• 한국건축시공학회지
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• 제13권3호
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• pp.272-281
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• 2013

Concrete filled tube (CFT) columns, which consist of a steel tube filled with concrete, combine the benefits of the two materials. The steel tube provides a confining pressure to the concrete, while the local buckling of steel plate can be prevented by the concrete core. CFT columns also have a high fire resistance due to the heat storage effect of concrete under fire. For this reason, it is possible to develop CFT columns without fire protection measures. CFT columns without fire protection have many advantages, including quality control, cost reduction, better space efficiency and a shorter construction period. Due to these advantages, studies on the development of CFT columns without fire protection measures have been performed. However, CFT columns lose their bearing capacity under fire because the steel tube is exposed to the outside. As a result, the structure is collapsed, causing significant damage. In this research, we made a CFT column using high strength concrete (100 MPa) and high strength steel (800 MPa). We use steel fiber and nylon fiber with concrete to provide fire resistance. We perform the fresh concrete experiment and investigate the fire resistance of the CFT column (${\Box}400{\times}400{\times}15{\times}3000mm$) under loading. To investigate the effect of steel fiber on increasing fire resistance, we compare the fire resistance time according to the steel fiber. Through the test, it was found that the CFT specimen with steel fiber had better fire resistance performance than other cases.

• 한국지진공학회논문집
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• 제3권1호
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• pp.55-66
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• 1999

이연구에서는 반복적인 횡하중이 작용하고 있는 철근콘크리트 기둥의 비선형 이력거동 및 파괴거동을 해석적으로 예측할 수 있는 기법을 제시하였다 하중의 단계에 따라 수반하게 되는 콘크리트의 균일 및 철근의 항복 이로 인한 부착 효과와 골재의 맞물림 현상 및 강도의 감소 등과 같은 특성을 고려한 재료적 비선형성을 고려하였고 기둥부재에 일반적으로 배치되는 구속철근으로 인한 강도의 증가효과를 고려하였다. 여기서 철근콘크리트의 응력-변형도 관계는 분산균열모델에 기초하여 평균값으로 표현된다. 비교적 큰 압축하중과 함께 지진하중과 같이 큰 규모의 횡하중으로 인한 대변위 문제를 고려할 수 있도록 total Lagrangian formulation에 의한 기하학적인 비선형성을 고려하였다. 본 연구에서 작성한 유한요소 해석 프로그램에 의한 결과를 다른 연구자의 실험 결과와 비교함으로써 본 연구에서 제시한 해석기법의 타당성을 검증하였다.

• Composites Research
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• 제21권3호
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• pp.24-30
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• 2008

건설분야에서 사용하고 있는 건설재료인 콘크리트는 대부분 외기에 직접 노출되어 있기 때문에 유해환경으로부터 열화되어 내구성이 저하될 수 있다. 특히, 교량의 교각 및 말뚝과 같은 부재들은 수분의 침투, 동결융해 등의 영향으로 내구성의 감소정도가 심각할 수 있다. 최근 이러한 문제점을 보완하고 효율적인 부재를 제작하기 위해 토목분야에서는 CFFT(Concrete Filled FRP Tube)가 제안되어 연구되고 있다. CFFT는 효율적으로 콘크리트를 구속하여 압축성능을 향상시키고, 화학적 저항성이 우수한 FRP가 외부에 노출되어 반영구적으로 사용될 수 있으며, 연성, 에너지 흡수능력 등을 향상시키는 것으로 평가되고 있다. 그러나 CFFT에 대한 설계규준이 마련되어 있지 않고, FRP-콘크리트 합성부재에 대한 구조거동이 불확실하여 현장에 적용하기 위해서는 다양한 연구가 선행되어야 한다. 이 연구에서는 CFFT에 대한 압축실험을 통해 구조적 거동을 조사하였으며, 실험결과와 기존 연구결과를 비교 분석하여 극한압축강도 및 변형률을 예측할 수 있는 식을 제안하였다. 또한, CFFT의 압축실험에서 고려되어야 할 사항들에 대해 간략히 설명하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제37권2호
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• pp.211-227
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• 2020

To explore the feasibility of eliminating the longitudinal rebars and stirrups by using ultra-high-performance fiber reinforcement concrete (UHPFRC) in concrete encased steel composite stub column, compressive behavior of UHPFRC encased steel stub column has been experimentally investigated. Effect of concrete types (normal strength concrete, high strength concrete and UHPFRC), fiber fractions, and transverse reinforcement ratio on failure mode, ductility behavior and axial compressive resistance of composite columns have been quantified through axial compression tests. The experimental results show that concrete encased composite columns with NSC and HSC exhibit concrete crushing and spalling failure, respectively, while composite columns using UHPFRC exhibit concrete spitting and no concrete spalling is observed after failure. The incorporation of steel fiber as micro reinforcement significantly improves the concrete toughness, restrains the crack propagation and thus avoids the concrete spalling. No evidence of local buckling of rebars or yielding of stirrups has been detected in composite columns using UHPFRC. Steel fibers improve the bond strength between the concrete and, rebars and core shaped steel which contribute to the improvement of confining pressure on concrete. Three prediction models in Eurocode 4, AISC 360 and JGJ 138 and a proposed toughness index (T.I.) are employed to evaluate the compressive resistance and post peak ductility of the composite columns. It is found that all these three models predict close the compressive resistance of UHPFRC encased composite columns with/without the transverse reinforcement. UHPFRC encased composite columns can achieve a comparable level of ductility with the reinforced concrete (RC) columns using normal strength concrete. In terms of compressive resistance behavior, the feasibility of UHPFRC encased steel composite stub columns with lesser longitudinal reinforcement and stirrups has been verified in this study.

