• 한국지진공학회논문집
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• 제3권4호
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• pp.61-70
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• 1999

1994년 Northridge 지진과 1995년 Kobe 지진에서 많은 철골구조물의 보-기둥 접합부에 발생한 규열은 내진성능이 우수한 것으로 알려진 모멘트 저항 철골골조의 내진성능 개선에 대한 연구필요성을 제시하였다 일반적으로 모멘트 저항 골조가 강한 지진을 받을 때 보-기둥 접합부는 강도의 저하없이 소성 회전변형능력이 0.015이면 만족할 수 있다고 한다. 본 연구의 목적은 강한 지진하중에서도 철골구조의 보-기둥 접합부에서 용접부의 균열이 방지되고 연성적으로 충분한 에너지를 흡수하고 소산할 수 있는 접합부의 형태를 제안하고 그 거동을 조사하는 것이다 본 연구에서는 접합부의 형태를 제안하였으며 실험을 통하여 그 거동을 분석하였다 제안된 접합부 시험체에 대한 실험결과는 용접부에 균열이 발생하지 않았으며충분한 변형능력을 나타냈다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제28권4호
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• pp.231-242
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• 2016

대형기둥의 제작성과 시공성을 고려한 철근콘크리트기둥-강재보 접합부의 상세를 제안하였으며, 이를 적용한 접합부의 내진성능을 연구하였다. 접합부의 보강을 위하여, 교차보, 스터드, U형 타이 등의 상세를 고려하였다. 내진성능의 평가를 위해, 2/3 스케일의 대형내부접합부에 대하여 반복가력실험을 수행하였다. 실험체들은 층간변위비 4.0%를 넘는 우수한 변형능력을 발휘하였으며, 보의 항복과 접합부의 항복이 동시에 발생하였다. 최종적으로는, 접합부의 전단파괴로 하중이 감소하였다. 실험강도는 기존 설계모델과 비교되었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제37권1호
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• pp.15-26
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• 2020

The top-and-seat angles with double web angles are commonly used in the design of beam-to-column joints in Asian and North American countries. The seismic behavior analysis of these joints with large cross-section size of beam and column (often connected by four or more bolts) is a challenge due to the effects from the relatively larger size of stiffened angles and the composite action from the adjacent concrete slab. This paper presents an experimental investigation on the seismic performance of exterior composite beam-to-column joints with stiffened angles under cyclic loading. Four full-scale composite joints with different configuration (only one specimen contain top angle in concrete slab) were designed and tested. The joint specimens were designed by considering the effects of top angles, longitudinal reinforcement bars and arrangement of bolts. The behavior of the joints was carefully investigated, in terms of the failure modes, slippage, backbone curves, strength degradation, and energy dissipation abilities. It was found that the slippage between top-and-seat angles and beam flange, web angle and beam web led to a notable pinching effect, in addition, the ability of the energy dissipation was significantly reduced. The effect of anchored beams on the behavior of the joints was limited due to premature failure in concrete, the concrete slab that closes to the column flange and upper flange of beam plays an significant role when the joint subjected to the sagging moment. It is demonstrated that the ductility of the joints was significantly improved by the staggered bolts and welded longitudinal reinforcement bars.

• Steel and Composite Structures
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• 제28권3호
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• pp.309-318
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• 2018

