• Steel and Composite Structures
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• 제18권6호
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• pp.1451-1464
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• 2015

Recently, in recognition of their outstanding structural performance, the use of Concrete Filled Steel Tube (CFT) columns has been increased. New shape welded built-up square tube was developed by the authors for broader usability using thin steel plates which were bent to be L-shaped (Channel) and each unit members were welded to form square steel tube as an cost-efficient use of expensive steel. In addition, since the rib placed at the center of the tube width acts as an anchor; higher load capacity of buckling is achievable. In order to apply the new shape built-up square columns, the structural behavior and stress distribution with parameter width of thickness (b/t), with and without rib were predicted. The New shape welded built-up square tube effectively delayed the local buckling of the steel tube, which led to a greater strength and ductility than regular HSS.

• Steel and Composite Structures
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• 제8권3호
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• pp.179-200
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• 2008

This paper reports the results of a recent experimental study into the behavior of welded fin-plate connections to both hollow and concrete filled tubular (CFT) columns under shear. Experiments have been performed at both ambient and elevated temperatures with the aid of an electric kiln. The observed failure modes include fracture of the fin plate and tearing out of the tube around the welds. By considering the results of previously published research, the current design method for similar connections under purely tensile load, in CIDECT Guide 9, based on a deformation limit of 3% of the tube width is shown to be inadequate when evaluating the ultimate strength of such connections. By comparing the results from the current test program which failed in the fin-plate with Eurocode guidance for failure of a fin-plate alone under shear and bending load it is shown that the column face influences the overall connection strength regardless of failure mode. Concrete in-fill is observed to significantly increase the strength of connections over empty specimens, and circular column specimens were observed to exhibit greater strength than similarly proportioned square columns. A finite element (F.E.) model, developed using ABAQUS, is presented and validated against the experimental results in order that extensive parametric tests may be subsequently performed. When validating the model against elevated temperature tests it was found that using reduction factors suggested in published research for the specific steel grades improved results over applying the generic Eurocode elevated temperature steel strength reduction factors.

• 전산구조공학
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• 제27권4호
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• pp.68-71
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• 2014

본 학술기사에서는 최근 구조공학에 응용이 활성화되고 있는 퍼지 이론에 대하여 간단히 설명을 하였다. 그리고 퍼지이론의 구조공학 적용 예로, 본 저자가 수행한 퍼지이론을 이용한 원형 CFT의 구속응력 평가 과정을 간략히 소개하였다. 이 예에서도 알 수 있듯이 퍼지이론은 부정확성, 지식의 부족, 애매함에 기인하는 불확실성을 다루는데 있어 적합한 것을 알 수 있으며, 여러 불확성에 인하여 발생하는 오차를 줄이는데 적합한 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.55-63
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• 2015

사전제작 기술은 교량을 더 안전하고 주변과 친화적인 환경을 구축하며 작업 환경에 제한이 있을 경우에도 품질과 내구성을 개선하며 공사를 수행할 수 있다. 콘크리트 충전강관을 이용한 모듈러 하부구조 교각을 제안하였다. 프리캐스트 피어캡은 피어테이블과 프리스트레스를 도입한 프리캐스트 세그먼트로 구성되어 있다. 피어테이블은 매입형 강재를 사용하여 응력의 집중을 완화하였다. 피어캡과 교각은 4개 또는 6개의 CFT기둥으로 연결된다. 피어캡의 전단강도는 피어테이블에서 연장시킨 전단 스터럽에 의해 저항하게 된다. 횡방향 프리스트레스 힘은 사용하중에 의한 인장 응력을 제어하기 위하여 도입되었다. 이 논문에서는 모듈러 구조의 유효성을 정적실험을 통하여 평가하였다. 제안된 피어캡은 설계 요구사항들을 연속 철근과 프리스트레스에 의해 만족시켰다. 모듈러 구조의 표준화는 급속교체 및 교량의 급속시공에 효과적으로 사용될 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.139-150
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• 2010

