• 한국지진공학회논문집
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• 제3권4호
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• pp.33-46
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• 1999

캘리포니아의 강구조 모멘트프레임은 1994년 노스리지 지진시 6.8의 규모와 진앙지에서 근접한 지리적인 악조건에도 불구하고 붕괴나 인명피해 없이 잘 견뎌냈다. 그러나 이후 시행된 조사에서 경제적으로 지진시 안전하다고 믿어져 널리 쓰인 welded flange-bolted web(WFBW) 강접합부(moment connection)의 기둥과 용접의 경계면에서 취성 파괴가 다수 발견되었다. 이논문은 선형파괴역학과 노스리지진이후의 WFBW 강접합부 실험을 이용하여 WFBW 강접합부와 노스리지지진이후 기존 강접합부의 대안으로 추천되고 있는 reduced beam section (RBS) 강접합부의 취성 파괴강도를 결정하는 수치적인 방법을 제안하고 이를 이용하여 이들 강접합부의 취성 파괴모드를 추정하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.353-360
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• 2018

This paper is to investigate the micro-behavior of the double-span beams with WUF-W seismic connection under combined axial tension and moment and to propose the rational rotational capacity of it for progressive collapse-resistant analysis and design addressing the stress and strain transfer mechanism. To this end, the behavior of the double-span beams under the column missing event is first investigated using the advanced nonlinear finite element analysis. The characteristics of fracture indices of double-span beams with WUF-W connection under combined axial tension and flexural moment are addressed and then proposed the rational rotational capacity as the basic datum for the progressive collapse-resistant design and analysis. The distribution of fracture indices related to stress and strain for the double-span beams is investigated based on a material and geometric nonlinear finite element analysis. Furthermore, the micro-behavior for earthquake and progressive collapse is explicitly different.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.557-566
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• 2002

본 논문은 4개의 철골모멘트 접합부에 대한 반복재하 실물대(實物大) 실험결과를 요약한 것이다. 주요 실험변수는 기둥과 보의 접합방식 (볼트접합 대 용접) 및 패널존의 강도 (강한 패널존 대 중간강도 패널존)이다. 중간 패널존 강도를 갖는 시험체는 패널존과 RBS 영역 모두에서 균형잡힌 방식으로 에너지가 소산되도록 고려하여 설계된 것으로 패널존 보강비용을 줄이고자 시도한 경우이다. 보웨브가 용접으로 접합된 경우의 시험체들은 특별연성모멘트골조에 요구되는 충분한 접합부 회전성능을 보여 주었지만, 웨브를 볼트로 접합한 시험체들은 스캘럽을 가로지르는 보플랜지의 조기 취성파괴로 인해 열등한 내진성능을 노출하였다. 보웨브를 볼트로 접합하면 비용을 줄일 수 있으나 원래 보단면의 전소성모멘트를 기둥에 전달하기 어려운 것으로 나타났다. 본 연구에서 적용된 것과 같이 양질의 용접시공에 의해 일단 그루브 용접부 자체의 취성파괴 문제가 해결되고 나면, 용접접근공내에 위한 보플랜지 모재의 파단이 다음의 문제로 대두됨을 알 수 있다. 용접접근공 내의 보 플랜지 파단문제를 역학적인 측면에서 이해하는데 도움이 되는 해석적 연구도 수행되었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제27권3호
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• pp.337-353
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• 2018

In previous weak-axis moment connection tests, brittle fracture always initiated near the edge of the beam flange groove weld due to force flow towards the stiffer column flanges, which is the opposite pattern as strong-axis moment connections. As part of the China NSFC (51278061) study, this paper tested two full-scale novel weak-axis reduced beam section moment connections, including one exterior frame connection specimen SJ-1 under beam end monotonic loading and one interior frame joint specimen SJ-2 under column top cyclic loading. Test results showed that these two specimens were able to satisfy the demands of FEMA-267 (1995) or ANSI/AISC 341-10 (2010) without experiencing brittle fracture. A parametric analysis using the finite element software ABAQUS was carried out to better understand the cyclic performance of the novel weak-axis reduced beam section moment connections, and the influence of the distance between skin plate and reduced beam section, a, the length of the reduced beam section, b, and the cutting depth of the reduced beam section, c, on the cyclic performance was analyzed. It was found that increasing three parametric values reasonably is beneficial to forming beam plastic hinges, and increasing the parameter a is conducive to reducing stress concentration of beam flange groove welds while increasing the parameters b and c can only reduce the peak stress of beam flange groove welds. The rules recommended by FEMA350 (2000) are suitable for designing the proposed weak-axis RBS moment connection, and a proven calculation formulation is given to determine the thickness of skin plate, the key components in the proposed weak-axis connections. Based on the experimental and numerical results, a design procedure for the proposed weak-axis RBS moment connections was developed.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제54권1호
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• pp.35-54
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• 2015

The performance of a newly generated steel connection known as SidePlateTM moment connection for seismic loading and progressive collapse phenomenon has been investigated in this paper. The seismic evaluation portion of the study included a thorough study on of interstory drift angles and flexural strengths based on 2010 AISC Seismic Provisions while the acceptance criteria provided in UFC 4-023-03 guideline to resist progressive collapse must be satisfied by the rotational capacity of the connections. The results showed that the SidePlate moment connection was capable of attaining adequate rotational capacity and developing full inelastic capacity of the connecting beam. Moreover, the proposed connection demonstrated an exceptional performance for keeping away the plastic hinges from the connection and exceeding interstory drift angle of 0.06 rad with no fracture developments in beam flange groove-welded joints. The test results indicated that this type of connection had strength, stiffness and ductility to be categorized as a rigid, full-strength and ductile connection.

