moment resisting frames in two directions. A major full scale test on a sub-assembly of a perimeter moment-resisting frame of the model building was conducted to study the system behaviour incorporating the proposed connection. The behaviour of the proposed connection and its interaction with the floor slab under cyclic loading representing the earthquake events with return periods of 500 years and 2500 years was investigated. The proposed connection was categorized as semi rigid for unbraced frames based on the classification method presented in Eurocode 3. Furthermore, the proposed connection, composite with the floor slab, successfully provided adequate lateral load resistance for the model building.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제5권6호
• /
• pp.459-484
• /
• 2005

In recent years, the use of steel tube confined concrete (STCC) columns has been the interests of many structural engineers. The present study is an attempt to study the monotonic and cyclic behaviours of STCC columns. For the monotonic behaviours, a series of tests on STCC stub columns (twenty one), and beam-columns (twenty) were carried out. The main parameters varied in the tests are: (1) column section types, circular and square; (2) tube diameter (or width) to thickness ratio, from 40 to 162, and (3) load eccentricity ratio (e/r), from 0 to 0.5. For the cyclic behaviours, the test parameters included the sectional types and the axial load level (n). Twelve STCC column specimens, including 6 specimens with circular sections and 6 specimens with square sections were tested under constant axial load and cyclically increasing flexural loading. Comparisons are made with predicted column strengths and flexural stiffness using the existing codes. It was found that STCC columns exhibit very high levels of energy dissipation and ductility, particularly when subjected to high axial loads. Generally, the energy dissipation ability of the columns with circular sections was much higher than those of the specimens with square sections. Comparisons are made with predicted column strengths and flexural stiffness using the existing codes such as AIJ-1997, AISCLRFD- 1994, BS5400-1979 and EC4-1994.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제38권6호
• /
• pp.637-656
• /
• 2021

The component-based method is widely used to analyze the initial stiffness of joint in steel structures. In this study, an analytical component model for determining the column face stiffness of square or rectangular hollow section (SHS/RHS) subjected to tension was established, focusing on endplate connections. Equations for calculating the stiffness of the SHS/RHS column face in bending were derived through regression analysis using numerical results obtained from a finite element model database. Because the presence of bolt holes decreased the bending stiffness of the column face, this effect was calculated using a novel plate-spring-based model through numerical analysis. The developed component model was first applied to predict the bending stiffness of the SHS column face determined through tests. Furthermore, this model was incorporated into the component-based method with other effective components, e.g., bolts under tension, to determine the tensile stiffness of the T-stub connections, which connects the SHS column, and the initial rotational stiffness of the joints. A comparison between the model predictions, test data, and numerical results confirms that the proposed model shows satisfactory accuracy in evaluating the bending stiffness of SHS column faces.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제42권1호
• /
• pp.49-57
• /
• 2022

This paper presents a study on the behavior of a bolted T-stub to square tube connection using Thread-fixed One-side Bolts (TOBs) through tests and numerical simulations. It outlines a research work of four connections with focus on the failure modes and strengths of the connection under tensile load. It was observed that the thread anchor failure caused by shear failure of hole threads controlled the final failure of the connection in the tests. Meanwhile, the out-of-plane deformation of tube wall resulted in the contact separation between hole threads and bolt threads, which in turn reduced the shear strength of hole threads. Finite element models (FEMs) allowing for the configuration details of the TOBs fixed connection are then developed and compared with the test results. Subsequently, the failure mechanism of hole threads and stress distribution of each component are analyzed based on FEM results. It was concluded that the ultimate strength of connection was not only concerned with the shear strength of hole threads, but also was influenced by the plastic out-of-plane deformation of tube wall. These studies lay a foundation for the establishment of suitable design methods of this type of connection.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제25권3호
• /
• pp.289-297
• /
• 2013

본 연구에서는 건축구조용 고성능강(HSA800)을 사용한 조립 용접H형강 기둥의 국부좌굴 거동과 현행 판폭두께비에 대한 설계기준의 제한값 검토를 위하여 다양한 판폭두께비를 변수로 하는 일축 압축실험 연구를 수행하였다. 또한, 실험체에 대한 유한요소해석 수행 결과를 실험연구의 결과와 비교 검증 하였으며 검증된 해석모델을 이용하여 실험연구에서 다루지 못한 다양한 판폭두께비에 대한 변수연구를 수행하였고 그 결과를 토대로 현행 설계기준의 적용성에 대해 검토하였다. 연구결과, 본 연구에서 사용한 유한요소해석 모델이 실험결과를 5.3% 오차 범위 내에서 실험결과를 비교적 합리적으로 예측하였으며, HSA800급 고성능강을 사용한 단주의 해석연구를 통한 국부좌굴 거동은 적용하는 초기결함(Initial Imperfection)값의 크기에 따라 민감하게 거동하는 것을 확인하였다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제12권1호
• /
• pp.31-51
• /
• 2012

