• Steel and Composite Structures
• /
• 제20권3호
• /
• pp.487-500
• /
• 2016

In order to investigate the flexural bearing capacity of panel zone of diaphragm-through joint between concrete filled square steel tubular column and steel beam, four specimens were tested under static tension loads to study the mechanical properties and bearing capacity of diaphragm-through joints with a failure mode of panel zone. Finite element models of these specimens were developed to simulate the test and compare the predicted failure modes, load-displacement curves and bearing capacities with the experimentally observed. It was found that the tensile load from the steel beam flange is mainly shared by the square steel tube and the diaphragm. The diaphragm plastic zone appears along the cross-section lines enclosed by the square steel tube and the influence of steel beam web on the plastic zone of the steel tube is significant and cannot be neglected. Computational models of yield lines on square steel tube and diaphragm are established based on the distribution pattern of the plastic zone, and an analytical method for the evaluation of the bearing capacity of the joint is proposed. The theoretical results and the experimental data are compared and found in good agreement.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제9권2호통권31호
• /
• pp.205-220
• /
• 1997

본 연구는 콘크리트충전 각형강관을 이용한 기둥-보 접합부에 있어서 시공성과 충전성을 고려하여 외부다이아프램으로 보강한 콘크리트충전 각형강관 기둥-H형강보 접합부를 제시하고, 1차적으로 보의 인장플랜지와 충전 각형강관 기둥 접합부와의 인장거동을 실험적으로 관찰한 후, 내진설계 개념을 적용하여 수평 하중을 반복적으로 가할 경우의 접합부 실험을 실시하고 제시한 접합부의 내력 및 변형 특성을 파악한다. 실험결과로부터 항복선 이론을 적용하여 내력을 평가하고 접합부의 내력식을 제안하며, 향후 국내의 콘크리트충전 강관구조 규준 제정에 필요한 기초 자료를 제시하는데 그 목적이 있다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제10권2호통권35호
• /
• pp.161-175
• /
• 1998

본 연구는 큰크리트충전 각형강관을 이용한 기둥-보 접합부에 있어서 시공성과 충전성을 고려하여 강판으로 보강한 콘크리트충전 각형강관 기둥-H형강보 접합부를 제시하고, 1차적으로 보의 인장플랜지와 충전 각형강관 기둥 접합부와의 인장거동을 실험적으로 관찰한 후, 내진설계 개념을 적용하여 수평 하중을 반복적으로 가할 경우의 접합부 실험을 실시하고 제시한 접합부의 내력 및 변형 특성을 파악한다. 실험결과로부터 항복선 이론을 적용하여 내력을 평가하고 접합부의 내력식을 제안하며, 향후 국내의 콘크리트충전 강관구조 규준 제정에 필요한 기초 자료를 제시하는데 그 목적이 있다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제27권1호
• /
• pp.43-52
• /
• 2015

구조물의 기둥은 층에 따라 받는 내력이 상이함에도 시공의 오차를 줄이고 구조설계의 편의를 위해 상부층부터 하부층의 기둥단면은 동일하게 설계되고 있다. 그럼에도 불가피하게 상하부의 기둥의 단면이 상이하는 경우가 발생된다. 예를들어 초고층 구조물 또는 증축 및 보수에 의해 기둥을 보강할 경우이다. 이렇듯. 선 기둥과 후 피복이 되는 기둥을 피복충전형 콘크리트 충전기둥이라 할 때, 가력조건이 다르므로 재하상태를 나뉘어 구조적 안정성을 확인할 필요가 있다. 그럼에도 국내외적으로 가력조건에 따른 합성기둥에 대한 내력과 변형연구는 전무한 상태에 있다. 따라서 본 연구에서는 구조실험을 통해 가력조건 및 콘크리트 강도, 피복두께 변화에 의한 피복충전형 콘크리트 각형 기둥의 내력과 거동을 분석하였다.