• Steel and Composite Structures
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• 제15권5호
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• pp.507-518
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• 2013

The seismic performance of six types of weak-axis steel moment connections was investigated through cyclic testing of six full-scale specimens. These weak-axis moment connections were the column-tree type, WUF-B type, FF-W type, WFP type, BFP-B type and DST type weak-axis connections. The testing results showed that each of these weak-axis connection types achieved excellent seismic performance, except the WFP and the WUF-B types. The WFP and WUF-B connections displayed poor seismic performance because a fracture appeared prematurely at the weld joint due to stress concentrations. The column-tree type connection showed the best seismic behavior such that the story drift ratio could reach 5%.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권6호통권79호
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• pp.689-697
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• 2005

보 플랜지 절취형 (Reduced Beam Section, RBS) 내진 철골모멘트접합부의 최근 실험결과를 살펴보면, 보 웨브를 볼트 접합한 시험체는 보 웨브를 용접한 시험체에 비해 조기에 스캘럽에서 취성파단이 발생하는 열등한 내진성능을 나타냈다. 과거 여러 연구자들이 수행한 실험 결과 및 본 연구의 수치해석 결과를 종합해 볼 때, 이러한 접합부의 조기 취성파괴는 고전 휨이론과 매우 다른 응력전달 메카니즘에서 기인하는 웨브 볼트의 슬립, 그리고 재료의 인성이 가장 낮은 스캘럽 부근의 응력집중과 밀접한 관련이 있는 것으로 분석된다. 본 연구에서는 실험 및 해석결과를 바탕으로 RBS 접합부의 실제 응력전달경로에 부합되는 새로운 보 웨브 볼트 설계법 및 개선된 상세를 제시하고 실물대 실험을 통하여 방안의 타당성을 입증하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.69-77
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• 2003

본 연구는 8개의 RBS(reduced beam section) 내진 철골모멘트접합부의 실물대 실험결과를 요약한 것이다. 실험의 주요변수는 보 웨브 접합법 및 패널존 강도를 택하였다. 균형 패널존 시험체는 접합부의 내진성능을 감소시키지 않으면서, 보와 패널존이 함께 균형적으로 지진에너지를 소산시키도록 설계하여 값비싼 패널존 보강판(doubler plates)의 수요를 줄이고자 시도한 것이다. 보 웨브를 용접한 시험제는 모두 특별 연성모멘트골조에서 요구되는 접합부 회전능력을 충분히 발휘하였다. 반면 보 웨브를 볼트 접합한 시험체는 조기에 스캘럽을 가로지르는 취성파단이 발생하는 열등한 성능을 보였다. 보 그루브 용접부 자체의 취성파괴가 본 연구에서와 같이 양질의 용접에 의해 방지되면, 스켈럽 부근의 취성파단이 다음에 해결해야 할 문제로 대두되는 경향을 보인다. 보 웨브를 볼팅한 경우에 접합부 취성파단의 빈도가 월등히 높은 이유를 실험 및 해석결과를 토대로 제시하였다. 측정된 변형도 데이터에 의할 때, 접합부의 전단력 전달메카니즘은 흔히 가정하는 고전 휨이론에 의한 예측과 전혀 다르다. 이는 전통적 보 웨브 설계법을 재검토할 필요가 있음을 시사하는 것이다. 아울러, 접합부에서 요구되는 바람직한 거동기준을 제시하고 이를 근거로 균형 패널존의 강도범위에 대한 예비적 추정치를 제시하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.193-203
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• 2022

본 연구는 국내에서 주로 사용되는 강구조 보-기둥 접합상세와 논스캘럽접합상세의 내진성능을 비교하기 위해 실대형 정적반복실험과 실험과 동일한 모델링 통한 FEM해석을 진행하였다. 정량적인 수치비교를 위해 이전연구에서 사용된 변형률집중지수와 모멘트전달효율을을 인용하였다. 보 웨브의 용접면적 감소에 따라 플랜지 부분의 변형률이 증가되어 회전각에 따른 소성변형능력이 감소되거나 취성파단이 일어나는 현상을 보였다. 해석결과와 실험결과 비교시 H형 전체단면적에 대한 웨브 용접비가 60%이하로 떨어질 경우 취성파단이 일어날 가능성이 높아지는 경향이 나타났다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제35권5호
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• pp.617-630
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• 2010

Different types of moment resisting connections are commonly used to transfer the induced seismic moments between frame elements in an earthquake resisting structure. The local connection behavior may drastically affect the global seismic response of the structure. In this study, the finite element and experimental seismic investigations are implemented on two frequently used connection type to evaluate the local behavior and to reveal the failure modes. An alternative connection type is then proposed to eliminate the unfavorable brittle fracture modes resulted from probable poor welding quality. This will develop a reliable predefined ductile plastic mechanism forming away from the critical locations. Employing this technique, the structural reliability of the moment resisting connections shall be improved by achieving a controllable energy dissipation source in form of yielding of the cover plates.