• Steel and Composite Structures
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• 제8권2호
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• pp.115-128
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• 2008

A method is proposed to estimate the ultimate strength of rectangular concrete-filled steel tubular (CFT) stub columns under axial compression. The ultimate strength of concrete core is determined by using the conception of the effective lateral confining pressure and a failure criterion of concrete under true triaxial compression, which takes into account the difference between the lateral confining pressure provided by the broad faces of the steel tube and that provided by the narrow faces of the steel tube. The longitudinal steel strength of broad faces and that of the narrow faces of the steel tube are calculated respectively due to that buckling tends to occur earlier and more extensively on the broader faces. Finally, the proposed method is verified with experimental results. Corresponding values of ultimate strength calculated by ACI (2005), AISC (1999) and GJB4142-2000 are given respectively for comparison. It is found from comparison that the proposed method shows a good agreement with the experimental results.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제77권6호
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• pp.745-751
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• 2021

Concrete filled double skin tubular members (CFDST) consist of double concentric circular or square steel tubes with concrete filled between the two steel tubes. The CFDST members, having a hollow section inside the internal tube, are generally lighter than ordinary concrete filled steel tubular members (CFT) which have a solid cross-section. Therefore, when the CFDST members are applied to bridge piers, reduction of seismic action can be expected. The present study aims to investigate, experimentally, the behavior of CFDST stub columns with double concentric square steel tubes filled with concrete (SS-CFDST) when working under centric compression. Two test parameters, namely, inner-to-outer width ratio and outer square steel tube's width-to-thickness were selected and outer steel tube's width-to-thickness ratio ranging from 70 to 160 were considered. In the results, shear failure of the concrete fill and local buckling of the double skin tubes having largest inner-to-outer width ratio were observed. A method to predict axial loading capacity of SS-CFDST is also proposed. In addition, the load capacity in the axial direction of stub column test on SS-CFDST is compared with that of double circular CFDST. Finally, the biaxial stress behavior of both steel tubes under plane stress is discussed.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권1호
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• pp.47-59
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• 2013

본 연구는 신형상 U형 합성보의 1차 휨실험에 연이은 2차 연구로 U형 합성보와 기둥 접합부의 내진성능시험이다. 실험 변수는 기둥의 종류와 보 춤, 보 상부 플레이트 연속유무, 보 단부 철근 수 등으로 3개의 실험체를 제작하였다. 기둥의 종류는 철골 철근콘크리트 기둥과 CFT 형상의 ACT기둥이며, 보 춤은 300, 500(mm)이다. 접합부상세는 일반적으로 많이 적용하고 있는 짧은 브라켓을 활용한 볼트 접합부이다. 실험결과 변형능력은 2~4(%)의 층간변위각을 확보하였으며, 최대모멘트는 부휨모멘트의 경우 공칭모멘트 이상의 내력이 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권5호통권60호
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• pp.567-576
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• 2002

중심 및 2축편심압축에 대한 고강도콘크리트충전 각형강관기둥에 대해 실험 및 해석을 수행하며, 실험변수는 기둥의 좌굴길이대 단면폭의 비 $L_k/D$, 편심의 크기 e, 그리고 편심하중의 각 ${\theta}$이다. 실험을 통하여 2축휨을 받는 고강도콘크리트충전 각형강관기둥의 내력 및 거동을 조사한 결과, 2축편심압축력을 받는 CFT기둥의 실험에 의한 최대내력 및 거동은 해석에 의한 값과 비교적 잘 일치하였다.

