• Steel and Composite Structures
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• 제53권1호
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• pp.45-59
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• 2024

This paper aims to investigate the impact of interfacial debonding on modal dynamic properties such as frequencies and vibration mode shapes. Furthermore, it seeks to identify the specific locations of debonding in rectangular concrete-filled steel tubular (CFST) columns during the subsequent stage of the study. In this study, debonding is defined as a reduction in the elasticity modulus of concrete by a depth of 3 mm at the connection point with the steel tube. Debonding leads to a lack of correlation between primary and secondary shapes of vibration modes and causes a reduction in the natural frequency in all modes. However, directly comparing changes in vibration responses does not allow for the identification of debonding locations. In this study, a novel irregularity detection index (IDI) is proposed based on modal signal processing via the 2D wavelet transform. The suggested index effectively reveals relative irregularity peaks in the form of elevations at the debonding locations. As the severity of damage increases at a specific debonding location, the relative irregularity peaks would increase only at that specific point; in other words, the detection or non-detection of a debonding location using IDI has minimal effects on the identification of other debonding locations.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2015년도 춘계 학술논문 발표대회
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• pp.21-22
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• 2015

The CFT(Concrete Filled Tube) system has been developed to behave well in a structural performance such as stiffness, stress, ductility, fire resistance that is derived from its mechanical advantages of composite structure. There were number of studies about unprotected CFT columns for improving their fire resistance through reinforcing bars or plates being placed inside the steel tube. It was also known that reinforcing plates of flat type need stiffeners in a certain distance to avoid their buckling failure so it cost as much as their using consequentially. This paper is planned to test the work of beam elements attached inner side of CFT depending on its shape. More discussions on beam's design could be followed after some fire tests accordingly conducted within this project.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제2권4호
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• pp.1-10
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• 2011

본 연구는 각 연결부에 대한 수치 해석을 통하여 강재-콘크리트 합성 프레임 구조물의 성능을 조사하였다. 본 연구의 혁신적인 측면은 강재 보와 CFT 기둥의 연결부 사용과 저탄소강과 형상 기억 합금 구성요소의 조합을 활용하는데 있다. 이러한 새로운 연결부의 목적은 지진 후 건물의 손상과 잔류 흐름을 줄이기 위해 고탄성 형상기억합금 인장부에서 발생하는 교정 작용과 저탄소강의 우수한 에너지 분산 능력을 활용하는 것이다. 연결부의 핀, 전체적인 고정 또는 부분 구속으로 모델링을 할 수 없기 때문에 이러한 구조물들의 해석과 설계는 복잡하여 PR-CFT 연결부의 전체적인 거동을 알기 위한 수치해석을 위해 정교한 3차원 솔리드 요소로 구성된 유한해석 모델을 개발하였다. 이러한 유한요소 해석으로 얻은 결과를 바탕으로 스프링 요소를 이용하여 간단한 연결부 모델링을 공식화 시켰다. 반복 하중을 가하여 전체 프레임 구조물의 거동을 확인하였고 3D 유한요소 해석을 통하여 단순 거동을 비교하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.409-415
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• 2015

