• Steel and Composite Structures
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• 제39권2호
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• pp.201-213
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• 2021

Currently, there is a lack of research in the design approach to avoid column wall failure in the concrete filled double skin steel tubular (CFDST) column-beam connections. In this paper, a finite element model has been developed and verified by available experimental data to analyze the failure mechanism of CFDST column-beam connections. Various finite element models with different column hollow ratios (χ) were established. The simulation result revealed that with increasing χ the failure mode gradually changed from yielding of end plate, to local failure of the column wall. Detailed parametric analyses were performed to study the failure mechanism of column wall for the CFDST column-beam connection, in which the strength of sandwiched concrete and steel tube and thickness of steel tube were incorporated. An analytical model was proposed to predict the moment resistance of the assembled connection considering the failure of column wall. The simulation results indicate that the proposed analytical model can provided a conservative prediction of the moment resistance. Finally, an upper bound value of χ was recommend to avoid column wall failure for CFDST column-beam connections.

• Steel and Composite Structures
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• 제9권1호
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• pp.19-38
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• 2009

The present paper provides test data to evaluate the seismic performance of recycled aggregate concrete (RAC) filled steel square hollow section (SHS) beam-columns. Fifteen specimens, including 12 RAC filled steel tubular (RACFST) columns and 3 reference conventional concrete filled steel tubular (CFST) columns, were tested under reversed cyclic flexural loading while subjected to constant axially compressive load. The test parameters include: (1) axial load level (n), from 0.05 to 0.47; and (2) recycled coarse aggregate replacement ratio (r), from 0 to 50%. It was found that, generally, the seismic performance of RACFST columns was similar to that of the reference conventional CFST columns, and RACFST columns exhibited high levels of bearing capacity and ductility. Comparisons are made with predicted RACFST beam-column bearing capacities and flexural stiffness using current design codes. A theoretical model for conventional CFST beam-columns is employed in this paper for square RACFST beam-columns. The predicted load versus deformation hysteretic curves are found to exhibit satisfactory agreement with test results.

• Steel and Composite Structures
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• 제4권1호
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• pp.37-48
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• 2004

This paper deals with the strength and deformation of both short and slender concrete filled steel tubular columns under the combined actions of axial compression and bending moment. Sixteen specimens were tested to investigate the effect of fiber reinforced concrete on the ultimate strength and behavior of the composite column. The primary test parameters were load eccentricity and column slenderness. Companion tests were also undertaken on eight numbers of similar empty steel tubes to highlight the synergistic effects of composite column. The test results demonstrate the influence of fiber reinforced concrete on the strength and behavior of concrete filled steel tubular columns.

• Steel and Composite Structures
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• 제1권1호
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• pp.51-74
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• 2001

A series of tests on concrete-filled SHS (Square Hollow Section) stub columns (twenty), columns (eight) and beam-columns (twenty one) were carried out. The main parameters varied in the tests are (1) Confinement factor (${\xi}$) from 1.08 to 5.64, (2) concrete compression strength from 10.7MPa to 36.6MPa, (3) tube width to thickness ratio from 20.5 to 36.5. (4) load eccentricity (e) from 15 mm to 80 mm and (5) column slenderness (${\lambda}$) from 45 to 75. A mechanics model is developed in this paper for concrete-filled SHS stub columns, columns and beam-columns. A unified theory is described where a confinement factor (${\xi}$) is introduced to describe the composite action between the steel tube and filled concrete. The predicted load versus axial strain relationship is in good agreement with stub column test results. Simplified models are derived for section capacities and modulus in different stages of the composite sections. The predicted beam-column strength is compared with that of 331 beam-column tests with a wide range of parameters. A good agreement is obtained. The predicted load versus midspan deflection relationship for beam-columns is in good agreement with test results. A simplified model is developed for calculating the member capacity of concrete-filled SHS columns. Comparisons are made with predicted columns strengths using the existing codes such as LRFD (AISC 1994), AIJ (1997), and EC4 (1996). Simplified interaction curves are derived for concrete-filled beam-columns.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권3호
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• pp.205-215
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• 2017

