• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.635-647
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• 2013

PSRC 기둥은 앵글을 콘크리트에 매입시킨 기둥으로, 단면의 외곽 코너에 배치되는 앵글이 기둥의 휨-압축에 저항한다. 본 연구에서는 KBC 2009에 따라 압축력을 가한 기둥에 대하여 횡방향 반복가력 실험을 통하여 내진성능을 검증하였다. 기둥 종류, 연속후프근 적용, 앵글에 스터드 적용을 실험 변수로 고려하였으며, 2/3 스케일을 갖는 한 개의 SRC 합성기둥과 세 개의 PSRC 합성기둥을 실험하였다. 실험결과, KBC 2009로 예측한 PSRC 합성기둥의 하중재하능력은 실험결과와 잘 일치하였으며, 변형능력과 에너지 소산에 있어서 우수한 성능을 보여주었다. PSRC 합성기둥은 반복하중으로 인한 콘크리트 피복 탈락 이후, 앵글 및 주철근의 좌굴에 의해 실험체의 하중재하능력이 감소하였다. 특히, 연속후프근을 적용한 PSRC 합성기둥은 앵글의 조기 국부좌굴이 억제되어 기존 PSRC 합성기둥에 비해 연성능력이 향상되었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제5권6호
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• pp.11-19
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• 2001

일정한 축하중과 반복적인 횡하중을 받는 콘크리트충전 강합성 기둥의 내진성능에 관한 실험적인 연구가 수행되었다. 강합성 기둥은 충전콘크리트가 강판의 국부좌굴로 인한 내측방향의 변형을 억제하고, 강판의 콘크리트 측압에 대한 구속효과와 같은 상호작용에 의해서 콘크리트와 강재의 단순누가강도 이상의 강도증진효과를 가지며, 강재 및 콘크리트기둥에 비해 우수한 연성 및 에너지 흡수능력을 나타내었다. 단면분할법을 이용하여 콘크리트충전 강합성 기둥의 비선형 모멘트-곡률 관계를 예측해 보았으며, 이는 실험결과와 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났다. 또한, 구조물의 내진설계의 중요한 요소인 강합성 기둥의 연성 및 응답수정계수를 평가해 보았다. 실험결과 강합성 기둥은 효과적인 내진구조 부재로 판단되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.215-226
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• 2008

강관이 삽입된 강합성 중공 기둥의 내진 성능 평가 실험을 수행하였다. 준정적 실험을 통하여 강합성 중공 기둥과 일반 중실 RC기둥의 내진 성능을 비교 평가 하였다. 각각의 기둥 시험체에 대해 최대 하중과 변위의 관계를 측정하였으며, 이를 바탕으로 연성도, 소산에너지, 등가 감쇠비, 손상 지수가 계산되었다. 실험 결과 강합성 중공 기둥은 중실 RC 기둥에 비해 약 2배의 모멘트에 저항을 하였으며, 에너지의 흡수와 소산에서도 2배 정도의 성능을 보여주어, 강합성 중공 기둥의 우수한 성능을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.473-483
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• 2014

건축구조기준에 따라 HSA800 강재의 합성기둥 적용시에는 실험 또는 해석적 방법을 통하여 적용의 타당성을 검증해야 한다. 이에 본 연구에서는 합성기둥으로 주로 사용되는 H형강 매입형, 각형강관 및 원형강관 충전형 합성기둥 단면을 대상으로 HSA800 강재를 적용한 단주압축실험을 실시하고, 이를 통하여 축방향 내력 및 건축구조기준의 합성기둥 설계압축강도 설계식 적용의 타당성을 평가하였다. 실험결과 매입형 합성기둥의 경우 HSA800 강재의 설계기준항복강도를 저감없이 사용하기 위해서는 건축구조기준의 설계압축강도 산정식의 조정이 필요한 것으로 나타났으며, 이를 위해 띠철근 간격 조정 및 콘크리트의 유효단면적 사용을 제안하였다. 충전형 합성기둥의 경우에는 각형, 원형충전강관 기둥 모두 별도의 강도 저감이나 설계압축강도 산정식의 조정 없이 사용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.63-70
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• 2012

