• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.663-670
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• 2007

국내의 경우 철골 보-기둥의 접합부에 브라켓 형식이 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 브라켓 형식의 접합부에서 약축방향의 접합부를 대상으로 접합부의 디테일을 바꿈으로서 보다 경제적이면서 동시에 기존의 접합 디테일을 사용한 접합부와 구조적으로 유사한 성능을 발휘할 수 있는 접합부를 개발하였다. 접합 디테일을 다르게 한 4개의 접합부를 제안하고 이에 대해 경제성을 비교하였다. 또한 제안된 접합형식의 구조적 성능을 검증하기 위해 기존 접합 디테일을 포함하여 총 다섯 개의 시험체를 제작하고 이에 대한 최대내력 실험연구를 수행하였다. 4개의 제안된 접합형식 모두 기존의 접합형식에 비해 경제적인 것으로 나타났으며 최대내력 실험의 경우 한 접합형식을 제외하고 모두 보의 소성모멘트를 발휘할 수 있었으며 기존의 접합형식과 유사한 충분한 변형특성을 발휘할 수 있는 것으로 나타났다.

• Steel and Composite Structures
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• 제9권5호
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• pp.419-444
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• 2009

Flange and web local buckling in beam plastic hinge regions of steel moment frames can prevent beam-column connections from achieving adequate plastic rotations under earthquake-induced forces. Reducing the flange-web slenderness ratios (FSR/WSR) of beams is the most effective way in mitigating local member buckling as stipulated in the latest seismic design specifications. However, existing steel moment frame buildings with beams that lack the adequate slenderness ratios set forth for new buildings are vulnerable to local member buckling and thereby system-wise instability prior to reaching the required plastic rotation capacities specified for new buildings. This paper presents results from a research study investigating the cyclic behavior of steel I-beams modified by a welded haunch at the bottom flange and reinforced with glass fiber reinforced polymers at the plastic hinge region. Cantilever I-sections with a triangular haunch at the bottom flange and flange slenderness ratios higher then those stipulated in current design specifications were analyzed under reversed cyclic loading. Beam sections with different depth/width and flange/web slenderness ratios (FSR/WSR) were considered. The effect of GFRP thickness, width, and length on stabilizing plastic local buckling was investigated. The FEA results revealed that the contribution of GFRP strips to mitigation of local buckling increases with increasing depth/width ratio and decreasing FSR and WSR. Provided that the interfacial shear strength of the steel/GFRP bond surface is at least 15 MPa, GFRP reinforcement can enable deep beams with FSR of 8-9 and WSR below 55 to maintain plastic rotations in the order of 0.02 radians without experiencing any local buckling.

• Steel and Composite Structures
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• 제28권5호
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• pp.559-571
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• 2018

In current engineering practice, circular concrete-filled steel tubular (CFST) columns have been used as effective structural components due to their significant structural and economic benefits. To apply these structural components into steel-concrete composite moment resisting frames, increasing number of research into the column-base connections of circular CFST columns have been found. However, most of the previous research focused on the strength, rigidity and seismic resisting performance of the circular CFST column-base connections. The present paper attempts to investigate the demountability of bolted circular CFST column-base connections using the finite element method. The developed finite element models take into account the effects of material and geometric nonlinearities; the accuracy of proposed models is validated through comparison against independent experimental results. The mechanical performance of CFST column-base connections with both permanent and demountable design details are compared with the developed finite element models. Parametric studies are further carried out to examine the effects of design parameters on the behaviour of demountable circular CFST column-base connections. Moreover, the initial stiffness and moment capacity of such demountable connections are compared with the existing codes of practice. The comparison results indicate that an improved prediction method of the initial stiffness for these connections should be developed.

