• Steel and Composite Structures
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• 제6권3호
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• pp.203-219
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• 2006

One of the most promising ways through which a steel moment frame may attain high energy dissipating capability is to trim off a portion of the beam flanges near the column face. This type of moment connection, known as Reduced Beam Section (RBS) connection, has notable superiority in comparison with other moment connection types. As the result of the advantages of RBS moment connection, it has widely being used in practice. In spite of the good hysteretic behaviour, an RBS beam suffers from an undesirable drawback, which is local and lateral instability of the beam. The instability in the RBS beam reduces beam load-carrying capacity. This paper aims to investigate key issues influencing cyclic behaviour of RBS beams. To this end, a numerical analysis was conducted on a series of steel subassemblies with various geometric properties. The obtained results together with the existing experimental data are used to study the instability of RBS beams. A new slenderness concept is presented to control an RBS beam for combined local and lateral instability. This concept is in good agreement with the numerical and experimental results. Finally, a model is developed for the prediction of the magnitude of moment degradation owing to the instability of an RBS beam.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.470-481
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• 2003

플랫 플레이트 구조의 외부접합부는 편심전단에 대해 비대칭형의 위험단면을 가지고 있으며, 위험단면의 길이가 내부접합부 보다 작고 중력하중과 횡하중 모두에 의해 편심전단응력이 발생하게 되므로 뚫림전단파괴에 대해 대단히 취약하다. 외부접합부의 거동은 대단히 복잡하며 또한 구조해석에서 사용하고 있는 강도모델이 부적합하기 때문에, 현 설계기준은 실험결과를 정확히 설명하고 있지 못하다. 본 연구에서는 이러한 현 설계기준의 미비점을 보완하기 위하여 슬래브-기둥 외부접합부에 대해 비선형유한요소해석을 수행하였다. 외부접합부에서는 횡하중의 재하방향에 따라 거동 및 최대강도가 상이하며, 해석결과에 근거하여 하중재하방향 별로 외부접합부에 대한 강도모델을 제안하였다. 제안된 강도모델은 실험결과와의 비교를 통해 검증되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권5호통권78호
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• pp.569-580
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• 2005

기존 강구조 모멘트연성골조시스템의 기둥-보 접합부는 노스리지 지진과 고베 지진시 충분한 내진성능을 발휘하지 못하고 접합부에서 취성파괴가 발생하였다. 본 논문은 기존 접합부의 형상을 변화하여 H형강보 웨브의 고장력볼트 전단접합과 H형 플랜지의 리브보강 유무를 변수로 한 실대형 실험을 실시하였다. 실험목적은 보웨브의 2면전단접합으로 고장력 볼트수 감소와 시공성 향상을 기대하며, 리브플레이트 보강을 통해 내진성능을 향상시키고자 한다. H형강 보웨브의 2면전단접합과 리브플레이트로 보강한 접합부 실험결과, 기존 접합부보다 초기강성, 에너지 소산능력 및 소성회전능력이 높게 나타났으며, 내력상승률 및 변형능력은 전단탭의 위치로 인해 인장측과 압축측이 다소 차이를 보이고 있으나 전체적으로 우수한 내진성능을 나타냈다. 그리고 모든 시험체가 층간변위비 4%, 총소성회능력 약 0.029rad이상 및 접합부 최대내력이 원단면보 전소성모멘트의 약 130% 이상을 상회하여 중급모멘트연성골조이상의 설계가 가능하리라 사료된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2002년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.891-896
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• 2002

Flat plate is susceptible to punching shear failure at the slab-column connection, which may cause catastrophic structural collapse. To prevent such brittle failure, strength and ductility of the connection should be ensured. However, since it is very difficult to experimentally simulate the actual load and boundary conditions of the flat plate system, it is not easy to obtain reliable information and data regarding to the strength and ductility of the flat plate-column connection. In the present study, numerical studies were performed for interior connections of continuous flat plate. The results were compared with the existing experiments, and the variations of bending moment, shear, torsional moment around the connection were investigated. Based on the findings of the numerical studies, the disadvantages of current design methods were discussed.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.961-972
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• 2002

횡하중을 받는 플랫 플레이트 구조는 슬래브-기둥 접합부의 취성 전단파괴에 대하여 취약하며, 이러한 접합부의 취성적 파괴를 방지하기 위해 접합부의 강도 및 연성능력이 반드시 확보되어야 한다. 그러나 이전 연구에 의하면 현행 설계기준이 플레이트-기둥 접합부의 강도를 정확히 예측하지 못하는 것으로 밝혀졌다. 본 연구에서는 비선형 유한요소해석을 이용한 변수연구를 내부 접합부에 대해 실시하였으며 수치해석 결과에 근거하여 접합부에 대한 설계방법을 개발하였다. 접합부 주위의 위험단면에서는 중력하중과 횡하중에 의해 발생된 휨모멘트와 전단력이 공존하며, 이 휨모멘트와 전단력의 상호작용을 고려하여 최대 허용편심전단응력을 제안하였다. 제안된 강도모델은 현 설계기준에 비하여 접합부의 강도를 보다 정확히 산정 할 수 있으며, 연속 슬래브에 대한 비선형 해석결과와 기존의 실험결과와의 비교를 통해 그 유효성을 검증하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.229-240
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• 2004