기둥은 하중 상태에 따라서 축하중과 횡하중 등에 영향을 받는 주부재로서 많이 사용되어지고 있다. 일반적으로 철근 콘크리트(Reinforced Concrete Column, R.C. Column)이 가장 많이 설계 및 시공되고 있으며, 그 밖에도 콘크리트 충전 강관(.Concrete Filled Tube, CFT) 기둥과 같은 복합재료의 기둥이 최근 현장에 많이 적용되어 건설이 진행되고 있는 실정이다. 철근 콘크리트 기둥의 자중의 감소와 사용 재료의 절감을 위하여, 기존의 기둥에 중공부를 두는 중공 R.C 기둥이 사용되고 있다. 중공 RC의 경우 동일 단면적을 갖는 일반 R.C기둥에 비하여 큰 단면이차모멘트를 갖게 되므로 더 효율적인 단면 활용이 가능하다. 그러나 위와 같은 장점이 있는 것과는 반대로, 중공 R.C 기둥은 내측면의 취성파괴로 인하여 낮은 연성 거동을 할 가능성이 높다. 이러한 내측면의 취성 파괴는 기둥 외측면의 경우 횡철근에 의해 구속되어 있으나, 내측면의 콘크리트에는 구속력이 작용하지 않는다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 중공면에 구속력을 작용시켜, 콘크리트를 3축 구속 상태로 만들어 주어야 한다. 이를 해결하기 위해서 중공 R.C. 기둥 중공부에 강관을 삽입함으로서 중공 기둥 내의 콘크리트를 3축 구속 상태로 만들어주는 내부 구속 중공 R.C 기둥(Internally Concfined Hollow Reinforced Concrete, ICH R.C)이 기존연구자에 의해서 제시되어졌다.(Kang & Han, 2005) 본 연구에서는 ICH RC 기둥의 열전달 해석 및 비선형 재료모델 프로그램을 이용하여 내화 성능을 분석하였으며, 중공비, 피복콘크리트의 두께, 내부강관의 두께를 변수로 선정하여 매개변수를 수행함으로서 내부 구속 중공 RC 기둥의 내화 성능을 증가 시켜주는 인자를 찾아내고 분석하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.31-42
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• 2015

소성응력분포법과 변형률적합법은 콘크리트충전 각형강관(RCFT, rectangular concrete filled tube) 기둥의 P-M조합강도 산정을 위한 대표적인 두 방법으로, 일반적으로 소성응력분포법은 근사적인 강도치를 제공하는 반면 변형률적합법은 단면에 사용되는 각 물성치의 구성방정식이 정확하다는 전제 하에서 정해에 가까운 해를 제공한다. 최근 변형률적합법에 따른 RCFT기둥의 P-M조합강도 산정에 관한 필자의 연구에 따르면, 현재 연구된 외부 강관으로 구속된 콘크리트 구성방정식이 부정확하기 때문에, 변형률적합법을 통해 산정된 다양한 물성치를 가지는 콘크리트와 강재의 조합으로 이루어진 단면의 P-M조합 강도가 부정확하게 산정되는 것으로 나타났다. 이에 따라 본 연구에서는 기존에 수행된 실험결과를 분석하여 콘크리트충전 각형 강관기둥의 P-M 조합강도 예측을 위한 변형률적합법에 활용될 수 있는 충전콘크리트의 구성방정식을 제시하고 그 타당성을 입증하였다. 본 연구에서 추구하는 모형은 실무적용을 위한 우회적이고 현상학적 모형으로, 외부 강재와 내부 콘크리트 간 상대강도비와 강재의 판폭두께비의 P-M조합강도에 대한 영향을 압괴변형률의 크기에 반영하여 단면내의 힘의 재분배 정도를 조절함으로써 실험결과와 합치하는 결과를 얻어내는 모형이다. 이를 위해 현 규준에서 제시하고 있는 압괴변형률 0.003의 일괄적 제한의 한계를 지적하였으며, 상대강도비와 판폭두께비의 P-M조합강도에 대한 영향을 압괴변형률의 크기에 반영하여 단면내의 힘의 재분배 정도를 조절함으로써 실험결과와 합치하는 결과를 얻어내는 모형을 제시하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제42권2호
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• pp.191-207
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• 2022