• Steel and Composite Structures
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• 제18권6호
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• pp.1423-1450
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• 2015

The paper presents the details and results of an experimental study on bolted end-plate joints of industrial type steel building frames. The investigated joints are commonly used in Lindab-Astron industrial buildings and are optimized for manufacturing, erection and durability. The aim of the research was to provide an experimental background for the design model development by studying load-bearing capacity of joints, bolt force distribution, and end-plate deformations. Because of the special joint details, (i.e., joints with four bolts in one bolt-row and HammerHead arrangements), the Eurocode 3 standardized component model had to be improved and extended. The experimental programme included six different end-plate and bolt arrangements and covered sixteen specimens. The steel grade of test specimens was S355, the bolt diameter M20, whereas the bolt grade was 8.8 and 10.9 for the two series. The end-plate thickness varied between 12 mm and 24 mm. The specimens were investigated under pure bending conditions using a four-point-bending test arrangement. In all tests the typical displacements and the bolt force distribution were measured. The end-plate plastic deformations were measured after the tests by an automatic measuring device. The measured data were presented and evaluated by the moment-bolt-row force and moment-distance from centre of compression diagrams and by the deformed end-plate surfaces. From the results the typical failure modes and the joint behaviour were specified and presented. Furthermore the influence of the end-plate thickness and the pretension of the bolts on the behaviour of bolted joints were analysed.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.335-343
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• 2008

본 연구는 프리캐스트 콘크리트 모멘트 골조 시스템의 시공 성능 향상과 접합부 내진성능 향상을 위하여 새로운 개념의 PC 기둥 부재와 시공 공정을 개발하였다. 이 PC 기둥은 원심력으로 제조되어 내부에 공간이 비워있는 중공관 PC 부재로서, 이 기둥을 활용할 경우, 중공관을 통하여 현장타설 콘크리트와 동일한 일체성을 확보할 수 있다. 본 연구는 제안된 PC 기둥 접합부의 내진성능을 평가하기 위하여 반복가력 시험을 수행하였다. 실험체는 기둥 주철근의 연속성을 확보하기 위하여 기계적 이음과 겹침이음을 활용한 2가지 이음 방법을 적용하였으며, PC 기둥의 띠철근 배근 형태를 고려하여 실물 크기의 4개 실험체를 계획 실험하였다. 반복 횡력 시험 결과, 제안된 HPCC 기둥을 활용할 경우, 현장타설 RC 시스템의 접합부 내진성능을 충분히 확보할 수 있는 것으로 나타났다.

• Steel and Composite Structures
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• 제17권3호
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• pp.215-236
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• 2014

The flexural behaviour of steel beams significantly affects the structural performance of the steel frame structures. In particular, the flexural overstrength (namely the ratio between the maximum bending moment and the plastic bending strength) that steel beams may experience is the key parameter affecting the seismic design of non-dissipative members in moment resisting frames. The aim of this study is to present a new formulation of flexural overstrength factor for steel beams by means of artificial neural network (NN). To achieve this purpose, a total of 141 experimental data samples from available literature have been collected in order to cover different cross-sectional typologies, namely I-H sections, rectangular and square hollow sections (RHS-SHS). Thus, two different data sets for I-H and RHS-SHS steel beams were formed. Nine critical prediction parameters were selected for the former while eight parameters were considered for the latter. These input variables used for the development of the prediction models are representative of the geometric properties of the sections, the mechanical properties of the material and the shear length of the steel beams. The prediction performance of the proposed NN model was also compared with the results obtained using an existing formulation derived from the gene expression modeling. The analysis of the results indicated that the proposed formulation provided a more reliable and accurate prediction capability of beam overstrength.

• Earthquakes and Structures
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• 제15권2호
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• pp.113-122
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• 2018

