• 국제초고층학회논문집
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• 제7권4호
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• pp.375-387
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• 2018

This paper presents a review on progressive collapse mechanism of steel framed buildings exposed to fire. The influence of load ratios, strength of structural members (beam, column, slab, connection), fire scenarios, bracing systems, fire protections on the collapse mode and collapse time of structures is comprehensively reviewed. It is found that the key influencing factors include load ratio, fire scenario, bracing layout and fire protection. The application of strong beams, high load ratios, multi-compartment fires will lead to global downward collapse which is undesirable. The catenary action in beams and tensile membrane action in slabs contribute to the enhancement of structural collapse resistance, leading to a ductile collapse mechanism. It is recommended to increase the reinforcement ratio in the sagging and hogging region of slabs to not only enhance the tensile membrane action in the slab, but to prevent the failure of beam-to-column connections. It is also found that a frame may collapse in the cooling phase of compartment fires or under travelling fires. This is because that the steel members may experience maximum temperatures and maximum displacements under these two fire scenarios. An edge bay fire is more prone to induce the collapse of structures than a central bay fire. The progressive collapse of buildings can be effectively prevented by using bracing systems and fire protections. A combination of horizontal and vertical bracing systems as well as increasing the strength and stiffness of bracing members is recommended to enhance the collapse resistance. A protected frame dose not collapse immediately after the local failure but experiences a relatively long withstanding period of at least 60 mins. It is suggested to use three-dimensional models for accurate predictions of whether, when and how a structure collapses under various fire scenarios.

• Steel and Composite Structures
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• 제31권4호
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• pp.373-385
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• 2019

This paper presents a useful in-plane structural analysis of low-rise blind-bolted composite frames with semi-rigid joints. Analytical models were used to predict the moment-rotation relationship of the composite beam-to-column flush endplate joints that produced accurate and reliable results. The comparisons of the analytical model with test results in terms of the moment-rotation response verified the robustness and reliability of the model. Abaqus software was adopted to conduct frame analysis considering the material and geometrical non-linearities. The flexural behaviour of the composite frames was studied by applying the lateral loads incorporating wind and earthquake actions according to the Australian standards. A wide variety of frames with a varied number of bays and storeys was analysed to determine the bending moment envelopes under different load combinations. The design models were finalized that met the strength and serviceability limit state criteria. The results from the frame analysis suggest that among lateral loads, wind loads are more critical in Australia as compared to the earthquake loads. However, gravity loads alone govern the design as maximum sagging and hogging moments in the frames are produced as a result of the load combination with dead and live loads alone. This study provides a preliminary analysis and general understanding of the behaviour of low rise, semi-continuous frames subjected to lateral load characteristics of wind and earthquake conditions in Australia that can be applied in engineering practice.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권1호
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• pp.15-24
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• 2013

본 논문은 반복하중을 받는 CFT 합성골조의 더블 웨브앵글 접합부의 휨모멘트 내력에 대해 체계적으로 수행된 유한요소 연구로부터 얻은 결과를 제시하고 있다. 합성 부분강접 CFT 접합부의 회전강성, 휨모멘트 내력 및 파괴모드를 연구하기 위하여 3차원 비선형 유한요소 해석이 수행되었다. 부가적인 다양한 구조적 거동은 앵글의 두께 및 고강도 강봉 게이지 거리로 더블 웨브앵글 접합부의 파라미터에 대한 영향을 설명하고 있다. 해석모델의 적합성은 정적 유한요소해석 결과로부터 얻은 모멘트-회전각 곡선을 Richard의 회귀분석을 통하여 비교 분석하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제52권4호
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• pp.405-418
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• 2024

To study the influence of different reduced beam section (RBS) on the mechanical performance of modular boltedwelded hybrid connection joints (MHCJs), this article uses ABAQUS to establish and verify the finite element model (FEM) of the test specimens on the basis of quasi-static test research. Based on, 14 joint models featuring different RBS are devised to evaluate their influence on seismic behavior, such as joint failure mode, bending moment (M)-rotation angle (θ) curve, ductility, and energy consumption. The results indicate that when the flange and web are individually weakened, they alleviate to some extent the concentrated stress of the core module (CM) and column end steel skeleton in the joint core area, but both increase the stress on the flange connecting plate (FCP). At the same time, the impact of both on seismic performance such as bearing capacity, stiffness, and energy consumption is relatively small. When simultaneously weakening the flange and web of the steel beam, forming plastic hinges at the weakened position of the beam end, significantly alleviated the stress concentration of the CM and the damage at the FCP, improving the overall deformation and energy consumption capacity of joints. But as the weakening size of the web increases, the overall bearing capacity of the joint shows a decreasing trend.

