• Earthquakes and Structures
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• 제18권6호
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• pp.677-689
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• 2020

A building structural system of moment resisting frame (MRF) with concrete filled steel tubular (CFST) columns and wide flange H beams, is one of the most conveniently constructed structural systems. However, there were few studies on evaluating seismic performance of full-scale CFST columns under high axial compression. In addition, some existing famous design codes propose various limits of width-to-thickness ratio (B/t) for steel tubes of the ductile CFST composite members. This study was intended to investigate the seismic behavior of CFST columns under high axial load compression. Four full-scale square CFST column specimens with a B/t of 42 were carried out that were subjected to horizontal cyclic-reversal loads combined with constantly light, medium and high axial loads and with a linearly varied axial load, respectively. Test results revealed that shear strength and deformation capacity of the columns significantly decreased when the axial compression exceeded 0.35 times the nominal compression strength of a CFST column, P₀. It was obvious that the higher the axial compression, the lower both the shear strength and deformation capacities were, and the earlier and faster the shear strength degradation occurred. It was found as well that higher axial compressions resulted in larger initial lateral stiffness and faster degradation of post-yield lateral stiffness. Meanwhile, the lower axial compressions led to better energy dissipation capacities with larger cumulative energy. Moreover, the study implied that under axial compressions greater than 0.35P₀, the CFST column specimens with B/t limits recommended by AISC 360 (2016), ACI 318 (2014), AIJ (2008) and EC4 (2004) codes do not provide ultimate interstory drift ratio of more than 3% radian, and only the limit in ACI 318 (2014) code satisfies this requirement when axial compression does not exceed 0.35P₀.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제73권6호
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• pp.613-620
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• 2020

The research study is focuses on a form of all-bolted joint with the external ring stiffening plate in the prefabricated steel structure. The components are bolted at site after being fabricated in the factory. Six specimens were tested under cyclic loading, and the effects of column axial compression ratio, concrete-filled column, beam flange sub plate, beam web angle cleats, and spliced column on the failure mode, hysteretic behavior and ductility of the joints were analyzed. The results shown that the proposed all-bolted joint with external ring stiffening plate performed high bearing capability, stable inflexibility degradation, high ductility and plump hysteretic curve. The primary failure modes were bucking at beam end, cracking at the variable section of the external ring stiffening plate, and finally welds fracturing between external ring stiffening plate and column wall. The bearing capability of the joints reduced with the axial compression ratio increased. The use of concrete-filled steel tube column can increase the bearing capability of joints. The existence of the beam flange sub plate, and beam web angle cleat improves the energy dissipation, ductility, bearing capacity and original rigidity of the joint, but also increase the stress concentration at the variable section of the external reinforcing ring plate. The proposed joints with spliced column also performed desirable integrity, large bearing capacity, initial stiffness and energy dissipation capacity for engineering application by reasonable design.

• 대한조선학회논문집
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• 제32권3호
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• pp.83-97
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• 1995

본 논문의 목적은 종굽힘모멘트를 받는 선각거더의 최종강도를 계산하는 간이식을 도출하는 것이다. 먼저 기 제안된바 있는 계산식들을 조사 분석하였으며, 지금까지의 계산식 도출방법을 크게 해석적 방법, 경험적 방법 및 선형근사법의 3종류로 분류하였다. 선각거더는 종굽힘모멘트의 증가와 함께 압축플랜지의 붕괴와 인장플랜지의 항복에 의해 전체적으로 최종강도에 도달한다고 알려져 있다. 이때 선측부도 압축플랜지 부근에서는 붕괴하며, 인장플랜지 부근에서는 항복상태에 도달해 있는 경우가 많다. 그러나, 중립축부근에서는 여전히 탄성상태에 남아있는 것이 보통이다. 이같은 사실을 근거로 선각 횡단면에 걸쳐 적절한 응력분포를 가정하였으며, 이것으로부터 최종강도 계산식을 해석적인 방법으로 도출하였다. 본 계산식의 정도는 기존의 모형실험 및 수치해석결과와 비교하여 검증하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권4호통권71호
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• pp.433-442
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• 2004

본 연구는 Eurogode 3 Part 1.3을 근거하여 온도증가에 따른 압축을 받는 냉간성형 C-형강 기둥의 플랜지와 웨브의 탄성국부좌굴 응력 해석 프로그램을 개발하였다. 고온에서 응력-변형률 관계식은 Eurocode 3 Part 1.2를 근거하였다. 온도증가에 따른 압축을 받는 냉간성형 C-형강의 임계온도와 탄성국부좌굴 응력은 본 연구에서 개발한 컴퓨터 프로그램에 의해 해석하였고, 해석 예에 대한 비교 고찰을 하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제20권6호
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• pp.78-78
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• 2002

Front-side members are structures with the greatest energy absorbing capability in a front-end collision of vehicles. This paper was performed to analyze initial collapse characteristics of spot welded hat and double hat-shaped section members, which are basic shape of side members, on the shift of flange weld pitches. The impact collapse tests were carried out by using home-made vertical air compression impact testing machine, and impact velocity of hat-shaped section members is 4.17m/sec and that of double hat-shaped section members is 6.54m/sec. In impact collapse tests, the collapsed length of hat-shaped section members was about 45mm and that of double hat-shaped section members was about 50mm. In consideration of these condition, axial static collapse tests(0.00017m/sec) of hat and double hat-shaped section members were carried out by using UTM which was limited displacement, about 50mm. As the experimental results, to obtain the best initial collapse characteristics, it is important that stiffness of vehicle members increases as section shapes change and the progressively folding mode induces by flange welding pitch.