본 연구에서는 10MW급 풍력하중을 받는 멀티기둥 타워시스템에 원형강관 부재의 구조안전성 및 경제성을 함께 검토하는 방식으로 부재 유용도에 근거한 개념설계의 예를 보였다. 단일 실린더형 타워를 대체할 수 있는 멀티기둥타워 구조의 구성에 관한 기본적인 가정을 정립하였고, 그에 따라 제안된 구조물을 모델링하고 해석하여 부재력을 확인하였다. 산정된 부재강도와 작용하중을 근간으로 제안된 멀티기둥타워의 각 부재별로 축력, 전단, 휨, 비틂에 대한 유용도가 산정되었고, 풍력타워로서의 적합성이 평가하였다. 멀티기둥 풍력타워의 개념설계에 채택될 수 있는 수준의 유용도 범위에서 강관 치수, 세장비 및 수평재 단수 등의 설계 매개변수를 제안하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권2A호
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• pp.113-120
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• 2010

콘크리트 충전강관을 이용한 교량은 새로운 형식의 교량 형태이다. 강관을 이용한 교량을 적용하는데 있어서 가장 중요한 것은 이음부의 설계이다. 이 논문에서는 축하중을 받는 충전강관 N형 이음부에서 현재는 충전강관으로 브레이스는 강관으로 구성된 이음부의 특성을 범용 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 유한요소해석을 통해 고찰하였다. 충전강관 이음부의 핫스폿 응력을 결정하는 기하학적 인자 중, 용접 각장길이, 현재의 직경, 브레이스의 두께에 따른 핫스폿 응력의 차이점을 비교하였다. 또한 충전강관 N형 이음부에서 사재의 각도와 수직재와 사재사이의 거리를 변수로 하여 유한요소해석을 수행하였으며, 현재에 충전된 콘크리트의 강도의 변화에 따른 이음부의 핫스폿 응력 특성을 살펴보았다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제10권1호
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• pp.149-156
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• 2006

강관은 그 효용성, 디자인적인 심미성, 그리고 건축 기술의 발전으로 건설시장에서 주요 부재로 널리 사용되고 있다. 그러나 많은 불확실성과 다양한 변수들을 다루는 강관 접합부 상용 프로그램이 확고하게 정착되어 있지는 않다. 본 연구에서는 정성분석 프로그램이 소개되어 있으며 그 분석 결과는 2차원적인 영역으로 결과를 제시해 주고 있기 때문에 많은 경험과 지식이 없는 엔지니어들에게 유용한 자료가 될 것으로 사료된다. 실제로 비렌딜 트러스 설계 예제를 통해 캐나다와 국내 규준, 이론해석 결과와의 비교, 그리고 정성분석 프로그램의 예비 설계 적용 가능성을 확인하였다.

• 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.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제11권1호통권38호
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• pp.43-54
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• 1999

공장설비구조물, 트러스, 해양구조물 등에 사용되는 원형강관 분기이음이 많이 사용되고 있다. 강관구조물은 폐단면으로 되어 있기 때문에 개단면인 H, L-형강에 비하여 역학적으로 유리하다. 격점부에서 주요한 문제는 압축을 받는 지관이 압축력에 의하여 부재가 좌굴하기 이전에 강관 분기이음부에서 국부좌굴에 의한 구조체 전체가 불안정하게 된다. 일반적으로 상기와 같은 격점부의 응력분포 및 변형성상이 복잡하여 해석적으로 정밀 해를 구하기가 어렵기 때문에 실험에 기초한 단순한 해석법을 통하여 접합부의 항복내력에 관한 실용식을 제안할 필요가 있다. 본 연구에서는 X형 강관 격점부에 관하여 주관의 직경비(d/D) 및 주관경과 두께비(D/T)을 주 변수로 하여 내력 및 변형성상에 관하여 실험을 진행하고 단순한 해석법인 링해석법을 통하여 항복하중에 관한 예측식을 제안하였다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2006년도 추계학술발표논문집
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• pp.106-110
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• 2006

중공 R.C 기둥은 중실 R.C 기둥에 비해 자중의 감소나 재료의 절감의 장점을 가지고 있다. 하지만 중공 R.C 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 R.C 기둥이 강영종, 한택희 (2005) 등에 의해 개발되었다. 본 연구는 강관으로 보강된 중공 R.C 기둥에 대하여 중공비를 0.5~0.85까지 변화 시켜 중공비에 따른 작용하중에 대한 안전율, 연성도, 재료비에 대한 거동 특성을 파악하였다.