콘크리트충전강관(Concrete Filled Steel Tube, CFST) 기둥 설계 시, 강관의 국부좌굴을 방지하기 위하여 강관두께 t에 대한 기둥외경 D의 크기를 제한하고 있다. 각각의 설계시방서에서 각기 다른 최대 D/t값을 제안하고 있으며, 강재의 항복응력 $f_y$, 또는 $f_y$와 강재의 탄성계수 E의 식으로 표현된다. $f_y$와 E의 불확실성을 고려할 경우, 최대 D/t 계산식을 포함한 한계상태함수(limit state function)를 구성하여 CFST 단면의 국부좌굴에 대한 신뢰성지수(reliability index) ${beta}$를 산정할 수 있다. 결정된 ${beta}$는 사용된 최대 D/t 계산식에 따라 달라질 것이다. 이러한 신뢰성해석(reliability analysis) 결과의 가변성(variability)은 한계상태함수에 포함되는 전산모델 선택의 모호함(ambiguity)에서 기인한 것으로 모델링불확실성(modelling uncertainty)이라 한다. 모델링불확실성은 정보적불확실성(epistemic uncertainty)의 하나로 알려진 불명확성(non-specificity)으로 고려할 수 있으며, 불명확성은 가능성분포함수(possibility distribution function)를 사용하여 모델링할 수 있다. 본 연구 에서는 다른 3개의 최대 D/t 계산식을 사용하여 주어진 CFST 단면의 국부좌굴에 대한 신뢰성해석을 수행하고 각각의 신뢰성지수를 계산할 것이다. 불명확한 신뢰성지수들은 가능성분포함수를 사용하여 모델링되고, 이로부터 확신정도(degree of confirmation)를 측정할 것이다. 확신정도는 신뢰성지수가 감소하면 증가한다. 결과적으로, 확신정도에 따라 재구성된 신뢰성지수들을 얻을 수 있으며, 허용 확신정도와 함께 CFST 단면의 국부좌굴에 대한 신뢰성지수의 결정이 가능하게 된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권1호
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• pp.51-59
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• 2011

높은 축력비가 적용된 무피복 CFT기둥은 보통 중저층 건물에서 2시간 이하의 내화성능을 확보하는데 적용 가능하나, 고층건물에서 요구되는 3시간의 내화성능을 만족시키지는 못한다. 따라서 고층건물에 무피복 CFT기둥을 적용하기 위해서는 추가적인 내화성능 향상방안이 제시되어야 한다. 이에 본 연구에서는 무피복 CFT기둥의 내화성능 향상방안으로써 Double CFT기둥을 설정하였다. 본 연구에서는 실대크기의 무피복 CFT기둥과 Double CFT기둥에 대한 재하가열실험을 수행하였다. 이를 통해, Double CFT기둥의 적용에 따른 내화성능 향상 효과 및 강관의 단면형상 변화에 따른 영향을 비교 평가해 보고자 한다.

• 국제초고층학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.235-239
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• 2023

In this study, the fire resistance performance of the concrete-filled steel tube (CFT) columns and thin steel-plate composite (TSC) beams installed at a 20-story office building were designed using a performance-based structural fire design. Because of the lack of any specific provisions in the building code and guidelines for structural engineers about the performance-based approach, the only prescriptive approach has been selected for designing fire-resistant structures in Korea. To evaluate the fire resistance performance of the CFT columns and TSC beams, finite element analysis verified by the experimental results studied by several researchers was conducted with ABAQUS. From the fire scenario, the temperature distributions of the CFT columns and TSC beams were found via finite element analysis and the behaviors of the CFT columns and TSC beams were investigated in the structural field based on the temperature distribution.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제5권1호
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• pp.28-36
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• 2014

This study describes the development of innovative connections between steel beams and concrete-filled tube columns that utilize a combination of low-carbon steel and super-elastic shape memory alloy components. The intent is to combine the recentering behavior provided by the shape memory alloys to reduce building damage and residual drift after a major earthquake with the excellent energy dissipation of the low-carbon steel. The analysis and design of structures requires that simple yet accurate models for the connection behavior be developed. The development of a simplified 2D spring connection model for cyclic loads from advanced 3D FE monotonic studies is described. The implementation of those models into non-linear frame analyses indicates hat the recentering systems will provide substantial benefits for smaller earthquakes and superior performance to all-welded moment frames for large earthquakes.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제28권5호
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• pp.345-354
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• 2016