• Journal of Welding and Joining
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• 제20권6호
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• pp.802-808
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• 2002

Front-side members are structures with the greatest energy absorbing capability in a front-end collision of vehicles. This paper was performed to analyze initial collapse characteristics of spot welded hat and double hat-shaped section members, which are basic shape of side members, on the shift of flange weld pitches. The impact collapse tests were carried out by using home-made vertical air compression impact testing machine, and impact velocity of hat-shaped section members is 4.17m/sec and that of double hat-shaped section members is 6.54m/sec. In impact collapse tests, the collapsed length of hat-shaped section members was about 45mm and that of double hat-shaped section members was about 50mm. In consideration of these condition, axial static collapse tests(0.00017m/sec) of hat and double hat-shaped section members were carried out by using UTM which was limited displacement, about 50mm. As the experimental results, to obtain the best initial collapse characteristics, it is important that stiffness of vehicle members increases as section shapes change and the progressively folding mode induces by flange welding pitch.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권4호통권77호
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• pp.491-498
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• 2005

본 연구는 온도상승에 따른 압축을 받는 I-형강 보의 플랜지와 웨브의 국부좌굴응력해석을 위한 컴퓨터프로그램과 항복파괴전에 I-형강 보의 플랜지와 웨브에 국부좌굴이 일어나지 않을 최적 폭-두께비를 구할 수 있는 최적알고리즘의 개발이다. 본 연구에서 사용한 고온에 있어서 강재의 응력-변형도 관계식은 EC3(Eurocode3) Part1.2(2000b)를 근거하였다. 본 연구에서 국부좌굴응력과 최적 폭-두께비는 항복응력, 플랜지와 웨브의 국부좌굴계수와 폭-두께비 영향을 고려하여 해석하였다. 그리고 본 연구의 컴퓨터 프로그램을 적용한 설계 예를 들었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.711-723
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• 2012

플랜지와 웨브에 서로 강도가 다른 이종강재를 사용한 CFT 합성구조의 거동특성을 파악하기 위하여, 플랜지는 건축용 800MPa급 강재인 HSA800, 웨브에는 일반강도 강재인 SM490 강재를 사용하여 실험연구를 수행하였다. 주요실험 변수는 강관의 강도 조합, 충전된 콘크리트의 강도, 콘크리트 충전효과이다. 이종강재간의 용접접합부는 낮은강도 강재에 적합한 용접부를 사용하여 접합부 성능을 검증하였다. 실험체의 거동특성을 평가하기 위해 편심압축 실험을 수행하였으며, 현행 설계기준들에 따른 예측결과와 비교하였다. 플랜지에 고강도 강재를 적용함에 따라 단면의 축강도 및 휨모멘트강도가 증가하였으며, 부재 강도를 충분히 발현한 이후 용접부에서 파괴가 일어났다. 실험결과 현행 설계기준을 적용하여 합성단면의 축력-모멘트 상관관계 및 유효휨강성을 안전측으로 예측 가능하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권2호
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• pp.91-103
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• 2014

최근에 인장강도 800MPa급 고성능 강재가 개발되었지만 플랜지와 복부판의 상호작용을 고려한 플레이트 거더의 국부좌굴에 대한 연구는 아직까지 미흡한 실정이다. 본 연구는 HSB 800을 적용한 플레이트 거더의 플랜지 국부좌굴에 대한 강도를 비선형 유한요소해석으로 평가하였다. 비선형 해석 시 I-단면을 갖는 플레이트 거더의 플랜지와 복부판은 3차원 쉘요소로써 초기결함 및 잔류응력을 고려하였으며, 고성능 강재의 재료모델은 다중선형 재료로 모형화하였다. 이를 적용하여 복부판이 조밀, 비조밀 그리고 세장 단면을 갖는 압축 플랜지에 대해 매개변수 해석을 수행하였다. 플레이트 거더의 플랜지 국부좌굴에 대한 거동을 분석하였고, 본 연구의 비선형 해석 결과를 AASHTO LRFD(2012)와 도로교설계기준(한계상태설계법, 2012)의 압축플랜지 공칭휨강도와 비교하여 평가하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권2호
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• pp.217-231
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• 2012

HSB 고강도 강재를 적용한 균일모멘트를 받는 세장 복부판을 갖는 강거더에 대하여 비탄성 횡비틂좌굴 거동을 상용 ABAQUS 프로그램을 이용하여 비선형 유한요소해석으로 분석하였다. 해석대상 강거더는 압축플랜지의 국부좌굴이 휨강도를 지배하지 않도록 플랜지는 조밀 또는 비조밀 요소에 해당하는 세장비를 갖도록 설계하였으며, 횡방향 비지지길이는 탄성 횡비틂좌굴 강도 이상의 휨강도를 갖도록 선정하였다. HSB600 및 HSB800 강재로 제작된 균질단면 강거더와 HSB800과 SM570-TMC 강재를 동시에 적용한 하이브리드 단면를 고려하였고, 일반강재와의 상대적인 비교를 위하여 SM490-TMC 균질단면 강거더에 대한 해석도 수행하였다. 비선형 유한요소해석 시에는 플랜지와 복부판을 쉘요소로, 강재는 탄소성-변형경화 재료로 모델링하였다. 초기변형과 단면의 잔류응력을 고려하였으며 이들이 비탄성 횡비틂좌굴 영역에서 휨거동에 미치는 영향을 분석하였다. 총 64개의 해석대상 강거더에 대하여 FE 해석과 설계식에 의한 휨저항강도를 비교한 결과, HSB 강재를 적용한 균질단면 및 하이브리드 단면 거더의 비탄성 횡비틂좌굴에 의한 휨강도는 현 AASHTO LRFD 압축플랜지 휨강도 탄성 설계규정을 적용하여 산정할 수 있는 것으로 분석되었다.