• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제11권4호
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• pp.89-98
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• 2007

본 연구는 ㄱ형강과 y형 강판으로 형태를 구성하고, 내부에 콘크리트를 타설하여 ㄱ형강과 콘크리트가 합성구조재로 거동하는 조립기둥에 대한 것이다. 연구 개발하고 있는 합성 기둥은 철근콘크리트 공사의 거푸집과 철근 배근을 삭제 또는 최소화하여 공기단축과 시공성 증대를 고려하였다. 1차 실험은 13개의 실험체를 실대 기둥의 1/3 크기로 제작하였으며 실험 변수는 다음과 같다. 첫째 ; 조립기둥에 적용 된 ㄱ형강과 y형 강판의 영향, 둘째 ; 기둥 폭에 대한 기둥 길이 비의 영향, 셋째 ; 편심의 영향 등이다. 실험결과 조립기둥은 철근콘크리트 구조 기준에 의한 내력평가와 잘 일치하는 것으로 판단되며, 앵글의 크기에 비례하여 하중이 증가 하는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권3호
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• pp.205-215
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• 2017

본 연구에서는 10MW급 풍력하중을 받는 멀티기둥 타워시스템에 원형강관 부재의 구조안전성 및 경제성을 함께 검토하는 방식으로 부재 유용도에 근거한 개념설계의 예를 보였다. 단일 실린더형 타워를 대체할 수 있는 멀티기둥타워 구조의 구성에 관한 기본적인 가정을 정립하였고, 그에 따라 제안된 구조물을 모델링하고 해석하여 부재력을 확인하였다. 산정된 부재강도와 작용하중을 근간으로 제안된 멀티기둥타워의 각 부재별로 축력, 전단, 휨, 비틂에 대한 유용도가 산정되었고, 풍력타워로서의 적합성이 평가하였다. 멀티기둥 풍력타워의 개념설계에 채택될 수 있는 수준의 유용도 범위에서 강관 치수, 세장비 및 수평재 단수 등의 설계 매개변수를 제안하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.505-514
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• 2009

본 논문에는 압측실험 결과에 근거한 원형강관의 구조적인 거동 및 설계강도에 대하여 기술하였다. 원형강관 기둥의 극한강도는 직경-두께비 및 세장비에 의하여 결정된다. 원형강관의 직경-두께비가 큰 경우 전체좌굴 발생 이전에 탄성 및 비탄성 국부좌굴이 일어나게 되어 기둥강도를 감소시키게 된다. 원형강관의 국부좌굴이 기둥강도에 미치는 영향을 연구하기 위하여 두께 2.8mm, 3.2 mm인 SM400 강판을 용접하여 직경-두께비 45에서 170까지인 원형강관을 제작하여 압축실험을 수행하였다. 실험결과에 따르면 직경-두께비가 현행 설계기준의 항복한계보다 작은 원형강관의 경우에도 비탄성국부좌굴이 발생하였으나 상당한 크기의 후좌굴강도를 보여 최대응력은 항복강도를 상회하였다. 도로교설계기준(2005)에 의한 허용응력은 실험결과와 비교하여 상당히 안전치로 나타났다. 최근에 개발된 직접강도법을 원형강관에 적용하기 위하여 실험 및 수치해석 결과와 비교한 결과, 제안된 직접강도법은 국부좌굴과 전체좌굴의 혼합 유무와 상관없이 원형강관 기둥의 극한강도를 적절하게 예측할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권4호통권47호
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• pp.387-395
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• 2000

본 연구는 콘크리트충전 각형강관(CFT) 기둥의 강도와 변형능력의 평가 및 내진성능에 대한 기초 자료의 제시를 목적으로 한다. 실험체는 초고층 건물의 최하단기둥의 응력분포를 가정하여 켄틸레버형 기둥으로 하고, 총 18개의 실험체가 일정 축력과 반복 횡하중 하에서 실험되었다. 본 실험에 적용된 주요변수는 강관의 폭/두께 비, 세장비 (LO/D), 그리고 축력비이다. 각 변수가 기둥의 강도, 변형능력, 그리고 에너지 흡수능력에 미치는 영향이 기술되었고, 각국 규준식과 실험결과를 비교하였다. 분석결과, 피복형 한국강구조학회 규준은 합성 단면적과 탄성계수를 AIJ와 AISC-LRFD 수준으로 수정한다면, 충전형에도 적용가능 할 것으로 판단된다. 마지막으로, 구속효과를 고려하여 단면의 소성해석을 통하여 구한 B. Kato의 CFT 기둥의 휨내력 제안식은 실험결과와 좋은 대응을 나타내고 있다.

• Steel and Composite Structures
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• 제1권1호
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• pp.51-74
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• 2001

A series of tests on concrete-filled SHS (Square Hollow Section) stub columns (twenty), columns (eight) and beam-columns (twenty one) were carried out. The main parameters varied in the tests are (1) Confinement factor (${\xi}$) from 1.08 to 5.64, (2) concrete compression strength from 10.7MPa to 36.6MPa, (3) tube width to thickness ratio from 20.5 to 36.5. (4) load eccentricity (e) from 15 mm to 80 mm and (5) column slenderness (${\lambda}$) from 45 to 75. A mechanics model is developed in this paper for concrete-filled SHS stub columns, columns and beam-columns. A unified theory is described where a confinement factor (${\xi}$) is introduced to describe the composite action between the steel tube and filled concrete. The predicted load versus axial strain relationship is in good agreement with stub column test results. Simplified models are derived for section capacities and modulus in different stages of the composite sections. The predicted beam-column strength is compared with that of 331 beam-column tests with a wide range of parameters. A good agreement is obtained. The predicted load versus midspan deflection relationship for beam-columns is in good agreement with test results. A simplified model is developed for calculating the member capacity of concrete-filled SHS columns. Comparisons are made with predicted columns strengths using the existing codes such as LRFD (AISC 1994), AIJ (1997), and EC4 (1996). Simplified interaction curves are derived for concrete-filled beam-columns.

