• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2000년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.157-160
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• 2000

In author's previous paper, a finite element algorithm was presented to calculate the buckling and crippling stresses of composite laminated stringers. In this study, for the validation of the finite element analysis, Z-section composite stringers of different lengths and flange-widths were tested in axial compression. The stacking sequence of graphite/epoxy is [$\pm$45/0/90]s. Strain gages were attached to each specimen to get the strain response. Deflection and end-shortening were obtained by a displacement transducer. The buckling and crippling loads are determined from the strain response, load vs. end-shortening curves, and load vs. out-of-plane deflection curves. Comparison between finite element and experimental results shows good agreement in the buckling, local buckling, and crippling stresses.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.795-805
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• 1994

본 논문은 pultrusion process를 통해서 생산된 섬유보강 플라스틱 구조용부재(직교이방성)의 국부좌굴응력을 예측하기 위해서 기존의 동방성부재에 대한 근사적 이론식인 Bleich해법을 확장하여 직교이방성 부재의 경우에도 적용할 수 있도록 유도하였으며, 유도과정에서는 무차원 비를 도입 계산이 더욱 용이하도룩 하였다. 또한, 보고된 정밀해 및 실험한 결과치와 비교하였으며 pultrusion process를 통해서 생산된 섬유보강 플라스틱 구조용 부재의 국부좌굴응력을 예측하는데 이 식이 효과적으로 사용될 수 있음을 도식적으로 보여 주었다. 또 다양한 단면치수와 길이를 갖는 기풍의 국부좌굴응력을 예측하여 설계시 사용될 수 있도록 도식화하였다. 또한, 섬유보강 플라스틱 구조용부재(기둥)가 국부좌굴을 일으키지 않고 재료가 파괴에 도달하거나 Euler의 임계좌굴이 먼저 발생할 판의 폭과 두께의 비를 수식적으로 제안하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제13권3호
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• pp.239-258
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• 2012

In this paper, experimental investigations on high strength steel (HSS) stud connected steel-concrete composite (SCC) girders to understand the effect of shear connector density on their flexural behaviour is presented. SCC girder specimens were designed for three different shear capacities (100%, 85%, and 70%), by varying the number of stud connectors in the shear span. Three SCC girder specimens were tested under monotonic/quasi-static loading, while three similar girder specimens were subjected to non-reversal cyclic loading under simply supported end conditions. Details of casting the specimens, experimental set-up, and method of testing, instrumentation for the measurement of deflection, interface-slip and strain are discussed. It is found that SCC girder specimen designed for full shear capacity exhibits interface slip for loads beyond 25% of the ultimate load capacity. Specimens with lesser degree of shear connection show lower values of load at initiation of slip. Very good ductility is exhibited by all the HSS stud connected SCC girder specimens. It is observed that the ultimate moment of resistance as well as ductility gets reduced for HSS stud connected SCC girder with reduction in stud shear connector density. Efficiency factor indicating the effectiveness of high strength stud connectors in resisting interface forces is estimated to be 0.8 from the analysis. Failure mode is primarily flexure with fracturing of stud connectors and characterised by flexural cracking and crushing of concrete at top in the pure bending region. Local buckling in the top flange of steel beam was also observed at the loads near to failure, which is influenced by spacing of studs and top flange thickness of rolled steel section. One of the recommendations is that the ultimate load capacity can be limited to 1.5 times the plastic moment capacity of the section such that the post peak load reduction is kept within limits. Load-deflection behaviour for monotonic tests compared well with the envelope of load-deflection curves for cyclic tests. It is concluded from the experimental investigations that use of HSS studs will reduce their numbers for given loading, which is advantageous in case of long spans. Buckling of top flange of rolled section is observed at failure stage. Provision of lips in the top flange is suggested to avoid this buckling. This is possible in case of longer spans, where normally built-up sections are used.

