• Steel and Composite Structures
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• 제32권4호
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• pp.497-507
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• 2019

Exposed column base connections are used in low- to mid-rise steel moment resisting frames. This paper is to investigate the effect of the base plate thickness on the exposed column base connection strength, stiffness, and energy dissipation. Five specimens with different base plate thickness were numerically modelled using ABAQUS software. The numerical model is able to reproduce the key characteristics of the experimental response. Based on the numerical analysis, the critical base plate thickness to identify the base plate and anchor rod yield mechanism is proposed. For the connection with base plate yield mechanism, the resisting moment is carried by the flexural bending of the base plate. Yield lines in the base plate on the tension side and compression side are illustrated, respectively. This type of connection exhibits a relatively large energy dissipation. For the connection with anchor rod yield mechanism, the moment is resisted through a combination of bearing stresses of concrete foundation on the compression side and tensile forces in the anchor rods on the tension side. This type of connection exhibits self-centering behavior and shows higher initial stiffness and bending strength. In addition, the methods to predict the moment resistance of the connection with different yield mechanisms are presented. And the evaluated moment resistances agree well with the values obtained from the FEM model.

• 대한건축학회논문집:구조계
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• 제34권12호
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• pp.11-20
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• 2018

The purpose of this study is to investigate the seismic performance of exposed column-base plate strong-axis connections for small-sized steel buildings. Even though the seismic design for small-sized buildings became mandatory since Dec.2017, the arbitrary connection details in steel structure have been applied at the construction site, which is considered to be very insufficient to secure structural safety and stability considering the increased seismic risk. Therefore, a series of experimental test programs had been carried out to develop enhanced connection details in order to ensue the adequate seismic safety of small buildings. The hysteretic behavior of the exposed column-base plate connections commonly used in Korea seem to be very pure poor due to the "Rocking" phenomena between anchor plate and concrete by the residual plastic deformation of anchor bolts. A series of hysteretic tests were conducted to find the solution to overcome the "Rocking" phenomena of the exposed column-base plate connections, finally the stable seismic behavior was obtained by uisng at least 8 anchor bolts with good bonding strength to the protptype specimen.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.26-34
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• 2016

철골기둥-베이스 플레이트 접합부의 파괴유형은 베이스 플레이트 압축면과 인장면의 휨파괴, 앵커볼트의 인장파괴, 뽑힘, 전단파괴, 그리고 콘크리트 기초파괴 및 철골기둥의 소성힌지발생에 따른 파괴이다. 본 연구에서는 핀접합 또는 강접합으로 가정하여 설계되는 노출형 철골기둥-베이스 플레이트 접합부가 받을 수 있는 모멘트의 크기를 구하기 위하여, 한계상태 함수를 이용하여 철골기둥-베이스 플레이트 접합부의 휨성능 및 파괴유형을 예측하고 실험결과와 비교하였다. 한계상태함수를 이용하여 노출형 철골기둥-베이스 플레이트 접합부의 휨성능을 비교적 정확히 예측할 수 있는 범위는 축력이 있는 경우, 앵커볼트의 항복 또는 철골기둥의 항복으로 판별되었을 때이며 축력이 없는 경우, 베이스 플레이트의 항복으로 판별된 경우이다. 파괴유형까지 같이 고려할 경우, 축력이 있으며 앵커볼트의 항복으로 판별된 경우에만 한계 상태함수의 사용이 가능하다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.1-12
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• 2019

