• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권4호통권77호
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• pp.469-479
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• 2005

강구조 비가새 골조의 접합부로서 반강접합부를 적용하게 되면 접합부의 비선형적인 모멘트-회전각 관계는 강구조 비가새 골조의 거동($P-\Delta$ 효과) 및 안정성에 영향을 미치게 된다. 따라서 본 연구에서는 이러한 접합부 비선형 거동이 골조의 거동 및 안정성에 미치는 영향을 2차 비탄성 해석을 통하여 고찰하고, 안정성에 영향을 미치는 주요 인자 및 그 경향들을 분석하였다. 연구 결과 접합부의 비선형 거동은 골조의 안정성에 직접적인 영향을 미치는 것으로 나타났으며 주요 영향인자는 접합부의 회전강성, 반강접합부의 적용 위치 등으로 나타났다.

• Steel and Composite Structures
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• 제34권5호
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• pp.625-641
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• 2020

The realistic modeling of the beam-column semi-rigid connection in steel frames attracted the attention of many researchers in the past for the seismic analysis of semi-rigid frames. Comparatively less studies have been made to investigate the behavior of steel frames with semi-rigid connections under different types of earthquake. Herein, the seismic behavior of semi-rigid steel frames is investigated under both far and near-field earthquakes. The semi-rigid connection is modeled by the multilinear plastic link element consisting of rotational springs. The kinematic hysteresis model is used to define the dynamic behavior of the rotational spring, describing the nonlinearity of the semi-rigid connection as defined in SAP2000. The nonlinear time history analysis (NTHA) is performed to obtain response time histories of the frame under scaled earthquakes at three PGA levels denoting the low, medium and high-level earthquakes. The other important parameters varied are the stiffness and strength parameters of the connections, defining the degree of semi-rigidity. For studying the behavior of the semi-rigid frame, a large number of seismic demand parameters are considered. The benchmark for comparison is taken as those of the corresponding rigid frame. Two different frames, namely, a five-story frame and a ten-story frame are considered as the numerical examples. It is shown that semi-rigid frames prove to be effective and beneficial in resisting the seismic forces for near-field earthquakes (PGA ≈ 0.2g), especially in reducing the base shear to a considerable extent for the moderate level of earthquake. Further, the semi-rigid frame with a relatively weaker beam and less connection stiffness may withstand a moderately strong earthquake without having much damage in the beams.

• 대한건축학회논문집:구조계
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• 제34권3호
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• pp.19-28
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• 2018

Key factors that ensure competitiveness of modular unit include consistent high quality and connection condition that ensures high structural performance while minimizing the overall scale of the on-site process. However, it is difficult to evaluate the structural performance of the connection of modular unit, and its structural analysis and design method can be different depending on the connection to its development, which affects the seismic performance of its final design. In particular, securing the seismic performance is the key to designing modular systems of mid-to-high-rise structure. In this paper, therefore, the seismic performance of the modular system with bracket-typed fully restrained moment connections according to stiffness and the shapes of various connection members was evaluated through experimental and analytical methods. To verify the seismic performance, a cyclic loading test of the connection joint of the proposed modular system was conducted. As a result of this study, theoretical values and experimental results were compared with the initial stiffness, hysteresis behavior and maximum bending moment of the modular system. Also, the connection joint was modeled, using the commercial program ANSYS, which was then followed by finite element analysis of the system. According to the results of the experiment, the maximum resisting force of the proposed connection exceeded the theoretical parameters, which indicated that a rigid joint structural performance could be secured. These results almost satisfied the criteria for connection bending strength of special moment frame listed on KBC2016.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권5호통권78호
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• pp.569-580
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• 2005

기존 강구조 모멘트연성골조시스템의 기둥-보 접합부는 노스리지 지진과 고베 지진시 충분한 내진성능을 발휘하지 못하고 접합부에서 취성파괴가 발생하였다. 본 논문은 기존 접합부의 형상을 변화하여 H형강보 웨브의 고장력볼트 전단접합과 H형 플랜지의 리브보강 유무를 변수로 한 실대형 실험을 실시하였다. 실험목적은 보웨브의 2면전단접합으로 고장력 볼트수 감소와 시공성 향상을 기대하며, 리브플레이트 보강을 통해 내진성능을 향상시키고자 한다. H형강 보웨브의 2면전단접합과 리브플레이트로 보강한 접합부 실험결과, 기존 접합부보다 초기강성, 에너지 소산능력 및 소성회전능력이 높게 나타났으며, 내력상승률 및 변형능력은 전단탭의 위치로 인해 인장측과 압축측이 다소 차이를 보이고 있으나 전체적으로 우수한 내진성능을 나타냈다. 그리고 모든 시험체가 층간변위비 4%, 총소성회능력 약 0.029rad이상 및 접합부 최대내력이 원단면보 전소성모멘트의 약 130% 이상을 상회하여 중급모멘트연성골조이상의 설계가 가능하리라 사료된다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.89-97
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• 2008

본 논문은 유닛 모듈러를 구성하는 주구조체인 각형강관 기둥과 냉간성형 LEB C-형강 보로 볼트 접합된 접합부의 거동을 실험적으로 평가하는 것이 연구의 목적이다. 접합부에서 기둥과 LEB C-형강 보를 접합하기 위한 브라켓의 두께변화, LEB C-형강 보와 브라켓 접합부 볼트 개수 등의 주요변수에 대한 실험을 통하여 기둥-보 접합부의 내력증대와 변형성상 및 파괴모드 변화 등을 고찰하였다. 실험결과, 접합부의 보강형상과 관계없이 또한 접합부의 파괴 없이 LEB C-형강 보의 국부좌굴강도가 지배하는 것으로 파악되었으며, 브라켓 두께 크기에 따라 내력과 강성이 조금 높게 나타남을 알 수 있었다. 또한 접합부에 사용된 볼트 수량에 관계없이 강성면에서 큰 차이를 나타내지 않았으며 LEB C-형강과 브라켓을 볼트접합으로 반강접합의 역학적 거동 가능성을 확인하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제12권2호
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• pp.201-214
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• 2001