본 연구에서는 변위기반 성능설계 개념에 의해 기존 철근콘크리트 기둥과 콘크리트에 강재를 매입한 SRC 합성기둥에 대하여 최대 설계지진 가속도에 대한 내진성능개선의 성능설계을 비교하였다. SRC 합성기둥은 구조물의 강도를 증가시킬 뿐 아니라 연성도를 증가시키는 효과가 있다. SRC 합성기둥의 단면은 H형 강재와 원형의 중공 강관을 매입한 형태로 구성되어 있다. SRC 합성기둥에 대한 P-M상관도와 단면 공칭휨모멘트를 분석하고 이를 바탕으로 SRC 합성기둥에 대한 설계 변위 추정을 위해 변위기반 내진 설계 알고리즘을 제시하였다. 성능기반설계에 의한 성능개선설계를 위하여 목표성능변위 및 설계지진가속도 조건에 대해 직접변위 기반 설계방법 및 변위계수법에 의한 내진성능개선 설계 방법을 제시하였다. SRC 합성기둥은 기존 RC 기둥과 비교하여 성능개선 설계 결과 변위 연성비 및 변위성능에서 크게 개선된 성능설계 결과를 나타내었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권4호통권77호
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• pp.431-438
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• 2005

철골-콘크리트 합성 기둥(이하 SC 합성 기둥)은 철골 플랜지 사이를 연결재로 용접하고, 이런 플랜지 사이에 콘크리트를 채워 시공성과 경제성을 얻을 수 있는 새로운 합성 부재이다. 이 연구의 전단계로서 비조밀단면을 사용한 SC 합성 기둥의 축력 실험을 통해 구조 내력이 우수하다는 것을 입증하였으나, 기둥의 특성상 축력과 휨을 동시에 받고 있기 때문에 후속 실험 연구가 필요하게 되었다. 따라서 일정 축력을 받는 비조밀단면을 가진 SC 합성 기둥의 휨 성능을 강축 및 약축 방향으로 실험을 실시하여 각국 기준식과 비교하여 분석하였다. 실험 결과 모든 방향에 대해서 각국 기준식에서 제시하고 있는 축력-휨 모멘트 내력식을 만족하는 결과를 보이고 있었다. 특히 AISC-LRFD 기준식은 합성 기둥의 내력을 지나치게 안전측으로 고려하고 있다. 또한 추후 SC 합성 기둥의 축력-휨 모멘트 내력식은 EC4 기준식으로 산정하는 것이 철골과 콘크리트의 적합 조건을 고려하지 않은 일본 기준식과 약축 방향 내력을 산정하기 어려운 ACI 기준식보다는 바람직하다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권1호
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• pp.87-96
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• 2003

SC 합성기둥은 H형강 플랜지 사이에 후프를 용접하고, 플랜지 사이의 공간에 콘크리트가 채워진 새로운 합성기둥 시스템이다. 본 연구의 전단계로서 SC 합성기둥의 압축, 휨, 전단 실험을 통하여 SC 합성 기둥의 우수한 구조적인 거동을 확인하였다. 그러나 기둥은 특성상 축력과 휨을 동시에 받고 있기 때문에 SC 합성기둥에 축력과 휨이 작용할 경우에 대한 평가가 이루어져야 한다. 따라서 본 연구에서는 축력을 받고 있는 SC 합성기둥의 휨 내력을 내부 콘크리트의 충전 유무, 후프와 스터드 볼트의 사용 유무, 축력의 크기를 변수로 하여 실험을 수행하였다. 그 결과 SC 합성 기둥은순철골 기둥에 비하여 최대 내력은 약 33%~42% 정도. 연성 능력은 약 33%~63% 정도의 증가 효과를 보이고 있음을 알 수 있었다. 또한 국내 $\ulcorner$강구조 한계상태 설계기준$\lrcorner$으로 평가된 SC 합성기둥의 휨 내력은 Eurocode-4, 일본 기준식에 비해 상당히 안전측으로 제시되고 있고, 축력이커질수록 실험에 의한 최대 내력이 국내 기준식과 차이가 커져 추후 SC 합성기둥 내력산정은 Eurocode-4 식을 반영하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.535-547
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• 2012

