• Steel and Composite Structures
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• 제14권5호
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• pp.453-472
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• 2013

This paper presents the structural behavior of CFRP (carbon fiber reinforced polymer) strengthened CFT (concrete-filled steel tubes) columns under axial loads. Circular and square specimens were selected to investigate the retrofitting effects of CFRP sheet on CFT columns. Test parameters are cross section of CFT, D/t (B/t) ratios, and the number of CFRP layers. The load and ductility capacities were evaluated for each specimen. Structural behavior comparisons of circular and rectangular section will be represented in the experimental result discussion section. Finally, ultimate load formula of CFRP strengthened CFT will be proposed to calculate the ultimate strength of CFRP strengthened circular CFT. The prediction values are in good agreement with the test results obtained in this study and in the literature.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2008년도 춘계 학술논문 발표대회
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• pp.31-34
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• 2008

Construction of buildings downtown is increasing as much as ever with a strong demand. A Top-Down Method is suitable for its advantage in minimizing its disturbance to the neighborhood. In general, the Pre-founded Column, one of the most important aspects of the Top-Down Method, has been made with an H-Shape Steel Column. However, due to its structural and economical benefits, the usage of CFT(Concrete Filled Tube) columns in the place of Pre-founded Columns is increasing. To promote their applications, we analyze the merits of CFT columns by comparing them with I-Shape columns and propose further research.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.403-411
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• 2007

CFT(Concrete filled steel tube)기둥은 콘크리트와 강관의 이질적인 성질을 상호보완 할 수 있는 구조체 일뿐만 아니라 시공적인 측면에서도 공기단축으로 인한 공사원가 절감으로 인해 최근 널리 사용되고 있다. 그러나 기존CFT기둥은 강관의 항복이후 일정지점의 국부좌굴을 생기는 단점을 지니고 있다. 이를 개선하고자 본 연구에서는 예상국부좌굴위치에 탄소섬유쉬트로 보강을 한 TR(Tranversely reinforced) -CFT기둥에 대해 실험을 수행하였다. 실험변수는 콘크리트강도와 탄소섬유쉬트보강량이며 CFT실험체와 TR-CFT실험체의 이력곡선, 초기강성, 내력, 소성변형능력, 흡수에너지를 각각 비교분석하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.655-663
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• 2008

본 연구에서는 콘크리트충전 원형강관(원형 CFT)기둥의 내화성능을 평가하기 위하여 수치해석을 수행하였다. 강관은 SPSR 400 강재를 사용하였으며 강관 내에는 27.5MPa와 37.8MPa 강도의 콘크리트를 사용하였다. 콘크리트 강도, 작용 축력, 단면 직경을 변수로 설정하였다. 수치해석의 정확성을 검증하기 위하여, 기존의 각국 내화성능설계식들에 의한 계산 결과값과 비교 평가 하였다. 또한, 기존의 실대 원형 CFT기둥의 내화성능 평가 실험 결과와 함께 비교 분석하여 수치해석의 타당성을 검증하였다. 원형 CFT기둥의 내화실험 및 수치해석적 연구를 통해 도출된 내화저항시간과 축력비, 단면직경, 콘크리트 강도의 영향을 각형 CFT기둥의 내화성능과 비교 분석하여 각 영향인자들의 영향을 평가하였다. 본 연구의 수치해석적 연구는 실험결과와 비슷한 거동 및 내화성능을 보였다. 따라서 본 연구에서의 수치해석에 의한 CFT기둥의 내화 성능 예측은 타당하다고 판단된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제23권6호
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• pp.633-646
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• 2017

The compressive behavior of special-shaped concrete filled tube (CFT) mega column coupled with multiple cavities is studied by testing six columns subjected to cyclically uniaxial compressive load. The six columns include three pentagonal specimens and three hexagonal specimens. The influence of cavity construction, arrangement of reinforcement, concrete strength on failure feature, bearing capacity, stiffness, and residual deformation is examined. Experimental results show that cavity construction and reinforcements make it possible to form a combined confinement effect to in-filled concrete, and the two groups of special-shaped CFT columns show good elastic-plastic compressive behavior. As there is no axial bearing capacity calculation method currently available in any Code of practice for special-shaped CFT columns, values predicted by normal CFT column formulas in GB50936, CECS254, ACI-318, EC4, AISCI-LRFD, CECS159, and AIJ are compared with tested values. The calculated values are lower than the tested values for most columns, thus the predicted bearing capacity is safe. A reasonable calculation method by dividing concrete into active and inactive confined regions is proposed. And high accuracy shows in estimating special-shaped CFT columns either coupled with multiple cavities or not. In addition, a finite element method (FEM) analysis is conducted and the simulated results match the test well.

