• Steel and Composite Structures
• /
• 제38권6호
• /
• pp.739-749
• /
• 2021

This paper introduces an improved design equation to evaluate the resisting capacity of circular reinforced concrete (RC) columns partially strengthened with outer steel tube. When RC column members are required to be strengthened according to the change in the loadings considered and/or the deterioration progress in columns, wrapping up RC column with steel circular tube, which takes the form of concrete filled steel tube (CFST), has been popularly considered because of its structural advantage induced from the confinement effect. However, the relatively high construction cost of steel tube is restricting its use to the required region, while deriving the shape of a partial CFST column. To evaluate the resisting capacity of a partial CFST column, numerical analyses need to be performed, and a numerical model proposed in the previous study for the numerical analysis of full CFST columns is used to conduct parametric studies for the introduction of a design equation. The bond-slip effect developed along the interface between the in-filled concrete and the exterior steel tube is taken into consideration and the validity of the numerical model has been established through correlation studies between experimental data and numerical results for partial CFST circular columns. Moreover, parametric studies make it possible to introduce a design equation for determining the optimum length of outer steel tube which produces partial CFST circular columns.

• 한국철도학회논문집
• /
• 제17권3호
• /
• pp.186-192
• /
• 2014

본 연구에서는 콘크리트 진공튜브 구조의 설계에 있어서 주어진 재료 및 시스템 구성에서 존재하는 불확실성을 정량화하여 내부기압의 변화를 확률적으로 예측할 수 있는 신뢰성 평가를 수행하였다. 시스템 등가투기계수의 산정 및 외부기압에 영향을 주는 인자들 중 불확실성을 내재하고 있는 인자들을 확률변수로 모델링한 후 수식 유도 및 시뮬레이션을 통해 시간에 따른 내부기압의 변화를 확률적으로 예측하였으며 확정적 해석과 그 결과를 비교 분석한 결과 적정 수준의 신뢰성을 얻기 위해서는 단면의 변화가 반드시 필요한 것으로 나타났다. 이와 같은 튜브구조의 기밀성능에 대한 확률적 해석 결과는 튜브 내부를 주행하는 열차 또는 다른 운송수단의 추진력과 공기저항, 그리고 펌프의 용량을 복합적으로 고려하여 목표 압력을 정하고 튜브 단면을 결정하는데 필요한 기술적 자료로써 활용될 수 있을 것이다.

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

• Steel and Composite Structures
• /
• 제3권1호
• /
• pp.47-64
• /
• 2003

In a nonlinear finite element study on the mechanical behavior of simple beam connections to continuous concrete-filled steel tube columns, two principally different connection types were analyzed: one with plates attached to the outside of the tube wall, relying on shear transfer, and one with an extended plate inserted through the steel section to ensure bearing on the concrete core. The load was applied partly at the connection within the column length and partly at the top, representing the load from upper stories of a multistory building. The primary focus was on the increased demand for load transfer to ensure composite action when concrete with higher compressive strength is used. The results obtained from the analyses showed that the design bond strength derived from push tests is very conservative, mainly due to the high frictional shear resistance offered by pinching and contraction effects caused by connection rotation. However, with higher concrete strength the demand for load transfer increases, and is hard to fulfill for higher loads when connections are attached only to the steel section. Instead, the connection should penetrate into the concrete core to distribute load to the concrete by direct bearing.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제12권1호
• /
• pp.21-28
• /
• 2008

CFT(Concrete Filled Steel Tube)기둥은 부재의 합성효과와 경제적인 측면 때문에 최근 고층건물 시공 시 널리 쓰이고 있다. 그러나 기존의 연구문헌을 살펴보면 CFT 기둥은 강관의 항복이후 강관의 일정지점에 국부좌굴이 생기는 단점을 지니고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 예상 국부좌굴부위를 탄소섬유쉬트로 보강하여 국부좌굴을 방지하거나 지연시키는 TR-CFT (Transversely Reinforced Concrete Filled Steel Tube) 기둥에 관한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 고강도 콘크리트를 사용한 TR-CFT기둥의 실험을 수행하였으며 휨내력에 대한 해석을 수행한 결과 실험값과 해석값이 잘 일치하였다. 또한 기존의 ACI 318 설계법은 강관내부에서 발생하는 콘크리트에 대한 구속효과를 고려하지 않아 저평가가 되어있음을 알 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제26권6호
• /
• pp.707-714
• /
• 2014