• Steel and Composite Structures
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• 제4권5호
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• pp.367-384
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• 2004

A numerical model based on the finite element technique is adopted to investigate the behavior and strength of thin-walled I-section beam-columns. The model considers both the material and geometric nonlinearities. The model results were first verified against some of the currently available experimental results. A parametric study was then performed using the numerical model and interaction diagrams for the investigated beam-columns have been presented. The effects of the web depth-to-thickness ratio, flange outstand-to-thickness ratio and bending moment-to-normal force ratio on the ultimate strength of thin-walled I-section beam-columns were scrutinized. The interaction equations adopted for beam columns design by the NAS (North American Specifications for the design of cold formed steel structural members) have been critically reviewed. An equation for the buckling coefficient which considers the interaction between local buckling of the flange and the web of a thin-walled I-section beam-column has been proposed.

• Steel and Composite Structures
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• 제16권4호
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• pp.437-454
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• 2014

The influence of spacers on the behaviour and ultimate capacity of intermediate length CFS open section columns under axial compression is investigated in this paper. The focus of the research lies in the cross- section predominantly, failed by distortional buckling. This paper made an attempt to either delay or eliminate the distortional buckling mode by the introduction of transverse elements referred herein as spacers. The cross-sections investigated have been selected by performing the elastic buckling analysis using CUFSM software. The test program considered three different columns having slenderness ratios of 35, 50 & 60. The test program consisted of 14 pure axial compression tests under hinged-hinged end condition. Models have been analysed using finite element simulations and the obtained results are compared with the experimental tests. The finite element package ABAQUS has been used to carry out non-linear analyses of the columns. The finite element model incorporates material, geometric non-linearities and initial geometric imperfection of the specimens. The work involves a wide parametric study in the column with spacers of varying depth and number of spacers. The results obtained from the study shows that the depth and number of spacers have significant influence on the behaviour and strength of the columns. Based on the nonlinear regression analysis the design equation is proposed for the selected section.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제8권4호통권29호
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• pp.59-76
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• 1996

Concrete filled steel tube column has a large load carrying capacity through its steel and concrete interaction which makes it useful in construction. However, it has not been used often in a practical construction field. This is partly due to the non-destructive inspection method for concrete filling which has yet to be established. Furthermore, there are the lack of test data and a practical method in evaluating the ultimate load carrying capacity of concrete filled steel tube column. This paper will attempt to predict the ultimate strength of short concrete filled square tubular steel columns through conducting several tests. To accumulate the new test data on concrete filled steel tube columns, a total of 42 specimens of steel tubular columns were monotonically tested under concentric axial force, having the slenderness ratio(${\lambda}=10,\;15,\;20$), width-thickness ratio(d/t=25.0, 33.3) and concrete strengths($F_{c}=210,\;240,\;270kg/cm^{2}$). The hollow sections and concrete filled steel columns were compared to check the lateral confinded effects by steel tube. Through these test results, we propose a coefficient k=3.64 for the strength evaluation formula(10) of concrte filled tubular steel short columns.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제10권2호통권35호
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• pp.253-261
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• 1998

보항복형 강구조골조가 지진하중을 받아 보 단부에 소성힌지가 생기는 종국상태에서는 최하층 기둥의 좌굴길이가 명확하게 되지 않는다. 이 연구의 목적은 그러한 경우의 콘크리트 충전 각형강관 기둥재의 내력을 조사하고 등가좌굴세장비를 제안하여 기둥재의 설계에 적용하고자 하는 것이다. 외부기둥들은 수평변위 탄성구속 스프링으로 모델화하였다. 그리고 수치해석으로 기둥재의 좌굴내력과 좌굴길이를 평가하였다.

• Computers and Concrete
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• 제15권1호
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• pp.1-20
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• 2015

Many existing reinforced concrete (RC) columns in structures tend to become substandard RC ones due to updated standards or environmental changes. These substandard columns may alter the behaviors of the whole structure and therefore are in urgent need of seismic retrofitting. Owing to their superior advantages, carbon fiber reinforced polymer (CFRP) composites are widely used to retrofit RC columns. The applications mainly focus on various substandard RC columns, but few deals with substandard columns with deteriorated concrete, especially damaged by earthquake. The purpose of this paper is to investigate the seismic behaviors of CFRP reinforced partially deteriorated RC columns and to evaluate the effect of CFRP sheets on them. Six flexure-dominant columns were tested under a constant axial load and transverse cyclic displacements. It is found that the seismic behaviors of partially deteriorated columns can be recovered by wrapping CFRP sheets on them. Numerical analysis is then conducted using finite element methods and verified with experimental results. The effects of the axial load ratio, the ratio of the thickness of CFRP sheet to the column diameter, and the slenderness ratio on the seismic behaviors of CFRP reinforced RC columns are evaluated. Finally, a method is proposed to determine the required thickness of CFRP sheet.