Local buckling can be ignored for hot-rolled ordinary strength steel equal angle compression members, because the width-to-thickness ratios of the leg don't exceed the limit value. With the development of steel structures, Q420 high strength steel angles with the nominal yield strength of 420 MPa have begun to be widely used in China. Because of the high strength, the limit value of the width-to-thickness ratio becomes smaller than that of ordinary steel strength, which causes that the width-to-thickness ratios of some hot-rolled steel angle sections exceed the limit value. Consequently, local buckling must be considered for 420 MPa steel equal angles under axial compression. The existing research on the local buckling of high strength steel members under axial compression is briefly summarized, and it shows that there is lack of study on the local buckling of high strength steel equal angles under axial compression. Aiming at the local buckling of high strength steel angles, this paper conducts an axial compression experiment of 420MPa high strength steel equal angles, including 15 stub columns. The test results are compared with the corresponding design methods in ANSI/AISC 360-05 and Eurocode 3. Then a finite element model is developed to analyze the local buckling behavior of high strength steel equal angles under axial compression, and validated by the test results. Following the validation, a finite element parametric study is conducted to study the influences of a range of parameters, and the analysis results are compared with the design strengths by ANSI/AISC 360-05 and Eurocode 3.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제24권6호
• /
• pp.735-742
• /
• 2012

본 연구에서는 세장판으로 구성된 중공강관(SHS)기둥에 CFRP쉬트로 보강하여 중심축하중 실험을 수행하였다. 총 6개의 실험체를 제작하였으며, 실험변수는 판폭두께비, 보강유무이다. 실험결과 사각단면의 두면은 안쪽으로 국부좌굴이 발생하였으며, 나머지 두 면은 바깥쪽으로 국부좌굴이 발생하였다. CFRP쉬트의 보강을 통해 최대 33%의 내력상승효과를 얻었으며, 초기강성과 연성능력을 비교하였다. 끝으로, 압축극한 내력을 산정식을 제안하여 실험값과 비교하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제27권1호
• /
• pp.13-22
• /
• 2015

본 연구에서는 콘크리트 내에 강섬유를 혼입하여 기둥자체의 인성력을 확대시키는 방안을 구조실험을 통해 분석하고자 한다. 내부 앵커형 용접조립 각형 기둥에 강섬유 보강 콘크리트를 충전하여 구조 거동을 고찰하였다. 강섬유 혼입량과 가력조건을 변수로 하여 총 10개의 단주를 제작하여 단조재하 실험을 수행하였다. 그 결과 휨 모멘트력이 발생될 때 강섬유 콘크리트는 특유의 성질인 균열 후 인장강도가 발현되어 내력 및 거동에 유리하게 작용되는 것으로 보인다. 미소 분량의 강섬유 혼입으로 축력과 휨내력이 향상 가능한 것은 매우 합리적인 단면설계가 가능하며 이를 적극적으로 설계에 반영될 필요가 있다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제23권3호
• /
• pp.377-384
• /
• 2011

최근에 국내의 건설현장에서는 공기단축과 시공성 향상을 위하여 구조분야에서 다양한 공법이 개발되고 있으며 HRC 공법도 그중 하나로서 주차장이나 사무소 건물에 적용이 가능하다. 이 공법은 구조적 효율성을 높이기 위하여 보의 중간에 겔버 조인트를 도입하고 있으며, 핀 접합부에는 공장에서 제작되는 HRC 복합보 내부에 스터드 볼트가 용접된 연결플레이트를 삽입하여 현장에서 철골보와 볼트접합이 가능하도록 하였다. 이 연구에서는 철골보와의 핀접합을 위해 HRC 복합보의 내부에 삽입된 연결플레이트와 콘크리트와의 일체성 확보를 검증하기 위하여 6개의 실험체에 대하여 연결플레이트의 길이와 높이, 플레이트에 용접되는 스터드 볼트의 수를 변수로 하여 실험을 실시하였다. 실험결과는 처짐과 철근의 변형도에 대하여 현행규준에 따라 비교하였다. 실험결과 주어진 하중의 범위 내에서 스터드 볼트가 용접된 연결플레이트와 철근콘크리트보는 일체성을 확보하고 있는 것으로 조사되었다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제26권5호
• /
• pp.473-483
• /
• 2014

건축구조기준에 따라 HSA800 강재의 합성기둥 적용시에는 실험 또는 해석적 방법을 통하여 적용의 타당성을 검증해야 한다. 이에 본 연구에서는 합성기둥으로 주로 사용되는 H형강 매입형, 각형강관 및 원형강관 충전형 합성기둥 단면을 대상으로 HSA800 강재를 적용한 단주압축실험을 실시하고, 이를 통하여 축방향 내력 및 건축구조기준의 합성기둥 설계압축강도 설계식 적용의 타당성을 평가하였다. 실험결과 매입형 합성기둥의 경우 HSA800 강재의 설계기준항복강도를 저감없이 사용하기 위해서는 건축구조기준의 설계압축강도 산정식의 조정이 필요한 것으로 나타났으며, 이를 위해 띠철근 간격 조정 및 콘크리트의 유효단면적 사용을 제안하였다. 충전형 합성기둥의 경우에는 각형, 원형충전강관 기둥 모두 별도의 강도 저감이나 설계압축강도 산정식의 조정 없이 사용이 가능할 것으로 판단된다.