• 한국지진공학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.59-67
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• 2017

Due to a lack of the hoop action of lateral reinforcements the effective confining force in rectangular sections reduces compared to circular ones. Therefore, the stress-strain model obtained from the experimental data with circular sections overestimates the lateral confinement effect in rectangular sections, which evaluates seismic safety margin of overall structural system excessively. In this study experiments with laterally-confined square sections have been performed and the characteristic values composing stress-strain model have been analyzed. With introduction of section coefficients, in addition, the new unified stress-strain model applicable to square sections as well as circular ones has been proposed.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2008년도 정기총회 및 학술발표대회
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• pp.291-294
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• 2008

A ICH-CFT colunn(internally confined hollow-concrete filled tube column) has many advantages compare with R.C column and CFT column. For example using a hollow section, it is possible to save material and to reduce self weight of column. Also two steel tubes on both sid of concrete, inner and outter tube, can improve ductility of ICH-CFT column. But study about ICH-CFT section has done only theoretically. Thus although ICH-CFT column has many advantages, ICH-CFT column dosen't use in construction. In this thesis, through out 3-D full modeling using ABAQUS analyze the nonlinear behavaior of ICH-CFT column. And using the analysis result, review the theoretical knowledge.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제6권1호
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• pp.55-63
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• 2006

본 논문은 콘크리트 충전 원형 및 각형 합성 강관을 기둥부재로서의 적합성 및 적용성을 위한 연구로 두개의 강관을 합성한 콘크리트 충전 강관 기둥의 축압축 좌굴내력 및 변형형상에 대한 실험적 연구이다. 강관 기둥에 대한 연구는 콘크리트 충전 원형 강관 기둥, 콘크리트 충전 각형 강관 기둥, 콘크리트 충전 합성 강관 기둥으로 분류하여 실험을 수행하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.467-473
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• 2002

본 연구는 반복 횡하중을 받는 철근콘크리트 골조의 비탄성 거동 및 연성능력을 파악하고 합리적이면서 경제적인 내진설계기준의 개발을 위한 자료를 제공하는데 그 목적이 있다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 속에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 이에 대한 콘크리트의 균열모델로서는 분산균열모델을 사용하였다. 횡방향 구속철근으로 인한 강도의 증가 효과를 고려하였다. 두께가 서로 다른 부재간의 접합부에서 단면강성이 급변하기 때문에 생기는 국소적인 불연속변형을 고려하기 위한 경계면요소를 도입하였다. 또한, 같은 변위진폭에 있어서의 하중재하 회수에 의한 효과를 고려하였다. 본 연구에서는 반복 횡하중을 받는 철근콘크리트 골조의 비탄성 거동 및 연성능력의 파악을 위해 제안한 해석기법을 신뢰성 있는 연구자의 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권2호
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• pp.13-23
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• 2017

본 연구는 사각형 콘크리트 압축부재를 CFRP 쉬트로 감쌌을 때의 보강효과와 거동 특성에 대한 연구로, CFRP 쉬트로 보강한 경우 쉬트의 구속효과에 의하여 압축내력이 향상되었으나 사각형 단면이므로 원형단면보다 구속효과는 작게 나타났다. 보강효과와 거동특성을 확인하기 위하여 CFRP 쉬트의 보강겹수, 시험체의 크기, 형상비, 모따기, 및 단면 개량을 변수로 선정하여 실험을 계획하였다. 11개의 실험변수별로 각각 5개씩, 총 55개의 실험체를 제작하여 실험하였다. 압축시험결과 CFRP 쉬트의 구속에 의해 보강효과가 나타났으나 실험체의 크기가 증가함에 따라 구속효과는 떨어졌다. 반면에 CFRP 쉬트의 구속효과에 의하여 사각형 콘크리트 기둥의 연성은 매우 크게 증가되었다. 단면형상을 사각형에서 원형으로 변형한 경우 압축강도와 연성 모두 증가되었다. 또한 실험결과와 기존연구결과를 사용하여 CFRP로 구속된 사각형 콘크리트 부재에 대한 기존 강도추정식의 정확성과 신뢰성을 검증하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제75권6호
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• pp.643-657
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• 2020

This study presents experimental and numerical investigations on circular steel tube confined ultra high performance concrete (UHPC) columns under axial compression. The plain UHPC without fibers was designed to achieve a compressive strength ranged between 150 MPa and 200 MPa. Test results revealed that loading on only the UHPC core can generate a significant confinement effect for the UHPC core, thus leading to an increase in both strength and ductility of columns, and restricting the inherent brittleness of unconfined UHPC. All tested columns failed by shear plane failure of the UHPC core, this causes a softening stage in the axial load versus axial strain curves. In addition, an increase in the steel tube thickness or the confinement index was found to increase the strength and ductility enhancement and to reduce the magnitude of the loss of load capacity. Besides, steel tube with higher yield strength can improve the post-peak behavior. Based on the test results, the load contribution of the steel tube and the concrete core to the total load was examined. It was found that no significant confinement effect can be developed before the peak load, while the ductility of post-peak stage is mainly affected by the degree of the confinement effect. A finite element model (FEM) was also constructed in ABAQUS software to validate the test results. The effect of bond strength between the steel tube and the UHPC core was also investigated through the change of friction coefficient in FEM. Furthermore, the mechanism of circular steel tube confined UHPC columns was examined using the established FEM. Based on the results of FEM, the confining pressures along the height of each modeled column were shown. Furthermore, the interaction between the steel tube and the UHPC core was displayed through the slip length and shear stresses between two surfaces of two materials.