Buckling Restrained Braced (BRB) frames have been widely used as an efficient seismic load resisting system in recent years mostly due to their symmetric and stable hysteretic behavior and significant energy dissipation capacity. In this study, to provide a better understanding of the behavior of BRB frames with various beam-column connections, a numerical study using non-linear finite element (FE) analysis is conducted. All models are implemented in the Abaqus software package following an explicit formulation. Initially, the results of the FE model are verified with experimental data. Then, diverse beam-column connections are modeled for the sake of comparison from the shear capacity, energy dissipation and frame hysteresis behavior points of view until appropriate performance is assessed. The considered connections are divided into three different categories: (1) simple beam-column connections including connection by web angle and connection by seat angle; (2) semi-rigid connection including connection by web and seat angles; and (3) rigid beam-column connections by upper-lower beam plates and beam connections with web and flange splices. Results of the non-linear FE analyses show that these types of beam-column connections have little effect on the maximum story drift and shear capacity of BRB frames. However, the connection type has a significant effect on the amount of energy dissipation and hysteresis behavior of BRB frames. Also, changes in length and thickness of the angles in simple and semi-rigid connections and changes in length and thickness of plates in rigid connections have slight effects (less than 4%) on the overall frame behavior.

• Coupled systems mechanics
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• 제8권2호
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• pp.185-197
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• 2019

Considering the increasing use of tubular profiles in civil construction, this paper highlights the study on the behavior of welded connections between square hollow section column and I-beam, with emphasis on the assessment of the joint stiffness. Firstly, a theoretical analysis of the welded joints has been done focusing on prescriptions of the technical literature for the types of geometries mentioned. Then, a numerical analysis of the proposed joints were performed by the finite element method (FEM) with the software ANSYS 16.0. In this study, two models were evaluated for different parameters, such as the thickness of the cross section of the column and the sizes of cross section of the beams. The first model describes a connection in which one beam is connected to the column in a unique bending plane, while the second model describes a connection of two beams to the column in two bending planes. From the numerical results, the bending moment-rotation ($M-{\varphi}$) curve was plotted in order to determine the resistant bending moment and classify each connection according to its rotational capacity. Furthermore, an equation was established with the aim of estimating the rotational stiffness of welded I beam-to-RHS column connections, which can be used during the structure design. The results show that most of the connections are semi-rigid, highlighting the importance of considering the stiffness of the connections in the structure design.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.384-391
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• 2011

This paper deals with free vibrations of the parabolic hollowed beam-columns with constant volume. The cross sections of beam-column taper are the hollowed regular polygons whose depths are varied with the parabolic functional fashion. Volumes of the objective beam-columns are always held constant regardless given geometrical conditions. Ordinary differential equation governing free vibrations of such beam-columns are derived and solved numerically for determining the natural frequencies. In the numerical examples, hinged-hinged, hinged-clamped and clamped-clamped end constraints are considered. As the numerical results, the relationships between non-dimensional frequency parameters and various beam-column parameters such as end constraints, side number, section ratio, thickness ratio and axial load are reported in tables and figures.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.711-722
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• 2008

기존 콘크리트충전 각형강관(CFT) 구조에 사용하는 각형강관은 4개의 판을 용접하여 제작하는 박스칼럼이 일반적이다. 그러나 이러한 강관은 제작효율이 저하되며, 또한 기둥-보 접합부에는 내측 다이아프램과 관통 다이아프램을 용접하는데 특수한 용접기술이 필요하다. 따라서, 얇은 강판을 절곡하는 방식으로 응력집중 위치의 용접을 피하고, 단면효율이 극대화된 내부앵커 돌출형의 각형강관을 개발하게 되었다. 본 연구에서는 이 개발된 강관의 기둥-보 접합부로 외다이아프램형식을 채택하고. 보 플랜지의 응력 전달을 명확히 하기 위한 기둥-보 접합부 상세를 확 정하고자 이 접합부에 대한 단순인장 실험체를 제작하여 성능평가 실험을 수행하였다. 이 실험을 통해 콘크리트충전 기둥-보 접합부의 기둥-보 플랜지 용접 유무, 기둥-다이아프램 용접량, 콘크리트 충전유무, 다이아프램 설치 기둥과 일반기둥의 비교 등에 따른 인장영역 응력분포 및 내력평가를 진행하고 내부 앵커와 콘크리트 사이의 합성효과를 파악하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권5호통권72호
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• pp.695-703
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• 2004

