• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.503-514
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• 2011

본 연구에서는 콘크리트채움 U형 합성보와 H형강 기둥 십자형 합성접합부의 내진상세를 제시하고, 2개의 실물대 실험체를 설계/제작하여 강구조내진기준의 표준실험절차에 따라 내진성능을 평가하였다. 주요 실험체 구성요소는 춤 450mm(실험체 A) 및 550mm(실험체 B) U형 강재보, 두께 165mm의 골데크플레이트 위에 타설된 콘크리트 바닥슬래브, U형보의 완전합성작용을 하기 위한 전단스터드, 부모멘트 전달을 위한 4개의 주철근 및 H형강 기둥에 정착을 위한 용접커플러 그리고 접합부 보강을 위한 보강판으로 구성된다. 순수 강재 보-기둥 접합부와 상이한 U형 합성접합부의 독특한 특성을 고려하여, 지진하중 하에서 내진성능에 결정적 영향을 미치는 보-기둥 접합부의 용접부 취성파단, 강판의 국부좌굴, 주철근의 휨좌굴, 콘크리트 압괴 등의 한계상태가 적절히 제어되도록 실험체를 설계하였다. 강구조내진기준의 지진하중 가력프로그램에 따른 실험결과, 설계에서 의도한 바와 같이 여러 한계상태가 적절히 제어되어 실험체 A 및 B는 각각 6% 및 6.8% 라디안에 이르는 매우 뛰어난 층간변형능력을 발휘하였다. 이는 특수모멘트골조에 요구되는 4% 라디안 수준을 충분히 상회하는 만족스런 층간변형능력이다. 특히 접합부 강화전략에 의해 제안된 합성접합부 상세는 설계에서 의도한 것과 같이 소성힌지를 보강단부로서 밀어냄으로서 취약할 수 있는 보-기둥 용접접합부를 효과적으로 보호하였다. 실험체 A의 최종 파괴모드는 6.0% 층간변위에서 발생한 보강단부에 인접한 냉간성형 코너부의 점진적 저사이클피로에 의한 하부플랜지의 파단에 의해 발생하였다. 한편, 실험체 B는 8.0%의 높은 수준의 층간변위에서 발생한 볼트이음부 파단에 의해 내력을 상실하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제21권2호
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• pp.343-356
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• 2016

As the common cast-in-place construction works fails to meet the enormous construction demand under rapid economic growth, the development of prefabricated structure instead becomes increasingly promising in China. For the prefabricated structure, its load carrying connection joint play a key role in maintaining the structural integrity. Therefore, a novel end plate bolt connecting joint between fully prefabricated pre-stressed concrete beam and high-strength reinforcement-confined concrete column was proposed. Under action of low cycle repeated horizontal loadings, comparative tests are conducted on 6 prefabricated pre-stressed intermediate joint specimens and 1 cast-in-place joint specimen to obtain the specimen failure modes, hysteresis curves, skeleton curves, ductility factor, stiffness degradation and energy dissipation capacity and other seismic indicators, and the seismic characteristics of the new-type prefabricated beam-column connecting joint are determined. The test results show that all the specimens for end plate bolt connecting joint between fully prefabricated pre-stressed concrete beam and high-strength reinforcement-confined concrete column have realized the design objectives of strong column weak beam. The hysteretic curves for specimens are good, indicating desirable ductility and energy dissipation capacity and seismic performances, and the research results provide theoretical basis and technical support for the promotion and application of prefabricated assembly frames in the earthquake zone.

• Steel and Composite Structures
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• 제1권1호
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• pp.17-32
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• 2001

The Rosette-joining system is a completely new press-joining method for cold-formed steel structures. One Rosette-joint has a shear capacity equal to that of approximately four screws or rivets. The Rosette thin-walled steel truss system presents a new fully integrated prefabricated alternative to light-weight roof truss structures. The trusses are built up on special industrial production lines from modified top hat sections used as top and bottom chords and channel sections used as webs which are joined together with the Rosette press-joining technique to form a completed structure easy to transport and install. A single web section is used when sufficient but can be strengthened by double-nesting two separate sections or by using two lateral profiles where greater compressive axial forces are met. An individual joint in the truss can be strengthened by introducing a hollow bolt into the joint hole. The bolt gives the connection capacity a boost of approximately 20%. A series of laboratory tests have been carried out in order to verify the Rosette truss system in practice. In addition to compression tests on individual sections of different lengths, tests have also been done on small structural assemblies and on actual full-scale trusses of a span of 10 metres. Design calculations have been performed on selected roof truss geometries based on the test results, FE-analysis and on the Eurocode 3 and U.S.(AISI) design codes.