• 한국지진공학회논문집
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• 제3권3호
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• pp.9-20
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• 1999

프레임 구조물의 접합부 손상을 평가하기 위하여 접합부 손상모델과 신경망기법을 이용한 손상평가기법을 제안하였다 구조물의 보-기둥 접합부를 접합부의 회전강성을 갖는 등가의 스프링요소로 표현하였으며 접합부의 손상도는 손상 전 후의 고정도계수의 감소비율로 정의하였다 손상평가를 위하여 다층퍼셉트론즈 신경망 기법을 제안하였으며 손상평가성능을 향상시키기 위하여 부분구조추정법, 노이즈첨가학습, 자료교란법등의 기법을 적용하였다 10층 프레임 구조물에 대한 수치 예제해석과 2층 프레임 구조물에 대한 실험 예제해석을 통하여 제안기법의 유용성을 평가하였다 계측지점이 일부분으로 제한되어 있고 계측자료에 심한 계측오차가 포함되어 있는 경우에도 손상평가가 합리적으로 이루어질수 있음을 알 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.325-334
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• 2010

본 연구에서는 반강접 접합부 배치에 따른 구조물 거동특성을 파악하기 위하여 KBC2005 건축구조설계기준으로 비가새 5층 철골 구조물을 설계하여 모든 접합부를 완전 강접합부과 반강접 접합부로 이상화한 경우 그리고 반강접 접합부를 수직배치 및 수평배치한 경우에 대하여 푸쉬오버 구조해석을 실시하였다. 철골 보 및 기둥의 모멘트-곡률관계는 화이버모델을 이용하여 확인하였으며 반강접 접합부의 모멘트-회전각 관계는 3-매개변수 파워모델을 이용하여 나타내었다. KBC2005 등가정적횡하중을 받는 2차원 구조물에 대한 푸쉬오버 구조해석을 실시하여 지붕충변위, 밑면전단력, 접합부 요구연성도, 소성힌지 발생순서 그리고 초과강도계수, 연성계수, 반응수정계수와 같은 설계계수 등을 확인하였다. 반강접 접합부를 부분적으로 사용하면 모든 접합부에 반강접 접합부를 사용한 골조 보다 큰 강도 및 강성도를 확보 할 수 있었고 모든 접합부에 강접 접합부를 사용한 골조 보다 큰 연성능력을 확보할 수 있었다. 초과강도계수는 기준과 비슷하였지만 반응수정계수는 기준 보다 훨씬 큰 값을 보였다. TSD 접합부는 예제 구조물에서 경제성과 안전성을 확보할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제28권6호
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• pp.467-476
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• 2016

모듈러 건축물에서 모듈러 유닛 사이의 접합은 연결 강판을 이용하여 볼트 접합하는 것이 일반적이다. 건축물의 강도는 가장 약한 부분에 의해 결정되며, 접합부는 부재보다 약한 부분이 될 가능성이 있다. 따라서 모듈러 건축물의 안전성을 확인하기 위해 모듈 내부 기둥-보 접합부의 구조성능뿐 아니라 모듈러 유닛과 유닛 접합부의 구조성능도 평가되어야 한다. 이 연구에서는 각형강관 기둥과 ㄷ형강보가 사용된 모듈이 일자형 접합철물과 십자형 접합철물로 연결된 접합부의 거동을 KBC2009 0722.2.4에 따라 모듈의 폭 방향과 길이 방향에 대해 층간 변위각으로 반복 가력을 제어하는 실험을 통해 조사하였다. 실험결과 모든 실험체는 0.04rad 변위각까지 비교적 안적정인 거동을 보였고, 길이 방향 실험체의 결과가 에너지 흡수능력 면에서 좋은 거동을 보였다. 그러나 일자형 연결 강판이 십자형 연결 강판에 비해 변위각이 커질수록 강성이 저하하고, 기둥의 실제 변위각이 늘어나는 결과를 보였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제35권4호
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• pp.579-598
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• 2020