• 콘크리트학회지
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• 제14권6호
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• pp.88-95
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• 2002

최근 국내에 60층을 초과하는 초고층 구조물들이 많이 건설되고 있으며, 콘크리트 품질의 향상 특히 콘크리트의 고강도화에 힘입어 이를 이용한 철근 콘크리트 고층 구조물들이 증가하고 있다. 이에 따라 이들 초고층, 초대형 구조물을 지지할 수 있는 고축력, 고연성의 기둥에 대한 설계 및 시공이 요구되고 있으며, 이에 가장 적합한 구조요소라 할 수 있는 콘크리트 충전 강관기둥(Concrete Filled Steel Tube Columns : CFT Columns)의 설계 및 시공에 관심이 높아지고 있다. 이러한 콘크리트 충전 강관기둥은 콘크리트가 강관에 의해 둘러싸여지기 때문에 축하중 저항 능력이 증가되는 장점과 동일한 단면으로 H형강을 사용한 순수 철골조 H형강 기둥의 강축(strong axis)과 약축(weak axis) 문제해결과 동시에 강성 (stiffness)을 증가시킬 수 있으며, 내화 성능이 향상되고 거푸집 대체 재료로 사용되는 등 여러 가지 장점을 지니고 있다. 한편 충전 강관기둥에 작용하는 축하중은 대부분 콘크리트가 부담하게 되는데 이러한 충전강관 기둥의 장점을 극대화하기 위해서는 보통강도 콘크리트보다는 압축강도 및 탄성계수가 큰 고강도 콘크리트의 사용은 불가피하게 된다.(중략)

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.864-873
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• 2002

현재의 CFT기둥 구조에 대한 연구는 대부분 강재측 측면에서 접근한 연구와 강관 내부에 충전되는 콘크리트의 충전성 등과 같은 시공적 측면에 대한 연구성과가 주류로 되고 있으며, 콘크리트 측면에서의 연구는 미흡한 실정이다. 이것에 대한 연구를 중심으로 HCFT 기둥이 축력아래에서 단주가 동일한 휨-모멘트를 받을 때의 변형성능(M-ø)에 대하여 해석적으로 수치적인 값을 검토하였다. 그리고, 기본적인 가정을 바탕으로 실험에서 얻은 CFT 단면의 변형성능의 해석에 대하여 모멘트-축력-곡률관계의 해석 프로그램의 개발(C-Language)을 실시하였다. 따라서, 본 연구에서는 폭-두께비(D/t), 세장비(λ), 콘크리트의 종류를 주요변수로 하여 편심하중 아래에서의 강도 600kgf/$\textrm{cm}^2$를 충전한 HCFT 기둥에 대한 내력 및 곡률과 같은 구조적 특성을 고찰하였으며, AISC-LRFD, AIJ, Tokanori Sato의 식을 이용한 내력설계식의 비교분석을 실시하였다. 본 연구에서 검토한 내력 및 곡률은 향후 HCFT 기둥에 대한 내력설계식의 제안 및 해석에 유용하게 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.55-63
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• 2015

사전제작 기술은 교량을 더 안전하고 주변과 친화적인 환경을 구축하며 작업 환경에 제한이 있을 경우에도 품질과 내구성을 개선하며 공사를 수행할 수 있다. 콘크리트 충전강관을 이용한 모듈러 하부구조 교각을 제안하였다. 프리캐스트 피어캡은 피어테이블과 프리스트레스를 도입한 프리캐스트 세그먼트로 구성되어 있다. 피어테이블은 매입형 강재를 사용하여 응력의 집중을 완화하였다. 피어캡과 교각은 4개 또는 6개의 CFT기둥으로 연결된다. 피어캡의 전단강도는 피어테이블에서 연장시킨 전단 스터럽에 의해 저항하게 된다. 횡방향 프리스트레스 힘은 사용하중에 의한 인장 응력을 제어하기 위하여 도입되었다. 이 논문에서는 모듈러 구조의 유효성을 정적실험을 통하여 평가하였다. 제안된 피어캡은 설계 요구사항들을 연속 철근과 프리스트레스에 의해 만족시켰다. 모듈러 구조의 표준화는 급속교체 및 교량의 급속시공에 효과적으로 사용될 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권2호
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• pp.375-383
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• 2002