PSRC 기둥은 앵글을 콘크리트에 매입시킨 기둥으로, 단면의 외곽 코너에 배치되는 앵글이 기둥의 휨-압축에 저항하고, 횡철근은 기둥의 전단과 앵글-콘크리트 사이의 부착에 저항한다. 본 연구에서는 KBC 2009에 따라 PSRC 합성기둥의 휨, 전단, 부착 설계방법을 정립하고, 단순지지된 2/3 스케일의 PSRC 보와 SRC 보의 2점 가력 휨실험을 통하여 제안된 설계법을 검증하고 PSRC 합성기둥의 파괴특성을 분석하였다. 단면의 강재비와 횡철근 간격을 실험 변수로 고려하였다. 실험결과, KBC 2009으로 예측한 PSRC 합성기둥의 휨, 전단, 부착 강도는 실험결과와 잘 일치하였다. 고강도 앵글이 기둥 단면의 외곽에 배치되므로 PSRC 합성기둥은 동일한 강재비를 갖는 일반 SRC 합성기둥 단면에 비하여 매우 우수한 휨저항 성능을 나타냈다. 그러나 앵글과 콘크리트 사이의 부착강도가 충분히 학보되지 못한 경우 합성기둥 단면의 휨항복강도를 발휘하기 이전에 앵글의 부착파괴, 피복콘크리트 파괴, 횡철근의 파단 등이 발생하였다. 또한 앵글 용접성 및 인성이 부족할 경우 앵글-횡철근 용접부에서 앵글의 파단에 의해 실험체가 파괴되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권1호통권74호
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• pp.63-71
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• 2005

최근 기존의 합성 기둥들이 가지는 단점은 보완하고 장점은 유지시킬 수 있는 효율적인 기둥 시스템으로 철골-콘크리트 합성 기둥(SC 합성 기둥)에 대한 연구가 수행되고 있다. 본 연구자는 선행 실험 연구를 통해 SC 합성 기둥의 압축 내력을 평가하였지만, 실험실의 용량 부족으로 대형 기둥에서의 실험은 수행하지 못하였다. 따라서 이 연구에서는 실험 연구의 후속 연구로서 범용 유한요소 해석프로그램을 이용하여 콘크리트와 철골의 상호 작용 및 비조밀단면을 가진 철골 플랜지의 국부좌굴을 반영할 수 있도록 하였다. 이러한 유한요소해석 모델은 기 수행된 압축 실험값과 비교하여 적합성을 검증하였다. 또한 이렇게 검증된 해석적 모델을 이용하여 대형 크기의 기둥에 대해 비선형 해석을 수행하여 단면 증대에 따른 SC 합성 기둥의 비선형 거동에 대해 비교 분석하였다. 비선형 해석 결과 SC 합성 기둥의 철골 단면의 폭-두께비는 25.0을 초과하지 않아야 하고, 연결재의 단면적은 $0.025d{\cdot}t$ 이상, 연결재의 간격은 d/2 또는 최대 300mm이하로 설치하는 것이 바람직하다는 결론을 얻었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.335-344
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• 2007

기존 합성기둥의 장점을 유지하면서 콘크리트 충전 시 거푸집 공사의 절감과 충전상태의 육안 확인이 가능한 철골 콘크리트 합성기둥(이하 SC 합성기둥)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. SC 합성기둥은 콘크리트가 철골의 웨브를 둘러싸고 있어 화재 발생시 높은 열이 웨브까지 전달되는 시간을 지연시켜 뛰어난 내화성능을 가질 것으로 예상할 수 있다. 본 연구에서는 SC 합성기둥에 대해 열전달 해석을 수행하였고, 이를 바탕으로 P-M 상관 곡선을 이용하여 내화성능을 평가를 하였고, 이때의 해석변수는 콘크리트 면적비와 내화피복두께로 하였다. 또한 열전달 해석 방법을 검증하기 위해서 실제 수행된 실험 결과와 비교하여 이의 적절성을 검증하였다.