• Composites Research
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• 제14권3호
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• pp.32-41
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• 2001

본 연구에서는 Z-단면 복합재 스트링거에 대한 크리플링 실험을 수행하여, 선행 연구에서 제시한 복합재 스트링거의 크리플링 해석을 위한 유한요소 알고리즘의 타당성을 검증하였다. 시편은 길이와 플렌지 폭이 다른 Z-단면 탄소/에폭시 복합재 스트링거로서 적층순서는 $[{\pm}45/0/90]s$이다. 시편의 부분좌굴 응력과 좌굴후 크리플링까지의 거동을 연구하기 위해 모든 시편에 스트레인 게이지를 부탁하였고, 처짐과 변위는 LVDT로 측정하였다. 좌굴하중은 하중-변형률 곡선, 하중-처짐 곡선 및 하중-축변위 곡선 등으로부터 구하였고, 크리플링 응력은 시편의 최대하중에서 단면적을 나눈 값으로 정의하였다. 제시된 유한요소 방법에 의한 부분좌굴 및 크리플링 음력은 실험에 의한 결과와 최대 15 % 이내의 오차로 매우 잘 일치하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제8권5호
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• pp.389-402
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• 2008

In December 2005, one(A) of the two pre-engineered warehouse buildings in the port of K City of Korea was completely destroyed and the other(B) was seriously damaged to be demolished. Over-loaded snow and unexpected blast of wind were the causes of the accident and destructive behavior was brittle fracture caused by web local buckling and lateral torsional buckling at the flange below rafter. However, the architectural design technology of today based on material non-linear method does not consider the tolerances to solve the problem of such brittle fracture. So, geometric non-linear evaluation which includes initial deformation, width-thickness ratio, web stiffener and unbraced length is required. This study evaluates the structural safety of 4 models in terms of width-thickness ratio and unbraced length using ANSYS 9.0 with parameters such as width-thickness ratio of web, existence/non-existence of stiffener and unbraced length. The purpose of this study is to analyze destructive mechanism of the above-mentioned two warehouse buildings and to provide ways to promote the safety of pre-engineered buildings.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권2호
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• pp.217-231
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• 2012

HSB 고강도 강재를 적용한 균일모멘트를 받는 세장 복부판을 갖는 강거더에 대하여 비탄성 횡비틂좌굴 거동을 상용 ABAQUS 프로그램을 이용하여 비선형 유한요소해석으로 분석하였다. 해석대상 강거더는 압축플랜지의 국부좌굴이 휨강도를 지배하지 않도록 플랜지는 조밀 또는 비조밀 요소에 해당하는 세장비를 갖도록 설계하였으며, 횡방향 비지지길이는 탄성 횡비틂좌굴 강도 이상의 휨강도를 갖도록 선정하였다. HSB600 및 HSB800 강재로 제작된 균질단면 강거더와 HSB800과 SM570-TMC 강재를 동시에 적용한 하이브리드 단면를 고려하였고, 일반강재와의 상대적인 비교를 위하여 SM490-TMC 균질단면 강거더에 대한 해석도 수행하였다. 비선형 유한요소해석 시에는 플랜지와 복부판을 쉘요소로, 강재는 탄소성-변형경화 재료로 모델링하였다. 초기변형과 단면의 잔류응력을 고려하였으며 이들이 비탄성 횡비틂좌굴 영역에서 휨거동에 미치는 영향을 분석하였다. 총 64개의 해석대상 강거더에 대하여 FE 해석과 설계식에 의한 휨저항강도를 비교한 결과, HSB 강재를 적용한 균질단면 및 하이브리드 단면 거더의 비탄성 횡비틂좌굴에 의한 휨강도는 현 AASHTO LRFD 압축플랜지 휨강도 탄성 설계규정을 적용하여 산정할 수 있는 것으로 분석되었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제13권3호
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• pp.295-308
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• 2012

This paper experimentally investigated the buckling capacity of built-up steel columns mainly, Cruciform Columns (CC) and Side-to-Side (SS) columns fabricated from two Universal Beam (UB) sections. A series of nine experimental tests comprised of three UB sections, three CC sections and three SS sections with different lengths were tested to failure to measure the ultimate axial capacity of each column section. The lengths used for each category of columns were 1.8, 2.0, and 2.2 m with slenderness ratios ranging from 39-105. The measured buckling loads of the tested specimens were compared with the predicted ultimate axial capacity using Eurocode 3, AISC LRFD, and BS 5959-1. It was observed that the failure modes of the specimens included flexural buckling, local buckling and flexural-torsional buckling. The results showed that the ultimate axial capacity of the tested cruciform and side-by-side columns were higher than the code predicted design values by up to 20%, with AISC LRFD design values being the least conservative and the Eurocode 3 design values being the most conservative. This study has concluded that cruciform column and side-to-side welded flange columns using universal beam sections are efficient built-up sections that have larger ultimate axial load capacity, larger stiffness with saving in the weight of steel used compared to its equivalent universal beam counterpart.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권2호통권69호
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• pp.275-284
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• 2004