• 복합신소재구조학회 논문집
• /
• 제6권2호
• /
• pp.23-31
• /
• 2015

CFST columns are structurally superior because the concrete inside the steel tubes prevents local buckling at the tubes and the tubes confine the concrete. And, the thickness of steel tube in CFST column has been thinner with development of high-strengh steel. The thinner the steel tube of a square CFST column is, the more local buckling is likely to occur. For this reason, we developed welded built-up square steel tube with stiffeners which are placed at the center of the tube width acts as an anchor. In this study, we conduct experimental test for three specimens of the 4m long span welded built-up square CFT column with parameters of L/D and D/t. And, the test results were compared with the analysis results by M-${\phi}$-P Program.

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

• 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.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제13권3호
• /
• pp.279-287
• /
• 2001

본 논문은 중심축하중을 받는 콘크리트충전 각형강관 단주의 거동에 관한 연구이다. 총 11개의 실험체가 실험되었고, 실험의 변수는 강관의 폭/두께비와 강재의 항복 응력도에 대한 콘크리트의 압축강도비(응력도비)이다. 폭/두께비의 범위는 20.22에서 91.75이고 응력도비는 0.068에서 0.0955이다. 본 실험의 변수범위를 초과하는 기존의 실험결과를 수집하고 변수의 범위를 확장하여, 각각의 변수가 미치는 영향을 고찰하였다. 또한, Hajjar가 제안한 다항식의 모델을 수정하여 콘크리트충전 각형강관 단주의 내력식을 제안하였고.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제49권4호
• /
• pp.441-456
• /
• 2023

Aiming at the development trend of light weight and high strength of engineering structures, this paper experimentally investigated the seismic performance of circular-in-square high-strength concrete-filled double skin steel tubular (HCFDST) stub columns with out-of-code width-to-thickness (B/t) ratios. Typical failure mode of HCFDST stub columns appeared with the infill material crushing, steel fracture and local buckling of outer tubes as well as the inner buckling of inner tubes. Subsequently, the detailed analysis on hysteretic curves, skeleton curves and ductility, energy dissipation, stiffness degradation and lateral force reduction was conducted to reflect the influences of hollow ratios, axial compression ratios and infill types, e.g., increasing hollow ratio from 0.54 to 0.68 and 0.82 made a slight effect on bearing capacity compared to the ductility coefficients; the higher axial compression ratio (e.g., 0.3 versus 0.1) significantly reduced the average bearing capacity and ductility; the HCFDST column SCFST-6 filled with concrete obviously displayed the larger initial secant stiffness with a percentage 34.20% than the column SCFST-2 using engineered cementitious composite (ECC); increasing hollow ratios, axial compression ratios could accelerate the drop speed of stiffness degradation. The out-of-code HCFDST stub columns with reasonable design could behave favorable hysteretic performance. A theoretical model considering the tensile strength effect of ECC was thereafter established and verified to predict the moment-resisting capacity of HCFDST columns using ECC. The reported research on circular-in-square HCFDST stub columns can provide significant references to the structural application and design.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제13권1호
• /
• pp.1-8
• /
• 2001

본 연구는 콘크리트충전 각형강관을 이용한 기둥-H형 보 접합부에 있어서 시공성과 충전성을 고려하여 강관 기둥을 외부에서 보강한 충전 각형강관 기둥-H형강보접합부를 개발하고자 하며 이러한 접합방식 개발을 위한 기초적 연구로 보의 인장플랜지와 강관기둥 접합부의 인장거동을 실험적으로 관찰하여 제시한 접합부의 내력 및 변형 특성을 파악한다. 시험체의 변수는 각형강관 기둥의 보강 두께(T=9, 18, 27mm)와 높이(H=50, 80mm)로 계획하여 총 4개의 시험체를 제작하였다. 접합부의 항복내력의 평가로 항복선 이론을 적용한 기존의 연구를 수정하여 실험치와 비교한 결과 비교적 좋은 대응을 나타냈다. 본 연구의 접합방식은 외부에서 강관 기둥을 보강하는 간단한 방법으로 보붕괴형의 강접합을 얻을 수 있으며, 콘크리트 충전성을 확보할 수 있어 시공성에 있어서 장점으로 인정된다. 강관기둥의 두께가 8mm 인 것을 고려하면 실제 구조물의 설계에 적용할 수 있는 가능성이 있는 것으로 판단되며, 구체적인 설계방법을 위해서는 추치해석적인 방법에 의한 연구와 보완적인 실험이 필요한 것으로 생각된다.