Undoubtedly, the employment of direct bond interaction between steel and concrete is preceding the other mechanisms because of its ease of construction. However, the large scatter in the experimental data about the issue has hindered the efforts to characterize bond strength. In the following research, the direct bond interaction and bond-slip behavior of CFTs with circular cross-section were examined through repeated load-reversed push-out tests until four cycles of loading. The influence of different parameters including the diameter of the tube and the use of shear tabs were assessed. Moreover, the utilization of expansive concrete and external spirals was proposed and tested as ways of improving bond strength. According to the results section dimensions, tube slenderness, shrinkage potential of concrete, interface roughness and confinement are key factors in a natural bond. Larger diameters will lead to a considerable drop in bond strength. The use of shear tabs by their associated bending moments increases the bond stress up to eight times. Furthermore, employment of external spirals and expansive concrete have a sensible effect on enhancing bonds. Macro-locking was also found to be the main component in achieving bond strength.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.73-85
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• 2014

CFT 기둥은 시공이 간단하고 경제적이며 구조성능이 우수한 현장타설 매입형 연결 형식이다. 본 연구에서는 모듈러 교각에 적용되는 CFT 기둥-기초 연결부 형식을 제안하고, 실험을 통하여 구조성능을 평가하였다. 기둥-기초 연결부의 구조성능을 평가하기 위해서 기초부 콘크리트에 매입되는 CFT 기둥의 매입깊이를 변수로 총 4개의 실험체를 제작하여 실험을 수행하였다. 준정적 실험결과, 매입깊이가 0.6D인 실험체에서는 낮은 하중단계에서 기초부의 콘파괴로 인하여 상대적으로 낮은 연성능력을 보였다. 그러나 매입깊이가 0.9D 이상인 실험체에서는 기초부의 콘파괴가 방지되고 CFT 기둥 하단부에서 전형적인 휨파괴 거동을 보이며 높은 연성능력을 발휘하였다. 하중-변위 이력곡선, 변위 연성도 및 에너지 소산능력 등을 분석한 결과, 제안된 CFT 기둥-기초 연결부의 매입깊이는 0.9D~1.2D 수준이 내진성능을 발휘하는 합리적인 수준인 것으로 평가되었다.

• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 2010년도 춘계학술논문발표회 논문집
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• pp.389-394
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• 2010

A concrete filled square steel tube (CFT) is composed of the external steel material, which its strength is reduced in fire due to sudden temperature increase, and the internal concrete with high thermal capacity that can ensure the fire resistance performance of the structure. Therefore, research about the influence factors of the structural performance of CFT column is required in order to apply CFT column to a fire resisting structure, and additional research about influence for each condition is also necessary. Among the influence factors, the boundary condition between column and beam is important structurally, and it is one of the major factors that determine overall fire resisting performance. This study performed a fire experiment under loading in order to analyse the influences of CFT column to the boundary condition. As the results of the experiment, fire resistance time of 106 minutes was ensured for the clamped-end condition but 89 minutes for the hinge-end condition in case of the 360 cross section. And, fire resistance time of 113 minutes was ensured for the clamped-end condition but 78 minutes for the hinge-end condition in case of the 280 cross section. The difference in the fire resistance performance according to changes in the boundary conditions showed a tendency that larger change effect on the fire resistance performance was derived from smaller cross section area.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권1호통권44호
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• pp.55-63
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• 2000

본 논문은 콘크리트충전 각형강관 기둥-H형강보 접합부로서 기둥을 관통하는 철근과 T-스티프너를 외부에 보강한 새로운 접합부상세를 제안하고, 5개의 십자형 접합부 실험체를 역대칭 반복가력 실험하였다. 실험변수는 T-스티프너의 길이(200, 250mm), 철근의 직경(HDl6, 19)이다. 실험결과 T-스티프너 길이의 증가가 철근의 강도비 증가보다 내력 및 강성에 미치는 영향이 보다 크고, T-스티프너의 보강만으로도 보붕괴형의 안정적인 이력거동을 나타내었다. 또한, T-스티프너와 강관 코너부의 용접 시에는 취성파괴의 가능성에 주의하고, 본 논문에서 제안한 용접방법을 따르는 것이 적절할 것으로 판단된다.