• 한국전산구조공학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.25-31
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• 2024

본 논문에서는 시간 의존적 거동을 고려하기 위한 크리프 거동 해석과 비탄성 해석법을 통해 기존의 설계기준 보다 정확하고 전 시간 단계에서의 CFT 기둥의 해석을 가능하게 하는 수치 해석 모델을 제안하고, 기존의 CFT 기둥에 수행된 실험 결과와 비교하였다. 그 결과 본 논문에서 제안된 수치 해석 모델의 결과가 기존의 설계 기준의 결과보다 정확한 추세를 나타낸다는 것을 파악 할 수 있었다. 검증 이후 세장비에 따른 수치 해석을 수행하여 전반적인 CFT 기둥 부재의 단기 및 장기 지속 하중 거동에 대한 극한 하중의 정도를 확인하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제55권1호
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• pp.205-228
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• 2015

The results of a numerical investigation pertaining to the hysteretic behaviour of concrete filled steel tubular (CFT) column to I-beam connections are discussed in detail. Following the verification of the numerical results against the available experimental tests, the nonlinear finite element (FE) analysis was implemented to evaluate the effects of different parameters including the column axial load, beam lateral support, shape and arrangement of stiffeners, stiffness of T-stiffeners, and the number of shear stiffeners. Pursuing this objective, an external CFT column to beam connection, tested previously, was selected as the case-study. The lateral forces on the structure were simulated, albeit approximately, using an incremental cyclic loading reversal applied at the beam tip. The results were compared in terms of hysteretic load-displacement curves, stress distributions in connection, strength, rotation, and energy dissipation capacity. It was shown that external T-stiffeners combined with internal shear stiffeners play an important role in the hysteretic performance of CFT columns to I-beam connections.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권4호
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• pp.323-334
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• 2014

본 연구에서는 표준화재에 노출된 무피복 콘크리트충전강관(CFT)기둥의 내화성능 및 거동 특성을 파악하고자 화재실험 및 수치해석 연구를 수행하였다. 실험변수로는 기둥높이, 하중비, 단면크기를 고려하였고, 이들이 CFT 기둥의 내화성능에 미치는 영향을 알아보고자 단면내 온도변화 및 축변형을 분석하였다. 실험결과 모든 실험체의 강관에서 국부좌굴이 발생, 콘크리트로 하중전이가 일어났고, 이후 콘크리트 압괴로 이어졌다. 이는 CFT 기둥의 전체 휨좌굴과 함께 국부좌굴이 내화설계의 주요 변수로 고려되어야 함을 시사한다. 하중비가 증가할수록 콘크리트저항구간이 줄어들면서 전체적인 내화시간이 감소하였다. 강재한계온도에 근거한 합성부재의 내화성능평가는 실제 하중지지력에 의한 내화시간에 비해 다소 보수적임을 확인하였고, 기존 연구자들의 제안식에 의한 성능예측결과도 실제 내화성능과 비교해볼때 개선의 여지가 있었다. 화재시 CFT 기둥의 내화성능을 예측하기 위하여 유한요소해석을 수행하였고, 실험결과와 비교할 때 신뢰성 있는 예측값을 나타냄을 확인하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제17권4호
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• pp.517-533
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• 2014

Experimental results of 39 specimens including concrete columns, RC columns, hollow steel tube columns, concrete filled steel tubular (CFT) columns, and reinforced concrete filled steel tubular (RCFT) columns are presented. Based on the experimental results, the load-carrying capacity, confined effect, ductility, and failure mode of test columns are investigated. The effects of the main factors such as width-thickness ratio (the ratio of external diameter and wall thickness for steel tubes), concrete strength, steel tube with or without rib, and arrangement of reinforcing bars on the mechanical characteristics of columns are discussed as well. The differences between CFT and RCFT are compared. As a result, it is thought that strength, rigidity and ductility of RCFT are improved; especially strength and ductility are improved after the peak of load-displacement curve.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.587-599
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• 2013

본 연구에서는 EC4의 내화설계 관점에서 표준화재하의 무피복 콘크리트충전강관기둥의 내화성능을 해석적으로 예측하는 개선된 방안을 제시하고자 하였다. Lawson 등이 제안한 콘크리트충전강관기둥에 대한 단면온도평가식의 한계를 분석하고, 기존 실험결과와 유한요소 열전달해석을 바탕으로 콘크리트충전강관기둥의 단면온도분포 예측식을 새로이 제안하였다. 본 연구에서 제안한 온도분포 예측식과 EC4의 내화설계법을 이용하여 예측한 콘크리트충전강관기둥의 축강도는 기존 설계법과 비교하여 더욱 정확하고 설계목적에 합당하다고 판단된다. 본 연구의 결과는 무피복 콘크리트충전강관기둥의 내화설계 및 성능평가에 매우 편리하게 활용될 수 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.281-290
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• 2005