콘크리트 충전강관(CFT)은 강관의 내부에 콘크리트로 채워진 기둥이다. CFT는 강재와 콘크리트로 구성되며, 강재는 콘크리트를 내부에서 구속시켰고, 내부 콘크리트는 기둥의 압축하중을 감당한다. 본 실험에서 73~100MPa급 고강도 콘크리트에 관해 유동성실험, 압축강도실험, 압송압력실험을 실시하였으며, CFT용 고강도 콘크리트의 물리적 성질을 알아보기 위해 슬럼프, 슬럼프 플로우, 공기량, U-box시험, O-Lot시험, L-flow시험이 진행되었다. 이러한 연구의 결과를 바탕으로 Mock-up테스트에서 콘크리트 충전성 시험, 수화열 측정 시험, 응력계측 시험을 수행하였다. 현장적용은 상암동 및 서강대 현장의 두 곳에 각각 ${\Box}-566{\times}566{\times}10$, ${\Box}-400{\times}400{\times}25$의 대상기둥을 선정하여 현장계측을 진행하였다. CFT기둥의 장기거동 예측에 관하여 설계하중에 대해 콘크리트의 탄성변형과 건조수축, 크리프 수축을 고려한 ACI 209 재료모델을 사용한 결과는 계측결과와 거의 일치하였다.

• Computers and Concrete
• /
• 제19권3호
• /
• pp.263-273
• /
• 2017

In this paper, a finite element model (FEM) in ATENA-3D software was constructed to investigate the behavior of circular ultra high performance concrete (UHPC) filled steel tube stub columns (UHPC-FSTCs) under concentric loading on concrete core. The "CC3DNonLinCementitious2User" material type for concrete in ATENA-3D software with some modifications of material laws, was adopted to model for UHPC core with consideration the confinement effect. The experimental results obtained from Schneider (2006) were then employed to verify the accuracy of FEM. Extensive parametric analysis was also conducted to examine the influence of concrete compressive strength, steel tube thickness and steel yield strength on the compressive behavior of short circular UHPC-FSTCs. It can be observed that the columns with thicker steel tube show better strength and ductility, the sudden drop of load after initial peak load can be prevented. Based on the regression analysis of the results from parametric study, simplified formulae for predicting ultimate loads and strains were proposed and verified by comparing with previous analytical models, design codes and experimental results.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
• /
• 한국건축시공학회 2006년도 추계 학술논문 발표대회 논문집
• /
• pp.57-60
• /
• 2006

This study proposes the physical properties of the hardened lightweight cement using the polyethylene tube and to make the fundamental data regarding a new lightweight concrete development. The aerated concrete is displaying various effects such as lightweight, insulation characteristic and it is coming to be widely applied the slab layer of apartment as an insulating material but currently the aerated concrete has many problems. Therefore, demonstrating similar property of former aerated concrete and improving the defects, developing new hardened cement is needed. In this study, we predict adopting possibility of hollow core polyethylene tube, as a material to make cement hardening containing a lot of void. So we changed the mixing ratio, a diameter and length of the polyethylene tube and improved the compressive strength and unit capacity weight of the lightweight cement hardening body. From the test results, we judge that the aerated concrete is a developmental possibility.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제12권3호
• /
• pp.29-36
• /
• 2008

TR-CFT(Transversely Reinforced Concrete Filled Steel Tube) 기둥은 CFT 기둥의 국부좌굴부위를 탄소섬유쉬트로 보강을 하여 국부좌굴을 방지하거나 지연시키는 기둥부재이다. 본 연구에서는TR-CFT 기둥의 휨내력 산정을 위한 설계식을 제안하였다. CFT 기둥의 ACI 설계식은 강관내부에 발생하는 콘크리트의 구속효과를 고려하지 않아 저평가 되고 있다. 따라서 본 연구에서는 구속효과를 고려한 콘크리트의 응력-변형률 곡선를 이용하여 CFT 기둥과 TR-CFT 기둥의 휨내력 산정식을 제안했으며 해석에 의한 예측 값들은 실험값과 잘 일치함을 확인할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제22권2호
• /
• pp.133-140
• /
• 2018

본 연구에서는 중공형의 PHC말뚝과 강관말뚝을 합성한 중공형 콘크리트 충전 강관(HCFT)말뚝의 거동분석을 위한 수치해석 모델을 개발하였고 휨강도시험에 적용하여 모델의 타당성을 검증하였다. 개발된 비선형 유한요소해석 모델의 적정성을 파악하기 위해 실물 시험 결과와 비교하였고 이를 활용하여 HCFT말뚝에 적합한 접촉조건, PC강봉의 제원에 따른 효과, 콘크리트 두께에 따른 효과 등을 분석하였다. 소성응력분배법을 적용하여 HCFT말뚝의 휨강도 산정식을 제안하였고 시험 및 해석결과와 비교하여 활용성을 검증하였다. 본 연구의 결과는 HCFT말뚝의 최적설계 및 거동분석에 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.