• Steel and Composite Structures
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• 제19권4호
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• pp.877-895
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• 2015

Connections to circular hollow steel sections (CHS) are considered one of the most complex and time consuming connections in steel construction. Such connections are usually composed of gusset plates welded to the outside of the steel tube or penetrating the steel tube. Design guides, accounting for the effect of connection configuration on the strength of the connection, are not present. This study aims to investigate, through experimental testing and a parametric study, the influence of connection configuration on the strength of one sided branch plate-to-CHS members. A notable effect was observed on the behavior of the connections due to its detailing changes with respect to capacity, failure mode, ductility, and stress distribution. A parametric study is performed using the calibrated analytical model to include a wider range of parameters. The study involves 26 numerical analyses of finite element models including parameters of the diameter-to-thickness (D/t) ratio, length of gusset plate, and connection configuration. Accordingly, a modification to the formulas provided by the current design recommendations was suggested to include connection configuration effects for the one sided branch plate-to-CHS members.

• 한국방재학회 논문집
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• 제7권3호
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• pp.1-7
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• 2007

중공 RC 기둥은 중실 RC 기둥에 비해 자중의 감소 및 재료 절감에 대한 장점을 가진다. 그러나 중공 RC 기둥은 안쪽면의 취성파괴로 인하여 낮은 연성 거동을 할 가능성이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 중공 부재 내의 콘크리트 3축 구속 상태로 존재하게 하는 강관으로 보강된 중공 RC 기둥이 개발되었으며, 본 연구에서는 강관으로 보강된 중공 RC 기둥의 중공비를 $0.50{\sim}0.85$까지 변화 시켜 중공비에 따른 작용하중에 대한 안전율, 연성도, 재료비, 교각 총 중량에 대한 거동 특성을 파악하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제10권4호
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• pp.17-24
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• 2010

중공 RC 교각은 중실 RC 교각에 비해 자중의 감소 및 재료 절감에 대한 장점을 가진다. 그러나 중공 RC 교각은 안쪽면의 취성파괴로 인하여 낮은 연성 거동을 할 가능성이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 중공 부재 내의 콘크리트 3축 구속 상태로 존재하게 하는 내부 구속 중공 RC 교각이 개발되었다. 본 연구에서는 내부 구속 중공 RC 교각의 매개변수(중공비, 내부강관두께, 횡방향 철근 간격, 종방향 철근 개수, 콘크리트 강도)변화에 따른 안전율, 연성도, 재료비 및 교각 총 중량에 대한 거동 특성을 파악하였다. 매개변수 변화에 따른 내부 구속 RC 교각의 거동 특성 결과 내부 강관 두께는 최소한의 내부강관 두께를 적용하는 것이 효과 적인 것으로 파악되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권1호
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• pp.1-8
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• 2003

콘크리트의 가격이 상대적으로 높고 콘크리트 부재의 중량이 중요시되는 곳에서 중공 기둥을 사용하는 것이 경제적이다. 낮은 축력비와 적당한 종방향 철근비에서의 중공기둥은 원형 R.C 기둥과 유사한 휨강도와 연성능력을 갖는다. 그러나 높은 종방향 철근비와 축력비를 갖는 중공기둥 안쪽면에서의 구속력 부족으로 인한 압괴로 취성적인 거동을 보인다. 그래서 중공기둥의 안쪽면에 강관을 삽입한다면 기둥의 취성적인 거동을 방지할 수 있다. 본 연구에서는 콘크리트 교각의 내부에 강관을 삽입하여, 재료비의 절감과 중량의 감소 및 중공교각의 연성을 증가시키고, 이의 해석을 위해 강관의 삽입효과를 나타낼 수 있는 해석 프로그램을 개발하여, 상용 프로그램의 원형기둥 및 중공기둥의 해석치와 비교하여 타당성을 입증하였다. 휨강도와 연성을 표현하기 위해서는 모멘트-곡률 해석법이 사용되었으며, 콘크리트의 구속효과를 나타내기 위해 Mander의 통합된 콘크리트 모델이 사용되었다. 이러한 결과를 토대로 하여 매개변수 해석을 수행하여 강관 보강 중공 R.C 기둥의 거동특성을 연구하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권2호
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• pp.31-38
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• 2008

파형강관으로 내부 구속된 중공 철근콘크리트 기둥(파형강관 내부 구속 중공 RC 기둥, ICH RC-CT column ; Internally Confined Hollow RC column with a Corrugated Steel Tube)의 내진 성능 평가 실험을 수행하였다. 준정적 실험을 통하여 ICH RC-CT 기둥과 일반 중실 RC 기둥의 내진 성능을 비교 평가 하였다. 각각의 기둥 시험체에 대해 하중과 변위의 관계를 측정하였으며, 이를 바탕으로 연성도, 소산에너지, 등가 감쇠비, 손상 지수가 계산되었다. 실험 결과 ICH RC-CT 기둥은 중실 RC 기둥에 비해 작은 에너지 소산능력을 보여주었으나, 에너지 연성도와 등가 점성 감쇠비 측면에서는 거의 대등한 성능을 보여주었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.37-46
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• 2018