This study presents a new beam-column model comprising material nonlinearity and joint flexibility to predict the nonlinear response of reinforced concrete structures. The nonlinear behavior of connections has an outstanding role on the nonlinear response of reinforced concrete structures. In presented research, the joint flexibility is considered applying a rotational spring at each end of the member. To derive the moment-rotation behavior of beam-column connections, the relative rotations produced by the relative slip of flexural reinforcement in the joint and the flexural cracking of the beam end are taken into consideration. Furthermore, the considered spread plasticity model, unlike the previous models that have been developed based on the linear moment distribution subjected to lateral loads includes both lateral and gravity load effects, simultaneously. To confirm the accuracy of the proposed methodology, a simply-supported test beam and three reinforced concrete frames are considered. Pushover and nonlinear dynamic analysis of three numerical examples are performed. In these examples the nonlinear behavior of connections and the material nonlinearity using the proposed methodology and also linear flexibility model with different number of elements for each member and fiber based distributed plasticity model with different number of integration points are simulated. Comparing the results of the proposed methodology with those of the aforementioned models describes that suggested model that only uses one element for each member can appropriately estimate the nonlinear behavior of reinforced concrete structures.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권5호
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• pp.429-436
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• 2016

연구에서는 철근콘크리트 건물에 대한 유전자 알고리즘 기반의 최적구조설계기법을 제시하고자 한다. 목적함수는 구조물의 비용과 이산화탄소 배출량을 동시에 각각 최소화하는 것이다. 비용 및 인산화탄소 배출량은 구조설계안에서 얻을 수 있는 단면치수, 부재길이, 재료강도, 철근량 등과 같은 설계정보를 통해 계산한다. 즉, 구조물의 물량을 기초로 하여 비용과 이산화탄소 배출량을 평가한다. 재료의 운반, 시공 및 건물 운영 단계에서 발생하는 비용 및 이산화탄소 배출량은 본 연구에서 제외한다. 제약조건은 철근콘크리트 건물을 구성하는 기둥과 보 부재의 강도조건과 층간변위조건이 고려된다. 제약조건을 평가하기 위해 OpenSees를 활용한 선형정적해석이 수행된다. 제약조건을 만족시키면서 목적함수에 대해 최소의 값을 제시하는 설계안을 찾기 위해 유전자 알고리즘이 사용된다. 제시한 알고리즘의 적용성을 검증하기 위해 4층 철근콘크리트 모멘트 골조 예제에 제시하는 기법을 적용하여 검증한다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.11-17
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• 2007

현행 내진설계에서 반응수정계수는 탄성 밑면전단력을 저감하여 설계하중 수준을 정의하기 위한 주요 계수로 사용되고 있다. 이제까지 반응수정계수는 공학자들의 경험적인 합의에 의하여 정성적으로 설계기준에 반영하고 있다. 구조시스템에서 반응수정계수와 접합부의 가용 회전능력은 매우 밀접한 관계가 있으며, 본 논문에서는 이러한 접합부의 회전능력과 비선형 푸쉬오버 해석에 기초하여 반응수정계수를 평가하는 방법을 제시하였다. 이를 검증하기 위하여 IBC 2000에 따라 설계된 R3S 골조를 대상으로 제안 방법을 적용하였다. 또한, 다양한 지진파에 대한 비선형 시간이력 해석을 병행하여 가용 회전능력에 의거하여 산정된 반응수정계수의 타당성을 평가한 결과, 본 제안방법에 따라 정의된 반응수정계수가 충분히 보수적임을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권5호
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• pp.369-376
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• 2017

본 논문은 ASCE 7-10를 적용한 비틀림 비정형 철골 모멘트 골조의 설계 및 평가를 수행한 동반연구(I 내진설계)의 후속 연구이다. 본 연구에서는 철골 모멘트 골조의 비틀림 비정형 발생 여부와 ASCE 7-10 설계 요구조건의 적용 여부에 따라 내진성능평가를 수행하였다. 그 결과, ASCE 7-10의 비정형 내진설계 요구조건을 적용한 철골 모멘트 골조의 경우 붕괴확률이 매우 낮고 상당히 보수적인 설계 결과를 나타냈으며, 본 연구에서는 비틀림 비정형 구조물의 합리적인 설계를 위해 개선된 설계 방법을 제시하였다. 제안된 방법으로 설계된 비틀림 비정형 철골 모멘트 골조의 붕괴확률은 기존의 방법으로 설계된 구조물의 붕괴확률을 보다 크지만 ASCE 7-10의 붕괴확률 요구 조건을 만족하였다.