기둥-보 약축 접합 디테일 개발을 위해서 접합부의 거동을 파악하는 것이 선행되어야한다. 약축 접합부의 형식에 따른 강축 접합부의 거동을 파악하기위하여 기존 브라켓타입 용접접합부의 각 요소들 즉 패널존, 수평스티프너의 유무 및 위치를 변수로 고려하였다. 본 연구에서는 접합부에 수평스티프너가 있는 경우는 접합부를 수직스티프너로 보강한 단순보로 치환하여 접합부의 내력을 산정하였으며, 수평스티프너가 없는 경우는 기둥플랜지의 국부휨강도, 기둥 웨브의 국부인장강도, 기둥 웨브의 크립플링강도 및 기둥웨브의 최대 좌굴강도를 고려한 내력 평가식을 사용하였고 이론해석결과와 실험결과를 비교 분석하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.417-428
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• 2011

강구조 설계는 재료의 비탄성 변형능력을 활용하는 정도에 따라 탄성설계법, 소성설계법, 내진설계법으로 대별할 수 있다. 현재 국내외 강구조 설계기준에서는 항복강도 450MPa를 초과하는 고강도강재에 대해서는 비탄성 변형능력에 대한 우려와 국부좌굴 및 횡좌굴 거동에 대한 실험자료의 부족으로 소성설계의 적용을 금하고 있다. 본 연구에서는 일반강재를 대상으로 개발된 현행 강구조설계기준의 플랜지 판폭두께비 제한식을 최근에 개발된 고강도강재인 HSB800에도 그대로 확대 적용할 수 있는지 여부를 확인하고 고강도강 휨부재의 국부좌굴 및 비탄성거동을 파악하기 위한 실물대실험을 수행하였다. HSB800 및 SM490A(비교강종) 강재로 조립된 H형강 휨부재를 각각 5개씩 총 10개의 실험체를 제작하고 실험하여 비교분석하였다. 모든 SM490A 비교실험체는 설계기준 상의 판폭두께비에 따른 요구강도와 연성능력을 충분히 발휘하였다. HSB800 실험체 역시 강도 발현의 측면에서는 매우 만족스런 성능을 발휘하였다. 즉, 비콤팩트 및 세장판 요소 플랜지를 지닌 실험체에서도 소성모멘트를 충분히 상회하거나 이에 육박하는 강도가 발현되었다. 이는 현행 판폭두께비 제한규정을 HSB800 고강도강에 그대로 적용해도 강성과 강도 확보를 목표로 하는 모든 탄성설계에 충분히 보수적으로 적용할 수 있음을 의미한다. 그러나 SM490 실험체와는 달리 HSB800 실험체 5개 가운데 3개가 가력점 스티프너와 접합된 하부플랜지에서 조기 인장파단이 발생하여 소성설계에 요구되는 회전능력 R=3에는 미달하였다. HSB800 실험체에서 관측된 파단원인을 규명하고 고강도강재에 보다 적합한 판폭두께비의 정립을 위한 추가실험과 해석적 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 국제초고층학회논문집
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• 제6권3호
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• pp.249-259
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• 2017

The use of high-strength steels in construction of highrise and mega building structures can bring about many technological advantages from fabrication to erection. However, key design criteria such as local and lateral stability in current steel design specifications were developed based on tests of ordinary steels which have stress-strain characteristics very different from that of high strength steels. A series of tests on 800 MPa tensile strength steel (HSA800) members are summarized in this paper which were conducted to investigate the appropriateness of extrapolating current ordinary-steel based design criteria to high strength steels. 800 MPa I-shape beam specimens designed according to flange local buckling (FLB) criteria of the AISC Specification developed a sufficient strength for elastic design and a marginal rotation capacity for plastic design. It is shown that, without introducing distinct and significant yield plateau to the stress-strain property of high-strength steel, it is inherently difficult to achieve a high rotation capacity even if all the current stability limits are met. 800 MPa I-shape beam specimens with both low and high warping rigidity exhibited sufficient lateral torsional buckling (LTB) strength. HSA800 short-column specimens with various edge restraint exhibited sufficient local buckling strength under uniform compression and generally outperformed ordinary steel specimens. The experimental P-M strength was much higher than the AISC nominal P-M strength. The measured residual stresses indicated that the impact of residual stress on inelastic buckling of high-strength steel is less. Cyclic seismic test results showed that HSA800 members have the potential to be used as non-ductile members or members with limited ductility demand in seismic load resisting systems. Finally, recent applications of 800 MPa high strength steel to highrise and mega building structures in Korea are briefly presented.