• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
• /
• pp.217-220
• /
• 2008

구조물의 시공에 있어 더욱 경제적이고 안정적인 결과를 얻기 위해 최근 전 세계적으로 고성능 콘크리트와 복합재료에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그 중 하나로 대구경의 강관 내부를 콘크리트계 재료로 충전하여 충전재간의 상호 구속효과(Confinement effect)로 인해 부재의 변형성능과 강성 및 내력을 향상시키는 콘크리트 충전 강관구조(Concrete Filled Steel Tubular Structure, CFT구조)에 아치구조 효과와 강선 등을 이용한 프리스트레스 구조를 도입하여, 구조적, 경제적 효율성을 극대화 시킨 새로운 형식의 거더인 CFTA 거더(Concrete Filled and Tied Steel Tubular Arch 거더)가 있다. 본 연구에서는 구조해석 프로그램인 ABAQUS 6.5-1을 사용하여 CFTA 거더에 일반 콘크리트와 여러 강도의 고강도 콘크리트를 충전한 모델의 비선형 거동을 분석하고 각각의 결과를 비교 분석하였다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제34권1호
• /
• pp.1-15
• /
• 2020

This paper presents experimental and numerical studies on effects of local damages on the in-plane elastic-plastic buckling and strength of a fixed parabolic steel tubular arch under a vertical load distributed uniformly over its span, which have not been reported in the literature hitherto. The in-plane structural behaviour and strength of ten specimens with different local damages are investigated experimentally. A finite element (FE) model for damaged steel tubular arches is established and is validated by the test results. The FE model is then used to conduct parametric studies on effects of the damage location, depth and length on the strength of steel arches. The experimental results and FE parametric studies show that effects of damages at the arch end on the strength of the arch are more significant than those of damages at other locations of the arch, and that effects of the damage depth on the strength of arches are most significant among those of the damage length. It is also found that the failure modes of a damaged steel tubular arch are much related to its initial geometric imperfections. The experimental results and extensive FE results show that when the effective cross-section considering local damages is used in calculating the modified slenderness of arches, the column bucking curve b in GB50017 or Eurocode3 can be used for assessing the remaining in-plane strength of locally damaged parabolic steel tubular arches under uniform compression. Furthermore, a useful interaction equation for assessing the remaining in-plane strength of damaged steel tubular arches that are subjected to the combined bending and axial compression is also proposed based on the validated FE models. It is shown that the proposed interaction equation can provide lower bound assessments for the remaining strength of damaged arches under in-plane general loading.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제77권6호
• /
• pp.745-751
• /
• 2021

Concrete filled double skin tubular members (CFDST) consist of double concentric circular or square steel tubes with concrete filled between the two steel tubes. The CFDST members, having a hollow section inside the internal tube, are generally lighter than ordinary concrete filled steel tubular members (CFT) which have a solid cross-section. Therefore, when the CFDST members are applied to bridge piers, reduction of seismic action can be expected. The present study aims to investigate, experimentally, the behavior of CFDST stub columns with double concentric square steel tubes filled with concrete (SS-CFDST) when working under centric compression. Two test parameters, namely, inner-to-outer width ratio and outer square steel tube's width-to-thickness were selected and outer steel tube's width-to-thickness ratio ranging from 70 to 160 were considered. In the results, shear failure of the concrete fill and local buckling of the double skin tubes having largest inner-to-outer width ratio were observed. A method to predict axial loading capacity of SS-CFDST is also proposed. In addition, the load capacity in the axial direction of stub column test on SS-CFDST is compared with that of double circular CFDST. Finally, the biaxial stress behavior of both steel tubes under plane stress is discussed.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제42권3호
• /
• pp.325-351
• /
• 2022

This paper studies the lateral impact behavior of ultra-high performance fiber-reinforced concrete (UHPFRC) filled double-skin steel tubular (UHPFRCFDST) columns. The impact force, midspan deflection, and strain histories were recorded. Based on the test results, the influences of drop height, axial load, concrete type, and steel tube wall thickness on the impact resistance of UHPFRCFDST members were analyzed. LS-DYNA software was used to establish a finite element (FE) model of UHPFRC filled steel tubular members. The failure modes and histories of impact force and midspan deflection of specimens were obtained. The simulation results were compared to the test results, which demonstrated the accuracy of the finite element analysis (FEA) model. Finally, the effects of the steel tube thickness, impact energy, type of concrete and impact indenter shape, and void ratio on the lateral impact performances of the UHPFRCFDST columns were analyzed.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제24권5호
• /
• pp.615-633
• /
• 2017