콘크리트 충전강관(CFT) 기둥의 하부압입공법의 시공성을 평가하기 위해 6개의 실대규모 시험체에 대한 시험시공을 실시하였다. 시험체의 규모는 4개층 규모의 12.8m높이로 하여 콘크리트 압입 높이가 12m가 되도록 하였다. 사용된 콘크리트는 설계기준강도 $450kgf/cm^2$ 급의 고성능콘크리트이며 콘크리트 펌프는 국내에서 일반적인 시공시 사용하는 것을 채택하였다. 시공중 배관 및 펌프의 압력변화 특성, 콘크리트의 물성변화 등을 계측하여 시공성을 평가하였고 콘크리트가 굳은 후 기둥을 해체하여 콘크리트의 충전상태, 기둥높이에 따른 콘크리트 강도의 분포 등을 검사하여 콘크리트 품질을 확인하였다. 실험결과로부터 기본적인 압력특성 데이터를 제시하였으며 콘크리트의 충전성과 강도특성도 양호한 것을 확인할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.139-150
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• 2010

기둥은 하중 상태에 따라서 축하중과 횡하중 등에 영향을 받는 주부재로서 많이 사용되어지고 있다. 일반적으로 철근 콘크리트(Reinforced Concrete Column, R.C. Column)이 가장 많이 설계 및 시공되고 있으며, 그 밖에도 콘크리트 충전 강관(.Concrete Filled Tube, CFT) 기둥과 같은 복합재료의 기둥이 최근 현장에 많이 적용되어 건설이 진행되고 있는 실정이다. 철근 콘크리트 기둥의 자중의 감소와 사용 재료의 절감을 위하여, 기존의 기둥에 중공부를 두는 중공 R.C 기둥이 사용되고 있다. 중공 RC의 경우 동일 단면적을 갖는 일반 R.C기둥에 비하여 큰 단면이차모멘트를 갖게 되므로 더 효율적인 단면 활용이 가능하다. 그러나 위와 같은 장점이 있는 것과는 반대로, 중공 R.C 기둥은 내측면의 취성파괴로 인하여 낮은 연성 거동을 할 가능성이 높다. 이러한 내측면의 취성 파괴는 기둥 외측면의 경우 횡철근에 의해 구속되어 있으나, 내측면의 콘크리트에는 구속력이 작용하지 않는다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 중공면에 구속력을 작용시켜, 콘크리트를 3축 구속 상태로 만들어 주어야 한다. 이를 해결하기 위해서 중공 R.C. 기둥 중공부에 강관을 삽입함으로서 중공 기둥 내의 콘크리트를 3축 구속 상태로 만들어주는 내부 구속 중공 R.C 기둥(Internally Concfined Hollow Reinforced Concrete, ICH R.C)이 기존연구자에 의해서 제시되어졌다.(Kang & Han, 2005) 본 연구에서는 ICH RC 기둥의 열전달 해석 및 비선형 재료모델 프로그램을 이용하여 내화 성능을 분석하였으며, 중공비, 피복콘크리트의 두께, 내부강관의 두께를 변수로 선정하여 매개변수를 수행함으로서 내부 구속 중공 RC 기둥의 내화 성능을 증가 시켜주는 인자를 찾아내고 분석하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권3호
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• pp.253-260
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• 2010

콘크리트충전 강관구조는 구조성능이 우수하고 내화성능 등이 우수하여 점진적으로 현장 적용이 확대되고 있다. 그러나 지금까지 이러한 구조형식에 있어서는 구조부재의 저항능력에 대해 연구가 활발하게 진행되어 왔으나, 기둥의 주각부에 대한 연구가 활발하지 못하여 아직까지 주각부에 대한 응력의 흐름이나 이력 특성에 대해 명확히 규명되어 있지 못하며, 따라서 주각부에 대한 구조설계 시에는 순수 철골구조에서 적용하는 설계방법을 원용하여 설계되고 있다. 본 연구에서는 충전강관 기둥의 주각부에 있어서의 구조적 거동을 규명하기 위하여 실험을 수행하였다. 실험의 주된 변수로는 강관의 주각부 형식과 매립깊이를 변수로 하였으며, 비교를 위하여 순수강관 기둥에 대한 주각부의 실험도 병행하였다. 실험결과 순수강관과 충전강관의 주각부에 있어 구조적 거동의 차이점은 크게 나타나지 않고 있으나, 주각부의 형식에 따른 거동의 차이는 크게 나타나고 있다.