• 한국공간구조학회논문집
• /
• 제8권5호
• /
• pp.59-65
• /
• 2008

최근, 교량교각과 같은 기둥구조물의 사용성능을 향상시킴과 동시에 복잡한 도심지 내 효율적 공간활용을 위해 콘크리트 충전강관(CFT: concrete-filled steel tube)의 적용이 점차 증가하고 있다. 이러한 기둥구조물의 정확한 설계를 위해서는 재료 및 기하학적 특성에 따른 콘크리트 충전강관 기둥의 거동에 관한 실험적 연구가 요구된다. 이에 본 연구에서는 압축강도실험을 통하여 외경-두께비 (D/t) 및 강재-콘크리트 단면적비 (As/Ac)에 따른 콘크리트 충전강관 기둥의 극한강도 분포특성에 대해 명확히 파악하였다. 또한 콘크리트 배합강도에 따른 콘크리트 충전강관 기둥의 극한강도 분포특성을 실험을 통하여 명확히 파악하였다. 실험결과의 고찰을 통하여 압축하중을 받는 콘크리트 충전강관 기둥의 극한강도는 콘크리트 강도보다 강과의 단면특성에 주로 의존함을 알 수 있었다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제18권5호
• /
• pp.1083-1101
• /
• 2015

Previous theoretical equations for the shear capacity of steel beam to concrete filled steel tube (CFT) column connections vary in the assumptions for the shear deformation mechanisms and adopt different equations for calculating shear strength of each component (steel tube webs, steel tube flanges, diaphragms, and concrete etc.); thus result in different equations for calculating shear strength of the joint. Besides, shear force-deformation relations of the joint, needed for estimating building drift, are not well developed at the present. This paper compares previously proposed equations for joint shear capacity, discusses the shear deformation mechanism of the joint, and suggests recommendations for obtaining more accurate predictions. Finite element analyses of internal diaphragm connections to CFT columns were carried out in ABAQUS. ABAQUS results and theoretical estimations of the shear capacities were then used to calibrate rotational springs in joint elements in OpenSEES simulating the shear deformation behavior of the joint. The ABAQUS and OpenSEES results were validated with experimental results available. Results show that: (1) shear deformation of the steel tube dominates the deformation of the joint; while the thickness of the diaphragms has a negligible effect; (2) in OpenSEES simulation, the joint behavior is highly dependent on the yielding strength given to the rotational spring; and (3) axial force ratio has a significant effect on the joint deformation of the specimen analyzed. Finally, modified joint shear force-deformation relations are proposed based on previous theory.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제23권1호
• /
• pp.51-59
• /
• 2011

높은 축력비가 적용된 무피복 CFT기둥은 보통 중저층 건물에서 2시간 이하의 내화성능을 확보하는데 적용 가능하나, 고층건물에서 요구되는 3시간의 내화성능을 만족시키지는 못한다. 따라서 고층건물에 무피복 CFT기둥을 적용하기 위해서는 추가적인 내화성능 향상방안이 제시되어야 한다. 이에 본 연구에서는 무피복 CFT기둥의 내화성능 향상방안으로써 Double CFT기둥을 설정하였다. 본 연구에서는 실대크기의 무피복 CFT기둥과 Double CFT기둥에 대한 재하가열실험을 수행하였다. 이를 통해, Double CFT기둥의 적용에 따른 내화성능 향상 효과 및 강관의 단면형상 변화에 따른 영향을 비교 평가해 보고자 한다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제34권2호
• /
• pp.355-365
• /
• 2014

원형 콘크리트 충전 강관(CFT)은 급속시공이 가능하고 뛰어난 좌굴 성능 및 콘크리트의 구속효과와 같은 여러 장점을 가지고 있어, 건축물의 기둥이나 교량의 교각으로 이용되고 있다. 하지만 CFT는 이러한 장점에도 불구하고 널리 이용되고 있지 않고 있다. 이러한 이유는 CFT의 설계기준들이 서로 상이하여 보수적인 설계가 이루어지고 있는 것에 일부 기인한다. 이 연구에서는 CFT설계에 널리 이용되는 AISC 및 EC4 설계기준의 타당성을 기존 연구자들이 수행한 실험 결과 및 이 연구에서 수행된 유한요소해석 결과를 이용하여 검증하였다. 특히 축력과 휨모멘트가 동시에 작용하는 CFT에 대하여 AISC 및 EC4에서 제안한 P-M 상관곡선의 타당성 검증에 초점을 두었다. 연구 결과, 기존의 P-M 상관곡선은 CFT의 강도를 상당히 보수적으로 예측하는 것을 알 수 있었다. 이 연구에서는 개선된 P-M 상관곡선을 제안하고 기존 실험 결과 및 이 연구에서 수행한 유한요소해석 결과를 이용하여 검증하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제29권3호
• /
• pp.237-247
• /
• 2017

본 연구에서는 각형 강관 내부에 수직 다이아프램이 적용된 CFT 기둥 접합부의 구조적 특성에 대해 알아보았다. 각형 CFT 기둥의 거동을 파악하기 위해 실대형 3개 실험체를 제작하여 실험을 수행하였다. 유한요소해석을 통해 다이아프램의 거동을 확인하였으며 접합부 내력식을 제안하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제13권1호
• /
• pp.71-79
• /
• 2001