Four finite element (FE) models are examined to find the one that best estimates moment-rotation characteristics of top- and seat-angle with double web-angle connections. To efficiently simulate the real behavior of connections, finite element analyses are performed with following considerations: 1) all components of connection (beam, column, angles and bolts) are discretized by eight-node solid elements; 2) shapes of bolt shank, head, and nut are precisely taken into account in modeling; and 3) contact surface algorithm is applied as boundary condition. To improve accuracy in predicting moment-rotation behavior of a connection, bolt pretension is introduced before the corresponding connection moment being surcharged. The experimental results are used to investigate the applicability of FE method and to check the performance of three-parameter power model by making comparison among their moment-rotation behaviors and by assessment of deformation and stress distribution patterns at the final stage of loading. This research exposes two important features: (1) the FE method has tremendous potential for connection modeling for both monotonic and cyclic loading; and (2) the power model is able to predict moment-rotation characteristics of semi-rigid connections with acceptable accuracy.

• Computers and Concrete
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• 제33권1호
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• pp.103-119
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• 2024

In this paper, the non-linear behavior of masonry-infill and bare steel frames using different beam-column connections under monotonic static loading was investigated through a parametric study. Numerical models were carried out using one- and two-dimensional modelling to validate the experimental results. After validating the experimental results by using these models, a parametric study was carried out to model the behavior of these frames using flushed, extended, and welded connections. The results showed that using the welded or extended connection is more efficient than using the flushed type in masonry-infilled steel frames, since the lateral capacities, initial stiffness, and toughness have been increased by 155%, 601%, and 165%, respectively in the case of using welded connections compared with those used in bare frames. The FE investigation was broadened to study the influence of the variation of the uniaxial column loads on the lateral capacities of the bare/infill steel frames. As the results showed when increasing the amount of uniaxial loading on the columns, whether in tension or compression, causes the lateral load capacity of the columns to decrease by 26% for welded infilled steel frames. Finally, the influence of using different types of beam-to-column connections on the vertical capacities of the bare/infill steel frames under settlement effect was also studied. As a result, it was found that, the vertical load capacity of all types of frames and with using any type of connections is severely reduced, and this decrease may reach 62% for welded infilled frames. Furthermore, the flushed masonry-infilled steel frame has a higher resistance to the vertical loads than the flushed bare steel frame by 133%.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권5호통권48호
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• pp.527-535
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• 2000

철골 구조물의 접합부는 전통적으로 강접 혹은 단순 접합으로 이상화하여 설계되어 졌으나 많은 연구를 통해 이러한 모델링이 불합리할 수 있음이 밝혀져 왔다. 골조의 정확한 해석을 위해 부재의 2차효과($P-{\delta}$효과) 및 구조물 전체의 2차효과($P-{\Delta}$효과)의 고려가 필수적이고, 무엇보다도 접합부의 고유한 강성을 부여하는 것이 중요하다. 즉 실험을 통해 얻은 접합부의 모멘트-회전각을 골조 해석시 있는 그대로 반영할 수 있어야 한다. 이러기 위해 모멘트-회전각을 표현할 수 있는 단일 수식의 개발이 필요하며 지금까지 다양한 수식이 개발되어 보고되고 있다. 본 논문은 기하학적효과 및 접합부 강성을 고려할 수 있도록 이론을 통해 유도한 접합부의 강성행렬에 모멘트-회전각 관계를 표현하는 수정지수 함수 모델, 멱함수 모델 그리고 제안한 로그함수 모델을 사용하여 골조 해석을 실시하고, 그 결과를 통해 유도된 강성행렬의 적용가능성을 알아보고, 제안한 로그함수의 유효성을 밝히고자 한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권5호통권72호
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• pp.629-639
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• 2004

철골조는 작용하중을 지탱하기 위한 구조시스템 중의 하나로 널리 사용되고 있고, 보와 기둥의 강성, 보와 기둥의 강성, 지점조건, 보강의 유무, $P-{\Delta}$효과 등의 변화에 따른 영향들을 포함하는 최적의 설계를 필요로 한다. 본 연구는 볼트 수의 변화에 의한 더블앵글 접합부의 회전강성 변화가 철골조의 거동에 미치는 영향을 파악하기 위하여 진행되었다. 또한, 수평 수직하중을 동시에 받는 더블앵글로 접합된 골조의 처짐에 대한 제한 조건을 만족하도록 하는 최대 허용하중 산정에 관한 연구도 병행하였다. 더블앵글 접합부의 회전강성을 얻기 위하여 접합부 실험을 수행하였고, 골조의 처짐 및 최대 작용하중을 정확하게 파악하기 위한 단순해석 모델도 제안하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제44권4호
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• pp.539-569
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• 2012

The behaviour of beam-to-column connections plays an important role in the analysis and design of steel structures. A computer-based method is presented for nonlinear steel frames with semi-rigid connections accounting for shear deformations. The analytical procedure employs transcendental stability functions to model the effect of axial force on the stiffness of members. The member stiffness matrix, and the fixed end forces for various loads were found. The nonlinear analysis method is applied for three planar steel structures. The method is readily implemented on a computer using matrix structural analysis techniques and is applicable for the efficient nonlinear analysis of frameworks.