• Steel and Composite Structures
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• 제52권2호
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• pp.165-182
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• 2024

Grouted sleeve splice (GSS) is an effective type of connection applied in the precast concrete structures as it has the advantages of rapidly assembly and reliable strength. To decrease the weight and cost of vertical rebar connection in precast shear walls, a light-weight sleeve is designed according to the thick-cylinder theory. Mechanical behaviour of the light-weighted GSS is investigated through experimental analysis. Two failure modes, such as rebar fracture failure and rebar pull-out failure, are found. The load-displacement curves exhibit four different stages: elastic stage, yield stage, strengthening stage, and necking stage. The bond strength between the rebar and the grout increases gradually from outer position to inner position of the sleeve, and it reaches the maximum value at the centre of the anchorage length. A finite element model predicting the mechanical properties of the light-weighted GSS is developed based on the Concrete Damage Plasticity (CDP) model and the Brittle Cracking (BC) model. The effect of the rebar anchorage length is significant, while the increase of the thickness of sleeve and the grout strength are not very effective. A model for estimating ultimate load, including factors of inner diameter of sleeves, anchorage length, and rebar diameter, is proposed. The proposed model shows good agreement with various test data.

• Steel and Composite Structures
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• 제18권6호
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• pp.1557-1568
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• 2015

The nonlinear static analysis of structure, which is under the effect of lateral loads and provides the capacity curve of the structure, is defined as a push-over analysis. Ordinarily, by using base shear and the lateral displacement of target point, the capacity curve is obtained. The speed and ease of results interpretation in this method is more than that of the NRHA responses. In this study, the nonlinear static analysis is applied on the semi-rigid steel gabled frames. It should be noted that the members of this structure are analyzed as a prismatic beam-column element in two states of semi-rigid connections and supports. The gabled frame is modeled in the OpenSees software and analyzed based on the displacement control at the target point. The lateral displacement results, calculated in the top level of columns, are reported. Furthermore, responses of the structure are obtained for various support conditions and the rigidity of nodal connections. Ultimately, the effect of semi-rigid connections and supports on the capacity and the performance point of the structure are presented in separated graphs.

• Steel and Composite Structures
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• 제1권1호
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• pp.97-110
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• 2001

Architectural steel structures with visible tension and compression members are becoming more prevalent as a popular form of construction that reflects the nature of the resistance to the applied loads. These members require the use of structural steel pins at their ends to ensure either axial tension or axial compression in the members. Structural pins have been used as a means of connection for centuries and it would appear that their behaviour is relatively well understood. However, the rules for the design of pins vary quite considerably from code to code and this has caused some confusion amongst consulting structural engineers operating internationally. To provide some insight into this problem, a comprehensive testing program has been carried to examine the influence of parameters such as pin diameter, material properties of the pin, thickness of the loading plates, material properties of the loading plates and the distance of the pin to the edge of the loading plates. The modes of failure have been carefully examined. Based on this study, modifications to current design procedures are proposed that properly take into account the different possible modes of failure.

• Steel and Composite Structures
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• 제34권2호
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• pp.227-239
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• 2020

The aim of this study is to obtain the nonlinear and post-buckling responses of relatively thick functionally graded plates with oblique elliptical cutouts using a new semi-analytical approach. To model the oblique elliptical hole in a FGM plate, six plate-elements are used and the connection between these elements is provided by the well-known Penalty method. Therefore, the semi-analytical technique used in this paper is known as the plate assembly technique. In order to take into account for functionality of the material in a perforated plate, the volume fraction of the material constituents follows a simple power law distribution. Since the FGM perforated plates are relatively thick in this research, the structural model is assumed to be the first order shear deformation theory and Von-Karman's assumptions are used to incorporate geometric nonlinearity. The equilibrium equations for FGM plates containing elliptical holes are obtained by the principle of minimum of total potential energy. The obtained nonlinear equilibrium equations are solved numerically using the quadratic extrapolation technique. Various sets of boundary conditions for FGM plates and different cutout sizes and orientations are assumed here and their effects on nonlinear response of plates under compressive loads are examined.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제16권4호
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• pp.796-805
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• 2020