본 연구는 콘크리트 충전강관을 고층 건축구조물의 기둥부재로의 이용을 위한 연구의 일환으로 필자의 실험결과와 그동안 국내에서 발표된 콘크리트충전 강관 기둥에 관한 연구논문(1991.1~2000.6)의 실험결과 값을 데이터 베이스를 통해 콘크리트 충전으로 인한 내력 상승효과와 세장비에 따른 내력 등을 파악하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 콘크리트 충전 강관 단주의 콘크리트 충전으로 인한 내력 상승효과는 단면형태에 따라 달리 나타나며, 누가강도에 비해 충전각형 강관은 1.102배 충전원형강관은 1.279배의 내력상승효과를 나타냈다. 압축력과 휨을 받는 콘크리트 충전강관의 폭-두께비는 국내의 비충전 강관의 폭-두께비에 비해 충전각형관은 1.3배 충전원형강관은 1.6배 이상 완화할 수 있음을 알 수있었다. 충전 효과를 고려한 중심축 하중을 받는 콘크리트 충전 강관 기둥의 내력식을 제안하였다. 실험데이트를 대표적인 복수강도 곡선인 SSRC 곡선 및 ECCS 곡선과 비교하였다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제20권1호
• /
• pp.1-20
• /
• 2016

The strength and stiffness of the steel beams to concrete-filled tubular columns connections are significantly reduced if the thick-walled components are used. However, the thick-walled tubes used for columns can largely reduce the demand for space and increase the strength-to-weight ratio. This paper describes the cyclic performance of extended through-diaphragm connections between steel beams and thick-walled concrete-filled tubular columns improved with fillets around the diaphragm corners. Test on one full-scale connection was conducted to assess the seismic behavior of the connection in terms of strength, stiffness, ductility, deformation, energy dissipation, and strain distribution. It is shown that the fillets and extended through-diaphragm can alleviate the stress concentration in the connection and thus improve the seismic performance. The test results demonstrate that the through-diaphragm connections with thick-walled concrete-filled tubular columns can offer sufficient energy dissipation capacity and ductility appropriate for its potential application in seismic design.

• 국제초고층학회논문집
• /
• 제13권1호
• /
• pp.85-95
• /
• 2024

A composite member made of concrete-filled steel tubes (CFT columns) has been recognized for its fire resistance due to the thermal mass effect of concrete inside the steel tube, as shown in various studies. In this study, the fire resistance performance of reinforced CFT columns under constant axial load was evaluated using finite element analysis with ABAQUS. For this purpose, the variables including cross-section size, steel tube thickness, and concrete cover thickness were set, and the temperature distribution in the column cross-section exposed to a standard fire was investigated using heat transfer analysis. Ultimately, a P-M interaction curve was obtained by evaluating the overall residual strength of columns, and the fire resistance time was determined by evaluating axial displacement-time responses due to the reduction in load capacity during fire through stress analysis.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제17권6호
• /
• pp.1025-1032
• /
• 2005

이 연구에서 격막이 설치된 각형 CFT 기둥의 장기거동에 관한 실험과 해석을 수행하였으며, 이를 통해 각형 CFT 기둥의 장기거동에 미치는 격막의 영향을 파악해 보고자 하였다. 격막의 크기에 따라 두 가지, 기둥 길이에 따라 세 가지 변수를 두어 총 6가지의 변수에 대한 실험과 각 실험체에 대한 3차원 유한요소 해석을 수행하였다. 강관과 콘크리트의 계면 거동을 고려한 유한요소 해석은 격막이 설치된 CFT 기둥의 실제 거동을 정확히 모사하였으며, 이를 통해 유한요소 모델링의 정확성이 검증되었다. 실험과 해석 결과로부터 다음과 같은 결론을 얻었다. 격막에 의한 기둥 단부의 구속 효과는 기둥의 길이에 상관없이 CFT 기둥의 단부에서 기둥의 폭만큼 내려간 위치까지이며, 이외의 부분에서 격막 또는 강관에 의한 구속 효과는 나타나지 않았다. 또한 내부 콘크리트 면적의 1/2 이상을 가압할 수 있는 격막이 설치된 각형 CFT 기둥의 장기변형에 의한 축소량은 강관과 콘크리트의 전체 면적을 동시에 가압한 경우의 축소량과 동일하다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제25권1호
• /
• pp.71-80
• /
• 2013

구조, 시공 및 내화측면에서 우수한 콘크리트충전강관(CFT)부재에 대해서 구성재료의 강도가 높은 경우 즉, 콘크리트 압축강도가 100MPa 이상이면서 강관의 항복강도가 650MPa 이상인 경우에 대한 내화성능 평가실험 및 해석적 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 이러한 부재에 대해서 내화성능 거동을 파악하고자 ${\Box}-400{\times}400{\times}15$, 부재길이 3,000mm인 실물대 중심재하 내화실험을 행하였다. 실험변수는 중심축력을 5,000kN과 2,500kN로 하였다. 실험결과, 고강도 콘크리트의 폭렬 및 콘크리트 내부 균열에 의하여 축하중이 클수록 조기에 내력을 상실하였다. 또한, 유한차분법과 변형률적합조건을 이용한 비정상온도해석 및 응력해석을 수행하였으며, 고강도 재료모델은 Eurocode모델을 이용하였다. 해석모델은 시간-축변위 관계를 합리적으로 예측할 수 있었다.