얇은 두께의 강관 내부에 PHC말뚝을 합성해서 기존 PHC말뚝 및 강관말뚝보다 휨강도와 전단강도가 향상된 프리스트레스를 도입한 중공형 콘크리트 충전 강관(HCFT)말뚝을 개발하였다. HCFT말뚝의 강도특성을 조사하기 위해 다양한 조건에서 제작된 HCFT말뚝과 함께 동일 직경의 PHC말뚝 및 강관말뚝에 대해 휨강도 및 전단강도시험을 실시하였다. 시험결과 직경이 450~500mm인 HCFT말뚝은 동일 직경의 ICP말뚝 대비 2.88배, 두께 12mm의 강관말뚝 대비 1.19배의 휨강도를 발휘하였고, 강관말뚝의 2.40배에 달하는 전단강도를 발휘하였다. 그리고 HCFT말뚝의 강관 내벽에 설치한 전단연결재는 HCFT말뚝의 휨거동에 거의 영향을 주지 않았으며, HCFT말뚝의 휨강도는 HCFT말뚝을 구성하는 강관과 PHC말뚝에 대한 개별 휨강도 합산치보다 35~63% 컸는데 이것은 강관의 구속효과로 인해 압축영역에 있는 콘크리트의 강도가 증가하기 때문으로 판단된다. 또한 HCFT말뚝이 복합말뚝에서 상부말뚝으로 사용되면 수평하중을 받는 구조물의 수평변위 저감과 구조안정성 향상에 효과적일 것으로 사료된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제43권4호
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• pp.431-445
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• 2022

A double-skinned composite tubular (DSCT) column, which is an internally confined concrete-filled tubular column with a hollow section, has been developed for efficient use of materials that reduce self-weight and enhance seismic performance. It exhibits excellent material behavior with ductility owing to the confinement induced by outer and inner steel tubes. This study conducted axial compression tests considering the effects of steel tube thickness and hollow diameter ratios of DSCT columns on the material behavior of confined concrete under pure axial compression on concrete cores. From the axial compression tests, various combinations of outer and inner tube thicknesses and two different hollow section ratios were considered. Additionally, confined concrete material behavior, axial strength, failure modes, and ductility of DSCT columns were evaluated. Based on this study, it was concluded that the tests show a good correlation with peak strength and shapes of nonlinear stress-strain curves presented in literature; however, the thinner outer and inner steel tubes may reduce the ductility of DSCT columns when using thinner outer and inner tubes and higher confined stress levels. Finally, the minimum thickness requirements of the steel tubes for DSCT columns were discussed in terms of strength and ductility of test specimens.

• Steel and Composite Structures
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• 제33권4호
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• pp.615-627
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• 2019

This paper aims to study the compressive behavior of circular hollow and concrete-filled steel tubular stub columns under simulated marine atmospheric corrosion. The specimens after salt spray corrosion were tested under axial compressive load. Steel grade and corrosion level were mainly considered in the study. The mechanical behavior of circular CFST specimens is compared with that of the corresponding hollow ones. Design methods for circular hollow and concrete-filled steel tubular stub columns are modified to consider the effect of marine atmospheric corrosion. The results show that linear fitting curves could be used to present the relationship between corrosion rate and the mechanical properties of steel after simulated marine atmospheric corrosion. The ultimate strength of hollow steel tubular and CFST columns decrease with the increase of corrosion rate while the ultimate displacement of those are hardly affected by corrosion rate. Increasing corrosion rate would change the failure of CFST stub column from ductile failure to brittle failure. Corrosion rate would decrease the ductility indexes of CFST columns, rather than those of hollow steel tubular columns. The confinement factor ${\xi}$ of CFST columns decreases with the increase of corrosion rate while the ratio between test value and nominal value shows an opposite trend. With considering marine atmospheric corrosion, the predicted axial strength of hollow steel tubular and CFST columns by Chinese standard agree well with the tested values while the predictions by Japanese standard seem conservative.

• Steel and Composite Structures
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• 제13권5호
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• pp.423-436
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• 2012

In this study total of six buckling-restrained braces (BRBs) were manufactured using a square steel rod as a load-resisting core member and a hollow steel tube as restrainer to prevent global buckling of the core. The gap between the core and the tube was filled with steel rods as filler material. The performances of the proposed BRB from uniaxial and subassemblage tests were compared with those of the specimens filled with mortar. The test results showed that the performance of the BRB with discontinuous steel rods as filler material was not satisfactory, whereas the BRBs with continuous steel rods as filler material showed good performance when the external tubes were strong enough against buckling. It was observed that the buckling strength of the external tube of the BRBs filled with steel rods needs to be at least twice as high as that of the BRBs filled with mortar to ensure high cumulative plastic deformation of the BRB.

• Earthquakes and Structures
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• 제3권6호
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• pp.889-910
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• 2012

Because of the heavy demand of confining steel to restore the column ductility in seismic regions, it is more efficient to confine these columns by hollow steel tube to form concrete-filled-steel-tube (CFST) column. Compared with transverse reinforcing steel, steel tube provides a stronger and more uniform confining pressure to the concrete core, and reduces the steel congestion problem for better concrete placing quality. However, a major shortcoming of CFST columns is the imperfect steel-concrete interface bonding occurred at the elastic stage as steel dilates more than concrete in compression. This adversely affects the confining effect and decrease the elastic modulus. To resolve the problem, it is proposed in this study to use external steel confinement in the forms of rings and ties to restrict the dilation of steel tube. For verification, a series of uni-axial compression test was performed on some CFST columns with external steel rings and ties. From the results, it was found that: (1) Both rings and ties improved the stiffness of the CFST columns and (2) the rings improve significantly the axial strength of the CFST columns while the ties did not improve the axial strength. Lastly, a theoretical model for predicting the axial strength of confined CFST columns will be developed.