An Experimental Study of Flexible-Stiff Mixed System of High Yield Ratio-High Strength Steel for the Practical Use

This paper summarizes the test results of the flexible-stiff mixed system for the effective use of high-strength steel. Steel with a high degree of strength and performance is being increasingly required as buildings get larger and taller. High-strength steels cannot be used for many applications, though, because they have a number of defects. For instance, they have a high yield ratio, a small strain in maximum stress, and equal Young's modulus compared to mild steels. A new structural system is needed to effectively use high-strength steels with some defects. This paper proposes the flexible-stiff mixed system for the effective use of high-strength steels with high yield ratios. The possibility of using the system is discussed through the test of flexible-stiff mixed columns with high-strength steels. The main variable of the specimens is the yield displacement ratio, including both the force ratio and the stiffness ratio. The proper yield displacement ratio is proposed by adopting the flexible-stiff mixed system. The test results showed that the proposed flexible-stiff mixed system has a high capacity for energy absorption and the highest capacity for energy absorption when the yield displacement ratio of the flexible element to the stiff element ranges from 2.7 to 3.3.

고항복비-고강도강의 유강혼합구조 시스템 적용에 관한 실험적 연구

본 논문은 고항복비-고강도강의 효율적인 이용을 위하여 유강혼합구조 시스템의 실험결과를 요약한 것이다. 최근 건축구조물에서도 대형화 및 초고층화 되어감에 따라 사용강재에 대하여 높은 성능을 요구하게 되었고, 고강도강을 사용해야 하는 경우가 늘고 있다. 하지만 고강도강은 항복비가 높고 최대 응력시 변형도가 작고 탄성계수가 연강과 같다는 단점으로 인하여 수요가 증가하고 있지 못한 실정이다. 이러한 고항복비를 가지는 고강도강의 결점을 보완하고 효과적인 사용을 위해서는 새로운 구조시스템이 필요하다. 본 연구에서는 고항복비를 가지는 고강도강을 건축구조물에 효과적으로 적용할 수 있는 방안으로 유강혼합구조 시스템을 제안하고, 고강도강이 포함된 유강혼합기둥 실험을 통하여, 고강도강을 효율적으로 사용할 수 있는 가능성을 제시하고자 하였다. 내력비와 강성비를 포함할 수 있는 강요소 (stiff element)와 유요소 (flexible element)의 항복변형비를 변수로 하여, 유강혼합구조시스템 적용시 적절한 항복변형비를 찾고자 하였다. 실험결과 제안된 유강혼합구조시스템은 연강만으로 이루어진 시스템에 비해 높은 에너지 흡수능력을 보여주었고, 강요소에 대한 유요소의 항복변형비가 2.7~3.3일 때 가장 큰 에너지 흡수능력을 갖는 것을 확인할 수 있었다.