Consideration of the panel zone (PZ) deformations in the analysis of steel moment frames (SMFs) has a substantial effect on structural response. One way to include the PZ effect on the structural response is Krawinkler's PZ model, which is one of the best and conventional models. However, modeling of Krawinkler's PZ model has its complexity, and finding an alternative procedure for PZ modeling is of interest. In this study, an efficient model is proposed to simplify Krawinkler's PZ model into an Adjusted Rigid-End Zone (AREZ). In this way, the rigid-end-zone dimensions of the beam and column elements are defined through an appropriate rigid-end-zone factor. The dimensions of this region depend on the PZ stiffness, beam(s) and columns' specifications, and connection joint configuration. Thus, to obtain a relationship for the AREZ model, which yields the dimensions of the rigid-end zone, the story drift of an SMF with Krawinkler's PZ model is equalized with the story drift of the same structure with the AREZ model. Then, the degree of accuracy of the resulting relationship is examined in several connections of generic SMFs. Also, in order to demonstrate the applicability of the proposed model in SMFs, several SMFs ranging from 3- to 30-story representing low- to high-rise buildings are examined through linear static and dynamic time history analysis. Furthermore, non-linear dynamic analyses of three SMFs conducted to validate the degree of accuracy of the proposed model in the non-linear analysis of SMFs. Analytical results show that there is considerable conformity between inter-story drift ratio (IDR) results of the SMFs with Krawinkler's PZ model and those of the centerline SMFs with AREZ.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.535-546
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• 2011

본 연구에서는 다양한 명시적 호장법을 사용하여 공간프레임의 반강접 탄소성 후좌굴 해석을 수행하였다. 이를 위해 이전 연구를 발전시켜 다양한 명시적 알고리즘의 호장법과 명시적, 묵시적 해석법에 동시에 적용 가능한 반강접 탄소성 공간프레임요소를 제안하였다. 다양한 명시적 호장법은 예측단계와 수렴단계에 명시적 해석법인 동적이완법을 적용한 것을 의미한다. 따라서 명시적 호장법에는 명시적(예측단계)-명시적(예측단계) 호장법, 명시적(예측단계)-묵시적(수렴단계) 호장법, 묵시적(예측단계)-명시적(수렴단계) 호장법으로 구분된다. 또한 명시적 호장법에 적용 가능하도록 수정된 반강접 탄소성 공간프레임요소는 오일러리안 유한변형이론에 의해 강체회전변형을 고려하였기 때문에 대변위가 발생하는 기하학적 비선형 문제에 적용될 수 있고, 완전 탄소성 소성힌지 알고리즘에 의한 재료적 비선형성을 고려하였으며, 부재내부에 정적 응축된 회전 및 축방향 성분의 선형 스프링에 의해 접합부 반강접 특성을 반영하였다. 제안된 해석법을 이용하여 검증예제를 수행함으로써 본 연구에서 제안된 다양한 명시적 호장법 및 공간프레임요소의 정확성을 검증한다.

• 생물환경조절학회지
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• 제26권4호
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• pp.402-410
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• 2017

본 연구에서는 실대형 실험과 구조해석을 통하여 현장에서 사용되는 기둥-서까래-도리, 기둥-도리-방풍벽 접합부를 적용한 강관 골조 플라스틱 연동온실의 정적 구조성능을 분석하였다. 실대형 재하실험 결과는 접합부를 강접합으로 가정한 구조해석 결과와 비교하여 구조물의 횡방향 강성과 각 부재의 하중분담률에서 많은 차이를 보였다. 동고 높이에서 측정한 수평변위는 실험과 구조해석의 차이가 40%이었고 수직변위는 89%의 차이를 보였다. S3 부재의 발생응력을 기준으로 한 각 부재별 하중분담률을 비교한 결과 실험과 구조해석에서 두 배 이상의 차이를 보이는 부재가 있었으며, 하부측벽이음(S2), 기둥 상부(S7) 등 주요 부재의 실험결과가 구조해석의 하중분담률을 재현하지 않았다. 현장에서 사용하는 접합부가 충분한 강성을 확보하지 않음으로써 구조물에 작용하는 외력을 각 부재에 적절하게 전달하지 못했으며 이로 인해 구조물의 강성이 저하되는 현상이 나타났다. 설계 단계에서 일반적으로 구조해석에 의해 결정되는 구조성능의 신뢰도는 접합부의 특성을 보다 면밀하게 고려했는지 여부에 따라 좌우 될 수 있다. 따라서 온실 구조 성능에 대한 신뢰성을 높이기 위해서는 온실에 사용되는 다양한 접합부를 고려할 수 있는 구조해석 기술의 개발이 필요하며 설계 기준에서 상세 설계 방법을 보다 명확히 규정해야 할 것으로 판단된다.