Fatigue crack initiated in welded tubular joints due to cyclic loading may produce harmful effect on the integrity of the tubular structures. To study such effect, both fatigue and static tests on nine circular tubular T-joint specimens made of carbon steel materials were carried out. The specimens were subjected to tensile loading in both fatigue and static tests. The load-displacement relation, the crack propagation and the failure mode of the specimens are all analyzed. The deterioration of the static strength of the cracked T-joints is also investigated and evaluated through an area reduction factor. Experimental results indicate that the static strength of a tubular T-joint with a surface crack seems to decrease slightly while a through crack has relatively remarkable effect on the reduction of the static strength. Additionally, experimental results also show that the toughness of the materials and the geometry of the specimens play an important role on the failure process of cracked tubular T-joints.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제13권1호
• /
• pp.71-79
• /
• 2001

본 연구는 콘크리트 충전강관을 고층 건축구조물의 기둥부재로의 이용을 위한 연구의 일환으로 필자의 실험결과와 그동안 국내에서 발표된 콘크리트충전 강관 기둥에 관한 연구논문(1991.1~2000.6)의 실험결과 값을 데이터 베이스를 통해 콘크리트 충전으로 인한 내력 상승효과와 세장비에 따른 내력 등을 파악하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 콘크리트 충전 강관 단주의 콘크리트 충전으로 인한 내력 상승효과는 단면형태에 따라 달리 나타나며, 누가강도에 비해 충전각형 강관은 1.102배 충전원형강관은 1.279배의 내력상승효과를 나타냈다. 압축력과 휨을 받는 콘크리트 충전강관의 폭-두께비는 국내의 비충전 강관의 폭-두께비에 비해 충전각형관은 1.3배 충전원형강관은 1.6배 이상 완화할 수 있음을 알 수있었다. 충전 효과를 고려한 중심축 하중을 받는 콘크리트 충전 강관 기둥의 내력식을 제안하였다. 실험데이트를 대표적인 복수강도 곡선인 SSRC 곡선 및 ECCS 곡선과 비교하였다.

• 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.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제16권2호
• /
• pp.1516-1523
• /
• 2015

본 연구는 해상풍력 강재타워의 출입문에 발생되는 응력집중에 대해 상세히 기술하고 있다. 원형강재 풍력타워에는 8종류의 하중조합이 작용하며 그 하중조합은 극한한계상태와 사용한계상태를 고려한 정상 및 이상시 운영상태를 고려하고 있다. 유한요소해석 및 변수연구에 범용해석프로그램인 ABAQUS를 사용하였으며 응력값이 변화되는 곳을 고려하여 변위 및 응력을 검토하였다. 출입문 주변의 응력집중현상을 비교분석하기 위하여 출입문이 없는 경우, 출입문은 없으나 보강재가 있는 경우, 출입문 및 보강재가 모두 적용된 경우로 구분하여 해석연구를 수행하였다. 분석내용은 본문에 자세히 기술하고 있으며, 해석결과 응력집중계수 평균값은 1.47, 최대값은 1.81로 분석되었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘크리트학회 2001년도 가을 학술발표회 논문집
• /
• pp.561-566
• /
• 2001

Load at steel beam column joints transfered by beam depend on bond strength between concrete and steel tube. But it is different to transmit a load efficiently in the established concrete filled steel tubular column. Therefore, shear-connector is demanded for transfering loads efficiently. An ascent of bond stress and a transmission of load after debonding are expected by a reinforcement of shear-connector

• 한국공간구조학회논문집
• /
• 제2권2호
• /
• pp.51-58
• /
• 2002

This paper is presented an experimental studies on bond stress between steel and concrete in concrete filled steel tubes. In the actual building frames, vertical dead and live loads on beams are usually transferred to columns by beam-to-column connections. In case when concrete filled steel tubes are used as columns of an actual building frame which has a simple connection, shear forces in the beam ends are not directly transferred to the concrete core but directly to the steel tube. Provided that the bond effect between steel tube and concrete core should not be expected, none of the end shear in the beams would be transferred to the concrete core but only to the steel tube. Therefore, it is important to investigate the bond strength between steel tube and concrete core in the absence of shear connectors.