이 연구에서 중심축 하중을 받는 각형 CFT 기둥의 장기거동에 관한 실험과 해석을 수행하였으며, 이를 통해 각형 CFT 기둥의 장기거동을 예측할 수 있는 방법을 모색하고 그 거동 특성을 파악해 보고자 하였다. 중심축 하중에 대해 두 가지 가압 방법이 고려되었다. 첫째는 콘크리트에만 하중이 가해지는 경우이고, 둘째는 콘크리트와 강관에 동시에 하중이 가해지는 경우이다. 각형 CFT 기둥 실험체에 대한 삼차원 유한요소 모델로 해석을 수행하였으며, 해석결과는 실험결과를 매우 정확히 모사하였다. 따라서 강관과 콘크리트의 부착거동을 고려한 3차원 유한요소 모델링으로부터 실제 각형 CFT 기둥에 대한 장기거동 예측이 가능할 것으로 판단된다. 또한 실험과 해석결과로부터 다음의 거동 특성을 파악하였다. 콘크리트에만 하중이 가해지는 경우 구속압에 의해 유발되는 부착응력은 시간에 따라 증가하며, 강관과 콘크리트 사이의 미끄럼 또한 시간에 따라 증가한다. 강관에 의한 구속압은 시간에 따라 증가하는 반면. 가압판에 의한 구속압은 시간에 따라 감소한다. 강관과 콘크리트에 동시에 하중이 가해지는 경우 강관에 의한 콘크리트의 구속 효과와 미끄럼은 발생하지 않는다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.439-454
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• 2011

내부구속 중공 콘크리트 충전 강관(ICH CFT: Internally Confined Hollow Concrete Filled Tube) 기둥의 비선형 해석모델을 제안하고 기존 연구자의 실험 결과를 이용하여 검증하였다. 제안된 모델은 콘크리트의 구속효과와 재료비선형성을 고려하였다. 검증결과, 제안된 해석 모델은 ICH CFT 기둥의 거동을 예측하는데 합리적이고 신뢰할 수 있는 결과를 보여주었다. 제안된 모델을 이용하여 매개변수 연구를 수행하였으며, 기둥의 거동에 영향을 미치는 주요인자로서 콘크리트의 강도, 중공비, 내부강관의 두께를 매개변수로 선택하였다. 해석결과, 콘크리트 강도와 내부강관의 두께는 기둥의 축강도와 모멘트 저항능력에 큰 영향을 주었으나, 중공비의 변화는 축강도에만 영향을 미치는 결과를 보여주었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.112-118
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• 2015

최근 도심지에 건설되는 건축물의 초고층화는 기둥에 작용하는 하중을 증가시켜 기둥단면 증가와 사용면적 확보의 어려움을 발생시키고 있다. 이에 최근에는 CFT와 같은 합성기둥의 사용이 증가하고 있는 추세이다. 그러나 CFT 기둥의 경우 폐단면으로 이루어져 있어 보-기둥 접합부 개발의 어려움과 성능저하의 문제가 발생하게 된다. 특히, 원형CFT 기둥과 외다이아프램을 이용한 접합상세 개발의 연구가 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 Y형 플레이트를 적용한 원형 CFT 기둥-H형강 보 접합부 접합상세를 개발하여 Y형 플레이트를 적용한 접합부 구조성능에 영향을 미치는 Y형 플레이트 폭 및 두께를 주요변수로 설정하여 실험을 통해 구조성능을 평가하였다. 또한 실험체에 사용된 Y형 플레이트는 설계기준에 제시된 장기허용인장력이 Y형 플레이트에 접합된 인장 측 플랜지의 축방향력 이하가 되도록 설계하여 파괴형태를 통해 Y형 플레이트의 구조적 안전성과 성능을 확인하고자 한다.

• Steel and Composite Structures
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• 제34권3호
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• pp.347-359
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• 2020

The objective of this study is to experimentally scrutinize the axial performance of built-up concrete filled steel tube (CFT) columns composed of steel plates. In this case, the main parameters cross section types, compressive strength of filled concrete, and the effect of welding lines. Welded built-up steel box columns are fabricated by connecting two pieces of cold-formed U-shaped or four pieces of L-shaped thin steel plates with continuous penetration groove welding line located at mid-depth of stub column section. Furthermore, traditional square steel box sections with no welding lines are investigated for the comparison of axial behavior between the generic and build-up cross sections. Accordingly, 20 stub columns with thickness and height of 2 and 300 mm have been manufactured. As a result, welding lines in built-up specimens act as stiffeners because have higher strength and thickness in comparison to the plates. Subsequently, by increasing the welding lines, the load bearing capacity of stub columns has been increased in comparison to the traditional series. Furthermore, for specimens with the same confinement steel tubes and concrete core, increment of B/t ratio has reduced the ductility and axial strength.

• Steel and Composite Structures
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• 제7권2호
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• pp.135-160
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• 2007

Recently, CFT column has been well-studied and reported on, because a CFT column has certain superior structural properties as well as good productivity, execution efficiency, and improved rigidity over existing columns. However, CFT column still has problems clearing the capacity evaluation between its steel tube member and high-strength concrete materials. Also, research on concrete has examined numerical values for high-strength concrete filled steel square tube columns (HCFT) to explain transformation performance (M-${\phi}$) when a short-column receives equal flexure-moment from axial stress. Moment-curvature formulas are proposed for HCFT columns based on analytic assumption described in this paper. This study investigated structural properties (capacity, curvature), through a series of experiments for HCFT with key parameters, such as strength of concrete mixed design (58.8 MPa), width-thickness ratio (D/t), buckling length to sectional width ratio (Lk/D) and concrete types (Zeolite, Fly-ash, Silica-fume) under eccentric loads. A comparative analysis executed for the AISC-LRFD, AIJ and Takanori Sato, etc. Design formulas to estimate the axial load (N)-moment (M)-curvature (${\phi}$) are proposed for HCFT columns based on tests results described in this paper.