• Computers and Concrete
• /
• 제32권5호
• /
• pp.527-541
• /
• 2023

This paper emphasizes the use of CFT columns in frame structures subjected to strong horizontal forces and shows that the efficiency of using CFT columns is increased when the plastic design approach is adopted. Because the plastic design approach is based on redistribution of the force of the internal member, a double node for the rotational degrees of freedom, where the adjacent two rotational degrees of freedom can be connected by a non-dimensional spring element, is designed and implemented into the formulation. In addition, an accompanying criterion is considered in order to make it possible to describe the continuous moment redistribution in members connected to a nodal point up to a complete plastic state. The efficiency of CFT columns is reviewed in comparison with RC columns in terms of the cost and the resistance capacity, as defined by a P-M interaction diagram. Three representative frame structures are considered and the obtained results show that the most efficient and economical design can be expected when the use of CFT columns is considered on the basis of the plastic design, especially when a frame structure is subjected to significant horizontal forces, as in a high-rise building.

• 한국공간구조학회논문집
• /
• 제6권3호
• /
• pp.69-76
• /
• 2006

콘크리트 충전 강관(Concrete Filled Steel Tube : CFT) 기둥은 내력 및 변형능력 등 구조적 성능이 뛰어남에도 불구하고 강관내부에 충전한 콘크리트의 재료분리저항성 및 유동성이 확보되는 고품질의 콘크리트가 요구되며, 또한, 다이어프램 하부의 충전 확인이 어렵다는 문제점을 안고 있다. 따라서 CFT기둥의 장점인 내력 및 시공성을 살리고, 현장 충전 공법에서의 단점을 극복하기 위하여 CFT부재의 PC화가 연구되어 왔다. 그러나 CFT부재의 PC화는 고중량물이기 때문에 운반과 양중능력의 확보 등 다른 문제를 낳게된다. 본 연구에서는 현장타설 CFT기둥의 단점과 공장생산 CFT기둥의 단점을 보완하기 위하여 새로운 형태인 중공 CFT 구조를 제안하고 중심축하중 하의 이력특성에 대한 기본적인 연구를 수행하였다. 이를 위하여 설정된 주된 실험변수는 CFT기둥의 충전율과 충전재의 강도이며, 특히 충전율은 0%, 30%, 50%, 80%, 100%를 설정하였다. 얻어진 결과는 기본적으로 항복강도레벨에 이르기까지 선형적인 거동을 나타내고 있으며, 내부 충전율이 증가함에 따라 강도, 강성 및 변형능력이 크게 나타나고 있다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제23권6호
• /
• pp.737-745
• /
• 2011

콘크리트충전강관(Concrete Filled Tube 이하 CFT)구조는 강관 속에 콘크리트를 충전시킨 구조물로서 강관은 콘크리트를 구속시켜 압축내력을 증가시키며 콘크리트는 강관의 국부좌굴을 감소시키는 역할을 한다. CFT구조의 기둥-보 접합부는 강관의 국부좌굴을 방지하기위해 다이아프램이 필요하다. 외측다이아프램 형식은 관통다이아프램 형식보다 콘크리트의 충전성이 좋으나 시공성과 건축설비와 공조하는 측면에서 불편함이 있다. 이 연구는 원형CFT구조의 접합부의 상, 하부에 각각 다른 형식의 다이아프램을 적용시켜 콘크리트 충전성을 개선시킨 구조의 구조성능을 실험과 유한요소해석 프로그램을 통하여 알아보았다. CFT구조 접합부의 상부 다이아프램은 외측다이아프램 형식으로 하고 하부 다이아프램은 관통다이아프램 형식으로 하였다. 이것은 건축물에서 바닥슬래브가 있으므로 상부 다이아프램은 바닥슬래브와 일체가 되고 하부 다이아프램으로 관통다이아프램을 적용하여 건축설비와의 마찰을 피하고자 한 것이다. 결과적으로 충전성을 개선시킨 CFT구조의 구조성능은 상, 하부 모두 관통다이아프램을 적용한 구조와 비교하면 동일 하다는 것을 알 수 있다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제26권4호
• /
• pp.501-511
• /
• 2018

Concrete-filled steel tubular (CFT) columns are commonly used in engineering structures and always subjected to torsion in practice. This paper is thus devoted to investigate the mechanical behavior of circular CFT columns under pure torsion.3D finite element models based on reasonable material constitutive relation were established for analyzing the load-strain ($T-{\gamma}$) curves of circular CFT columns under pure torsion. The numerical simulation indicated that local bulking of the steel tube in CFT columns was prevented and the shear strength and ductility of the core concrete were significantly improved due to the confinement effect between the steel tube and the core concrete. Based on the results, formulas to predict the torsional ultimate bearing capacity of circular CFT columns were proposed with satisfactory correspondence with experimental results. Besides, formulas of composite shear stiffness and the overall process of the $T-{\gamma}$ relation of circular CFT columns under pure torsion were proposed.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
• /
• 한국건축시공학회 2009년도 춘계 학술논문 발표대회 산업계
• /
• pp.189-197
• /
• 2009