불균형 휨모멘트를 재하받는 플랫플레이트-기둥 접합부의 편심전단강도와 모멘트강도를 규명하기 위해 그동안 많은 실험연구가 수행되어 왔다. 기존 실험들은 서로 다른 실험방식을 사용하고 있는데, 접합부의 전단강도는 실험방식에 따라 차이가 있는 것으로 나타났다. 따라서 기존 실험에 근거하여 개발된 현행 설계기준들은 플랫플레이트의 강도를 정확히 설명하고 있지 못한 실정이다. 선행 연구에서는 연속 플랫플레이트에 대한 비선형 유한요소해석에 근거하여, 슬래브-기둥 접합부에 패한 새로운 설계방법을 개발하였다. 그러나 제안된 설계방법에서는 휨모멘트 강도산정에 필요한 접합부 편심강도를 경험식에 의존하여 산정하고 있다. 본 연구에서는, 접합부 파괴 메카니즘을 분석하기 위해서, Rankine 재료파괴기준을 이용하는 이론적인 접근법을 채택하였다. 분석결과에 근거하여 개선된 편심전단강도모델이 개발되었고, 기존 실험과의 비교를 통해 검증되었다. 개발된 강도식을 이용하여, 선행연구에서 개발된 설계방법을 재검증하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.949-960
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• 2002

횡하중을 받는 플랫 플레이트 구조는 슬래브-기둥 접합부의 뚫림전단파괴에 대해 취약하며, 이러한 접합부의 취성적 파괴를 방지하기 위해 접합부의 강도 및 연성능력이 반드시 확보되어야 한다. 그러나 플랫 플레이트 시스템의 거동은 대단히 복잡하고 실제 하중재하방식과 경계조건을 정확히 실현하기는 매우 어려우므로, 이전의 실험연구로부터 강도 및 연성능력에 대한 신뢰할 만한 실험결과를 얻기가 쉽지 않다. 본 연구에서는 이러한 실험연구의 어려움을 보완하기 위하여 연속 플랫 플레이트의 내부 접합부에 대해 수치해석 연구를 수행하였다. 이를 위해 비선형 유한요소해석을 위한 컴퓨터 프로그램을 개발하였고, 기존의 실험결과와의 비교를 통해 그 유효성을 검증하였다. 변수연구를 통하여 접합부 주위의 휨모멘트, 전단력, 비틀림모멘트의 변화를 분석하였고, 분석결과에 근거해서 기존 설계방법에서 개선되어야 할 사항을 검토하였다. 본 연구결과는 후속논문에서 불균등 휨모멘트를 받는 접합부에 대한 설계방법을 개발하는데 사용될 것이다.

• Steel and Composite Structures
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• 제5권4호
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• pp.325-340
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• 2005

This paper presents a thorough investigation into the structural performance of cold-formed steel column bases using double lipped C sections with bolted moment connections. A total of four column base tests with different connection configurations were carried out, and it was found that section failure under combined bending and shear was always critical. Moreover, the proposed column bases were demonstrated to be structurally efficient attaining moment resistances close to those of the connected sections. In order to examine the structural behaviour of the column base connections, a finite element model was established using shell and spring elements to model the sections and the bolted fastenings respectively. Both material and geometrical non-linearities were incorporated, and comparison between the test and the numerical results was presented in details. The design rules originally developed for bolted moment connections between lapped Z sections were adopted and re-formulated for the design of column base connections after careful calibration against the test data. Comparison on co-existing moments and shear forces at the critical cross-sections of the column bases was fully presented. It was shown that the proposed design and analysis method was structurally adequate to predict the failure loads under combined bending and shear for column bases with similar connection configurations.

• Steel and Composite Structures
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• 제5권4호
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• pp.289-304
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• 2005

This paper presents a thorough investigation into the structural performance of cold-formed steel column bases using double lipped C sections with bolted moment connections. A total of four column base tests with different connection configurations were carried out, and it was found that section failure under combined bending and shear was always critical. Moreover, the proposed column bases were demonstrated to be structurally efficient attaining moment resistances close to those of the connected sections. In order to examine the structural behaviour of the column base connections, a finite element model was established using shell and spring elements to model the sections and the bolted fastenings respectively. Both material and geometrical non-linearities were incorporated, and comparison between the test and the numerical results was presented in details. The design rules originally developed for bolted moment connections between lapped Z sections were adopted and re-formulated for the design of column base connections after careful calibration against the test data. Comparison on co-existing moments and shear forces at the critical cross-sections of the column bases was fully presented. It was shown that the proposed design and analysis method was structurally adequate to predict the failure loads under combined bending and shear for column bases with similar connection configurations.

• Steel and Composite Structures
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• 제45권2호
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• pp.249-261
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• 2022

This paper presents a numerical study to develop a guideline for estimating the plastic strength of elliptical steel slit damper with reasonable accuracy. The strut width increases from middle to end in elliptical steel slit damper and it is observed from the past studies that variation of the width is not considered for calculating the plastic strength of the damper. It is also noticed that the existing formulas for predicting plastic strength of this kind of damper may not be accurate and further refinement is warranted. Study is then carried on elliptical steel slit damper made of mild steel and having different geometry to find out equivalency of it with oblong steel slit damper having similar plastic strength. A few three-dimensional finite element models of seismic moment connection system with steel slit damper are developed and validated against past experiments for carrying the present study considering both the material nonlinearity as well as geometric nonlinearity. The results of the parametric studies have been compared with energy quantities and presented graphically to better understand the effects of different parameters on the system. Based on the pattern of parametric study results, closed-form semi-empirical algebraic expression of damper plastic strength is developed for elliptical steel slit damper which shows very good agreement with finite element analysis as well as experiments. This developed expression can now be used for elliptical steel slit damper in replacement with any type of damper in the design of moment connection.