소규모 철골조건축물의 접합상세에 대한 현장조사에 따르면 지진하중에 의한 횡적 안전성 및 안정성 확보가 불충분할 것으로 예상되는 임의 접합상세가 현장에서 적용되는 것으로 조사되었다. 이에 따라 본 연구에서는 소규모 강구조건축물의 노출형 주각부 약축 연결부의 반복이력 실험을 통해 문제점을 분석하고, 이를 바탕으로 내진성능을 향상시킬 수 있는 접합상세의 개발을 위해 일련의 실험연구를 수행하였다. 본 실험결과에 의하면, 국내에서 흔히 사용되는 노출형 주각부 약축방향 접합부의 이력거동은 앵커볼트가 콘크리트로부터 점진적으로 인발됨에 따라 베이스플레이트와 앵커볼트사이에 이격거리가 누적되어 하중역전구간에서 "Rocking" 현상이 발생되어 내진성능이 매우 낮은 것으로 조사되었다. 이와 같은 문제점을 개선하기 위하하여 앵커볼트의 콘크리트에 대한 부착 유/무와 개수 및 배열형태 등을 변수로 한 성능개선 실험체에 대한 일련의 반복 이력 실험을 수행하였으며, 최종적으로 소규모철골조 건축물의 노출형 주각부에 고강도 전산볼트형 앵커볼트를 8개로 3열로 배치하는 상세의 적용을 통하여 하중지지능력과 에너지분산능력 측면에서 내진성능이 크게 개선된 것을 확인할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권4호
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• pp.269-280
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• 2017

본 연구에서는 기존 소규모 철골조에서 나타나는 현장상세 노출형 주각부와 이를 보완한 상세를 가진 약축방향 주각부에 대한 반복 가력 실험을 통해 다양한 상세를 가진 약축방향 노출형 주각부의 내진성능을 평가하였다. 실험변수는 베이스 플레이트의 두께, 앵커볼트의 개수와 매립깊이, 그리고 리브 플레이트의 유무이다. 앵커볼트의 부착성능이 주각부 내진성능에 미치는 영향을 알아보기 위해 본 연구에서는 원형강봉과 나사산이 있는 L형 갈고리 앵커볼트를 사용하였다. 실험결과, 앵커볼트의 부착성능과 베이스 플레이트의 항복유무는 주각부의 에너지 소산능력에 영향을 끼치는 것으로 나타났다. 특히, 베이스 플레이트가 현행 기준에서 제시하고 있는 최소 두께를 만족하더라도 강재 기둥이 소성모멘트에 도달하기 전 베이스 플레이트가 항복할 경우, 주각부의 구조성능이 저하될 수 있는 소지가 있는 것으로 나타났다. 하지만, 현행 구조기준에 따라 접합부 성능을 조사한 결과, 제안된 약축방향 주각부 상세는 부분 강접합으로 가정할 수 있는 것으로 나타났다. 기존의 원형강봉에 비해 부착성능이 우수한 나사산이 있는 L형 갈고리 앵커볼트는 반강접 노출형 주각부에 사용가능할 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권2호
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• pp.34-45
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• 2017

본 연구에서는 소규모 철골조에 대한 기존 건축물의 접합부 현황조사와 분석을 통해 노출형 주각부에 대한 내진성능을 평가하였다. 총 9개의 주각부에 대한 반복가력 실험을 통해 휨강도, 변형능력, 그리고 초기강성 등이 조사되었다. 실험의 주요 변수는 베이스 플레이트의 두께, 앵커볼트의 개수와 매립깊이, 앵커볼트 후크의 유무, 그리고 리브 플레이트의 유무이다. 본 실험결과에 의하면, 주각부의 휨거동은 앵커볼트의 개수와 매립깊이, 그리고 베이스 플레이트의 두께에 영향을 받는 것으로 나타났다. 반면에, 주각부에 설치된 리브플레이트는 휨강도에 큰 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 종합적으로 노출형 철골 주각부와 기초부 그리고 앵커볼트 등이 모두 현행 구조기준을 만족한다고 할지라도, 앵커볼트와 기초부 콘크리트 사이의 부착력이 충분하지 않을 경우, 슬립형 거동이 관측되어 개선이 필요한 것으로 파악되었다. 앵커볼트의 매립깊이가 현행 구조기준을 만족하고, 앵커볼트에 후크가 설치된 경우, 노출형 주각부의 초기강성은 주각부가 구속되었을 때의 휨강성 하한값의 약 15% 수준인 것으로 나타났다.