연구목적: I형 강거더의 압축플랜지에 80MPa급의 고강도 콘크리트가 합성된 거더의 극한휨강도 평가를 위하여 정적재하시험을 수행하였다. 연구방법: 본 실험은 전단연결 상세가 다른 2종류의 실험체를 설계 및 제작하여 극한한계상태 도달까지 극한휨거동을 평가하였다. 또 실험 결과와 변형률적합법 결과 비교를 통해 극한강도를 평가하였다. 연구결과: 상대슬립 측정 결과 0.02mm 이내 변위를 확인함으로서 두 실험체가 완전결합을 담보한다는 것을 검증하였다. 따라서 전단상세의 차이는 강성에 큰 영향을 미치지 않으며 완전합성 된다면 극한한계상태까지의 거동에도 차이가 없다. 결론:실험 대상이 되는 거더는 사용하중이 탄성범위 내 있고, 허용처짐에 대한 사용성 요구조건을 충족시킨다. 따라서 케이싱 일부가 균열이 발생하는 수준의 인장력을 받더라도 철근의 역할로 인해 바닥판이 압축 파괴에 먼저 도달한다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.61-71
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• 2010

프리캐스트 콘크리트 골조에서 실물크기의 보-기둥 접합부 실험체 5개를 대상으로 반복가력 실험을 수행하였다. 지진하중을 받는 골조를 대상으로 1개의 일체식 실험체와 4개의 프리캐스트 실험체를 포함하여 5개의 1/2스케일의 내부 보-기둥 접합부를 대상으로 하였다.주요 변수는 보의 구조적 연속성을 확보하기 위한 접합부의 형태와 접합부의 특별한 보강형태(섬유콘크리트와 횡보강근)로 하였다. 실험체는 강기둥-약보 개념에 따라 설계하였다. 보 철근은 접합부에 큰 비탄성 전단력이 작용할 경우 보에 소성힌지가 발생하도록 계획하였다. 접합부의 성능평가는 접합부의 강도, 강성, 에너지 소산능력과 층간변위비로 평가하였다. 실험결과 실험체의 파괴는 보의 소성힌지부에서 파괴되었다. 보-기둥 접합부의 성능은 대체적으로 우수한 것으로 나타났다. 접합부의 강도는 일체식 RC 구조의 비해 1.15배 정도 향상되었다. 층간변위 3.5%때의 강도에서 실험체는 ECC의 인장변형능력과 철골연결재의 항복에 의해 연성거동 하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.575-583
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• 2009

최근 건물이 고층화 됨에 따라 건물의 중량감소와 시공의 효율성 확보를 위해 기존 S, RC, SRC 이외에 새로운 구조시스템이 적용되고 있으며, 그중에서도 CFT 구조는 우수한 구조성능과 시공성으로 많은 건설현장에 적용되어 왔다. CFT 구조는 접합부 구성시 보 플랜지 하중을 기둥과 반대편 보에 원활히 전달하기 위한 다이아그램이 필요하며 특히 기둥 좌우에 춤이 다른 보가 접합될 때 보의 하부 플랜지 하중전달을 위한 다이아프램 구성과 콘크리트 충전성 확보에 어려움이 있었다. 본 연구에서는 하부 보 플랜지 하중을 기둥에 원활히 전달하기 위해 CFT 기둥 내부에 유공판을 세로로 접합하는 형식의 접합상세를 제안하였다. 이 접합형식은 CFT 기둥 내부에 콘크리트가 충전될 때 콘크리트가 내부 유공판의 구멍을 관통하여 채워짐으로써 보 플랜지 하중전달에 콘크리트의 앵커효과를 이용하는 방법이며 유공판이 수직으로 설치됨으로써 콘크리트 충전성도 향상시킬 수 있다. 제안된 접합부의 구조거동분석을 위해서 내부유공판의 설치방향, 콘크리트의 충전 유/무, 내부유공판의 두께, 전단구멍의 개수등을 변수로하여 5개의 실험체를 제작하고 실험체의 실험적연구를 진행하였다.