본 논문에서는 4개의 철골 해석모델과 1개의 합성보 해석모델에 대한 단조가력 해석의 결과를 나타냈다. 철골 기둥-보 접합부에서 웨브의 모멘트 전달효율과 변형도 집중에 대해서 조사하였다. 해석결과 각형기둥을 가진 모델의 모멘트 전달효율은 각형기둥 플랜지의 면외변형 때문에 H-기둥을 가진 모델에 비해서 빈약했다. 스캘럽과 얇은 각형기둥 두께 및 슬래브도 또한 모멘트 전달효율의 저하를 가져오는 원인으로서, 이는 보-기둥 접합부의 파단을 초래할 가능성이 크다. 해석 결과는 실험결과와 비교하였다. 실험결과를 기초로 하면, 각형기둥 또는 슬래브가 있는 접합부의 변형능력은 빈약한 모멘트 전달효율과 이에 따른 플랜지의 변형도 집중에 의해 감소했다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.67-76
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• 2006

본 논문에서는 철골 각형강관단면(RHS) 기둥-보 접합부에서 웨브의 모멘트 전달효율을 평가하였다. 먼저, 5개의 철골보접합부에 대한 비선형 유한요소해석을 수행하였다. 이들은 접합부 상세가 다르게 설계되었고, 따라서 휨저항 성능이 각기 다르다. 해석결과 RHS 기둥을 가진 모델은 기둥 플랜지의 면외변형 때문에 WF(Wide Flange) 기둥을 가진 모델에 비해 모멘트 전달효율이 저하함을 보였다. 스캘럽(WAH)과 얇은 강관기둥 두께도 모멘트 전달효율의 저하를 가져오는 원인으로서, 결과적으로 보-기둥 접합부의 파단을 초래할 가능성이 크다. 해석과 이전의 실험결과를 기초로 하면, 응력집중은 모멘트 전달효율과 반비례하고, 접합부의 변형능력은 모멘트 전달효율의 저하에 따라 감소하는 것을 알 수 있다. 더 나아가서 바닥슬래브가 있는 합성보 접합부에 대한 유한요소해석결과는 중립축이 상부플랜지 방향으로 상승함으로써 모멘트 전달효율이 저하했고, 이러한 영향은 접합부의 조기 취성파단을 초래하는 것을 보였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권6호
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• pp.411-422
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• 2017

본 연구에서는 콘크리트피복 원형충전강관 기둥을 적용한 합성구조 접합부의 거동특성과 내진성능을 평가하기 위하여, 기둥-플랜지 접합부에 대한 인장실험과 보-기둥 접합부에 대한 반복하중 실험을 수행하였다. 기둥-플랜지 인장실험은 피복콘크리트의 유무와 플랜지 폭, 인장철근 보강을 변수로 하여 5개의 실험체에 대하여 하중재하능력과 파괴모드를 분석하였다. 실험결과, 접합부에서의 플랜지 단부 폭을 200mm에서 350mm로 증가시킬 경우 연결부의 강도 및 강성이 각각 1.61배와 1.56배가 증가했고, 인장철근을 보강할 경우 추가적으로 강성과 강도가 각각 1.35배와 1.92배 증가했다. 접합부 반복하중 실험에서는 접합 상세를 변수로 3개의 외부접합부 실험체를 구성했다. 접합부 보강상세로는 인장철근 보강과 강관의 두께, 수직강판 보강을 고려하였다. 모든 접합부 실험체는 보에서 뚜렷한 휨항복이 발생하였으며 접합부의 손상은 제한적이었다. 특히, 강재보가 강관에 직접 용접되는 경우 보의 웨브를 통해서도 하중이 전달되기 때문에, 플랜지 인장실험 결과보다 보수적인 설계가 가능하며, 접합부 강관 두께를 증가시키거나 수직강판으로 보강한 경우에는 추가적으로 패널존의 전단내력이 증가하는 것으로 나타났다.