최근 합성 보-기둥 접합부를 위한 복합모멘트접합(hybrid moment connection)상세가 개발되었다. 기둥으로 팔각형태의 콘크리트 충전강관이 사용되었고, 보에는 U단면 콘크리트 충전강관이 사용되었다. 보-기둥 모멘트접합을 위해 보 강관은 기둥 강판에 직접 용접되었다. 하지만 보 하부 플랜지는 응력집중을 피하기 위하여 기둥 강판에 용접되지 않았고, 대신 보 플랜지의 인장력을 전달하기 위해 기둥 관통철근이 사용되었다. 기존 외다이어프램 보강상세 및 복합모멘트접합 상세를 갖는 총 4개의 실험체를 제작하고, 반복하중실험을 수행하였다. 실험결과 복합모멘트접합 상세는 보 플랜지의 인장력이 기둥 내부로 효과적으로 전달되었다. 또한, 하중재하능력 및 변형능력이 기존 외다이어프램 상세와 거의 동일한 수준으로 나타났다. 하지만, 최종 접합부 파괴모드는 복합모멘트접합 상세에 따라 영향을 받았다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권5호통권66호
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• pp.579-589
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• 2003

콘크리트충전 강판(CFT)기둥과 H-형강 보 접합부의 기존 보강 방식은 상 하 동일 다이아프램 형태로 처리하는 것이 일반적이지만, 우리나라와 같은 중 약진지역에서는 하부플랜지에 인장 발생률이 적으므로 하부측을 단순화시켜 경제적인 접합부를 만들 수 있다. 우선적으로 본 논문에서는 단순인장실험을 실시하여 인장거동을 파악하고, 그 결과를 확장 적용하여 하부측 단순화의 타당성을 검증하였다. 본 실험에서는 상부에 복합십자형 다이아프램(Combined Diaphragm)을 하부에는 네 가지 형식 즉, 복합십자형, 무보강, 수평 T-bar, 수직 Plate를 다아아프램으로 제작한 실대크기의 실험체를 ANSI/AISC SSPEC-2002 가력 프로그램(AISC,2002)에 따라 반복가력실험을 하였다. 하부다이아프램에 사용된 수평 T-bar와 수직 Flat bar의 스터드 볼트는 횡력에 의해 하부다이아프램에 인장력이 가해질 때 보 플랜지의 인장력을 내부 콘크리트에 전달하기 위함이다. 각각의 실험체는 하부 인장시 내력의 차이가 조금 있었으나 모든 실험체가 AISC에서 규정하고 있는 합성보통모멘트 골조인(AISC,2002) 0.01rad의 비탄성회전 능력을 발휘하였다. 하부 접합부의 거동을 분석한 결과, 단순화된 하부다이아프램은 내력과 강성뿐만 아니라 소성 변형 능력이 우수하며 현장에 사용하기에 충분한 내진성능을 나타냄을 입증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권11호
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• pp.747-754
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• 2017

본 논문은 강관과 콘크리트가 함께 축력에 저항하는 합리적인 콘크리트 강관구조형식에 대해 무피복상태에서 내화성능을 높이는 연구이다. 콘크리트 강관구조는 내부 콘크리트로 인한 열저항 성능이 매우 우수하지만, 국내에서는 일정시간 동안 내화성능을 확보하도록 규정하고 있는 내화구조시스템으로 피복처리가 되지 않는 상태에서는 활발하게 적용되지 못하고 있다. 따라서 콘크리트충전 강관구조 기둥의 구조성능을 향상시키기 위하여 강관 내측면에 부착하는 리브요소를 개발하고 그것의 효과적인 형상을 개발하는 연구로서 콘크리트 강관기둥 내측면에 Corrugated Rib를 부착하여 구조적압축 및 좌굴 저항능력을 향상시키는 CFT 시스템을 개발하고자 한다. 이에 대한 연구 결과, 강관 내면 부착 리브의 적용으로 내화시 CFT 기둥의 내력상승에 의한 좌굴방지를 확인하였고, 내화성능기준 또한 만족하였다. 따라서 본 연구를 통해 개발된 강재리브(Corrugate rib)구조 보강재를 활용한 CFT의 공법은 내화피복 없이 구조 및 내화성능을 만족시키는 것으로 판단된다. 향후 rib의 다양한 형태를 변수로 하는 연구와 공장생산에서 공정을 효율화 시키고, 경제성 있는 시스템으로 활용할 수 있도록 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.