• 복합신소재구조학회 논문집
• /
• 제5권4호
• /
• pp.36-43
• /
• 2014

In this study, circular sectional concrete-filled tube(CFT) column-to-foundation connections were numerically investigated in order to improve their structural details. A inner reinforced specimen with high-tension bolts and inner deformed bars was adopted from a previous experimental study to make the numerical model. The validity of the numerical method was verified through comparing the experimental results with the analysis's ones. In order to optimize design variables about the inner reinforced model, a number of numerical analyses were conducted for various variables. Finally, this study suggested the optimum variables about the reinforced circular sectional CFT column-to-foundation connections.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제18권4호
• /
• pp.1023-1044
• /
• 2015

Concrete-filled tubes (CFT), formed by an outer steel tube filled with plain or reinforced concrete inside, have been increasingly used these recent decades as columns or beam-columns, especially for tall buildings in seismic areas due to their excellent structural response. This improved behavior is derived from the effect of confinement provided by the tube, since the compressive strength of concrete increases when being subjected to hydrostatic pressure. In circular CFTs under compression, the whole tube is uniformly tensioned due to the radial expansion of concrete. Contrarily, in rectangular and square-shaped CFTs, the lateral flanges become subjected to in-plane bending derived from this volumetric expansion, and this fact implies a reduction of the confinement effect of the core. This study presents a numerical analysis of different configurations of CFT stub columns with inner stiffening plates, limited to the study of the influence of these plates on the compressive behavior without eccentricity. The final purpose is to evaluate the efficiency in terms of strength and ductility of introducing stiffeners into circular and square CFT sections under large deformation axial loading.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제27권3호
• /
• pp.299-310
• /
• 2015

일반적인 CFT구조는 구조적 거동이 우수함에도 불구하고 폐단면으로 인한 제작 및 가공의 번거러움, 충전성 등의 문제를 가지고 있다. 이 연구는 CFT구조의 충전성을 개선한(보의 상플랜지에는 관통다이아프램, 하플랜지에는 외측다이아프램을 적용) 기둥-단순보의 접합부에서 외측 다이아프램의 치수에 따른 구조적 거동을 살펴보았다. 변수해석을 실시하여 EP-T 타입 접합부내력 영향을 주는 이유를 찾았다. 결과적으로 원형CFT기둥-보접합부에 대한 실험 및 해석을 통하여 원형 CFT구조의 구조적 거동을 조사했다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제20권6호
• /
• pp.1221-1236
• /
• 2016

Modular structures consist of standardized modules and their connections. A modular bridge pier is proposed to accelerate bridge construction. Multiple concrete-filled steel tubes (CFTs) using commercial steel tubes were chosen as the main members. Buckling restrained bracings and enhanced connection details were designed to prevent premature low-cycle fatigue failure upon cyclic loading. The pier had a height of 7.95 m, widths of 2.5 m and 2.0 m along the strong and weak axis, respectively. Cyclic tests were performed on the modular pier to investigate structural performance. Test results showed that four CFT columns reached yielding without a premature failure of the bracing connections. The ultimate capacity of the modular pier was reasonably estimated based on the plastic-hinge-analysis concept. The modular CFT pier with enhanced bracing showed improved displacement ductility without premature failure at the welding joints.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제32권3A호
• /
• pp.139-148
• /
• 2012

원형 콘크리트 충전 강관 (CFT)은 강관과 콘크리트 내부채움재로 이루어진 합성구조로 급속 시공이 가능하고 치수 대비 강도의 효율성이 좋아 교량의 교각이나 건축물의 기둥으로 사용되고 있다. CFT에 대한 실험적 연구는 지난 수년간 꾸준히 연구되어 왔지만 이러한 실험 연구만으로 CFT의 거동을 파악하기는 충분하지 않다. 따라서, CFT의 실험 연구를 보완하고 보다 다양한 제원 및 하중 조건을 고려하여 CFT의 구조 거동을 파악하기 위해서는 수치해석 모델이 필요하다. 본 연구는 CFT의 비선형 유한 요소 해석 기법을 개발하는데 목표가 있다. 개발된 CFT의 유한 요소 해석 모델 기법은 다양한 하중이 작용하는 실험 결과들과 비교하여 그 타당성을 입증하였으며, 제안된 유한 요소 해석 모델은 CFT의 구속 효과 및 CFT의 구조 거동을 잘 모사할 수 있었다.