• Steel and Composite Structures
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• 제28권5호
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• pp.573-588
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• 2018

The objective of this paper is to investigate the mechanical performances of polygonal concrete-filled circular steel tubular (CFT) stub columns under axial loading through combined experimental and numerical study. A total of 32 specimens were designed to investigate the effect of the concrete strength and steel ratio on the compressive behavior of polygonal CFT stub columns. The ultimate bearing capacity, ductility and confinement effect were analyzed based on the experimental results and the failure modes were discussed in detail. Besides, ABAQUS was adopted to establish the three dimensional FE model. The composite action between the core concrete and steel tube was further discussed and clarified. It was found that the behavior of CFT stub column changes with the change of the cross-section, and the change is continuous. Finally, based on both experimental and numerical results, a unified formula was developed to estimate the ultimate bearing capacity of polygonal CFT stub columns according to the superposition principle with rational simplification. The predicted results showed satisfactory agreement with both experimental and FE results.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권4호
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• pp.389-398
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• 2013

본 연구에서는 향후 기준집필 및 연구방향 제시를 위한 선행연구로써, 2005/2010 AISC, ACI 318-08과 EC4 내 각형 CFT 기둥 설계조항 간의 부재강도 산정포맷, 단면구조성능, 구속효과. 재료강도 상한 및 강재비, 판-폭 두께비 제한 등을 간략히 요약하고 비교분석하였다. 전반적으로 2010 AISC는 ACI 기준과의 충돌 완화를 위해 변형률적합법을 도입하는 등 최신 실험 및 연구 결과들을 반영하여 개정하였으며 CFT 기둥에서 세장비를 더욱 세분화하거나 내진 판-폭 두께비를 고연성과 중간연성 부재로 구분하는 등, 타 기준에 비해 발전된 형태의 방안을 제시하고 있다. 하지만 AISC와 EC4에서의 재료강도 상한치는 너무나 제한적이기때문에 현재 사용 가능한 고강도 재료실험 데이터베이스를 고려하여 완화할 필요가 있다. 본 연구를 통해 AISC, ACI, EC4에서 제시하는 각형 CFT 기둥의 P-M 조합강도 산정식은 다양한 설계조건에 대해 만족스러운 강도예측을 하지 못함을 확인하였다. 따라서 각형 CFT 기둥의 신뢰도 높은 P-M 조합강도 산정을 위하여 구속된 콘크리트의 응력-변형률 관계를 합리적으로 반영할 수 있는 실용적인 구성 방정식이 개발되어야 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권4A호
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• pp.227-235
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• 2012

최근 기둥의 구속효과에 대한 연구가 많이 연구되어지고 있다. 주로 철근 콘크리트 기둥과 CFT(Concrete Filled Tube)기둥과 같이 중실 기둥에 대한 연구로 한정되어 있는 반면 중공 기둥에 대한 구속효과 연구가 매우 미비한 실정이다. 중공 기둥의 외부 구속력에 대한 연구가 주로 연구되고 있고 내부 구속력을 외부 구속력과 동일하게 가정하고 구속 콘크리트의 구속효과를 평가하고 있다. 본 연구에서는 중공 CFT 기둥에 내부 튜브를 삽입하여 구속 콘크리트 3축 구속 상태로 놓이게 하여 연성 및 강도를 상승 시킨 내부 구속 중공 CFT 기둥(Internally Confined Hollow CFT, ICH CFT)의 최적 구속메커니즘을 도출하기 위한 연구를 하였다. 내부튜브 두께, 중공비, 기둥의 직경, 콘크리트와 외부튜브의 휨강성비를 매개변수로 삼아 범용 FEM 프로그램으로 비선형 해석 연구를 수행하여 최적 내부 구속력 도출을 통하여 수정 파괴 조건식을 제안하였다. 수정 파괴 조건식은 최적 내부 튜브의 두께를 산정하여 기둥이 경제성을 확보하도록 하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제19권4호
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• pp.811-827
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• 2015

This paper presents a probabilistic investigation of American and European specifications (i.e., AISC and Eurocode 4) for square concrete-filled steel tubular (CFT) stub columns. The study is based on experimental results of 100 axially loaded square CFT stub columns from the literature. By comparing experimental results for ultimate loads with code-predicted column resistances, the uncertainty of resistance models is analyzed and it is found that the modeling uncertainty parameter can be described using random variables of lognormal distribution. Reliability analyses were then performed with/without considering the modeling uncertainty parameter and the safety level of the specifications is evaluated in terms of sufficient and uniform reliability criteria. Results show that: (1) The AISC design code provided slightly conservative results of square CFT stub columns with reliability indices larger than 3.25 and the uniformness of reliability indices is no better because of the quality of the resistance model; (2) The uniformness of reliability indices for the Eurocode 4 was better than that of AISC, but the reliability indices of columns designed following the Eurocode 4 were found to be quite below the target reliability level of Eurocode 4.

• Steel and Composite Structures
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• 제2권5호
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• pp.379-396
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• 2002

The paper describes the mechanical behavior of short concrete-filled steel tube (CFT) columns with circular section. The efficiency of the steel tube in confining the concrete core depending on concrete strength and the steel tube thickness was examined. Fifteen columns were tested to failure under concentric axial loading. Furthermore, a mechanical model based on the interaction between the concrete core and the steel tube was developed. The model employs a volumetric strain history for the concrete, characterized by the level of applied confining stress. The situation of passive confinement is accounted for by an incremental procedure, which continuously updates the confining stress. The post-yield behavior of the columns is greatly influenced by the confinement level and is related to the efficiency of the steel tube in confining the concrete core. It is possible to classify the post-yield behavior into three categories: strain softening, perfectly plastic and strain hardening behavior. The softening behavior, which is due to a shear plane failure in the concrete core, was found for some of the CFT columns with high-strength concrete. Nevertheless, with a CFT column, it is possible to use high-strength concrete to obtain higher load resistance and still achieve a good ductile behavior.