• Steel and Composite Structures
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• 제19권6호
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• pp.1561-1580
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• 2015

No significant improvement has been observed on the seismic performance of the ordinary steel reinforced concrete (SRC) columns compared with the reinforced concrete (RC) columns mainly because I, H or core cross-shaped steel cannot provide sufficient confinement for core concrete. Two improved SRC columns by constructing with new-type section steel were put forward on this background: a cross-shaped steel whose flanges are in contact with concrete cover by extending the geometry of webs, and a rotated cross-shaped steel whose webs coincide with diagonal line of the column's section. The advantages of new-type SRC columns have been proved theoretically and experimentally, while construction measures and seismic behavior remain unclear when the new-type columns are joined onto SRC beams. Seismic behavior of SRC joints with new-type section steel were experimentally investigated by testing 5 specimens subjected to low reversed cyclic loading, mainly including the failure patterns, hysteretic loops, skeleton curves, energy dissipation capacity, strength and stiffness degradation and ductility. Effects of steel shape, load angel and construction measures on seismic behavior of joints were also analyzed. The test results indicate that the new-type joints display shear failure pattern under seismic loading, and steel and concrete of core region could bear larger load and tend to be stable although the specimens are close to failure. The hysteretic curves of new-type joints are plumper whose equivalent viscous damping coefficients and ductility factors are over 0.38 and 3.2 respectively, and this illustrates the energy dissipation capacity and deformation ability of new-type SRC joints are better than that of ordinary ones with shear failure. Bearing capacity and ductility of new-type joints are superior when the diagonal cross-shaped steel is contained and beams are orthogonal to columns, and the two construction measures proposed have little effect on the seismic behavior of joints.

• Steel and Composite Structures
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• 제21권2호
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• pp.267-287
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• 2016

The seismic performance of the ordinary steel reinforced concrete (SRC) columns has no significant improvement compared to the reinforced concrete (RC) columns mainly because I, H or core cross-shaped steel cannot provide sufficient confinement for core concrete. Two improved SRC columns by constructing with new-type shaped steel were put forward on this background, and they were named as enlarging cross-shaped steel and diagonal cross-shaped steel for short. The seismic behavior and carrying capacity of new-type SRC columns have been researched theoretically and experimentally, while the shear behavior remains unclear when the new-type columns are joined onto SRC beams. This paper presents an experimental study to investigate the shear capacity of new-type SRC joints. For this purpose, four new-type and one ordinary SRC joints under low reversed cyclic loading were tested, and the failure patterns, load-displacement hysteretic curves, joint shear deformation and steel strain were also observed. The ultimate shear force of joint specimens was calculated according to the beam-end counterforce, and effects of steel shape, load angel and structural measures on shear capacity of joints were analyzed. The test results indicate that: (1) the new-type SRC joints display shear failure pattern and has higher shear capacity than the ordinary one; (2) the oblique specimens have good bearing capacity if designed reasonably; and (3) the two proposed construction measures have little effect on the shear capacity of SRC joints embedded with diagonal cross-shaped steel. Based on the mechanism observed from the test, the formulas for calculating ultimate shear capacity considering the main factors (steel web, stirrup and axial compression ratio) were derived, and the calculated results agreed well with the experimental and simulated data.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.503-514
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• 2011

본 연구에서는 콘크리트채움 U형 합성보와 H형강 기둥 십자형 합성접합부의 내진상세를 제시하고, 2개의 실물대 실험체를 설계/제작하여 강구조내진기준의 표준실험절차에 따라 내진성능을 평가하였다. 주요 실험체 구성요소는 춤 450mm(실험체 A) 및 550mm(실험체 B) U형 강재보, 두께 165mm의 골데크플레이트 위에 타설된 콘크리트 바닥슬래브, U형보의 완전합성작용을 하기 위한 전단스터드, 부모멘트 전달을 위한 4개의 주철근 및 H형강 기둥에 정착을 위한 용접커플러 그리고 접합부 보강을 위한 보강판으로 구성된다. 순수 강재 보-기둥 접합부와 상이한 U형 합성접합부의 독특한 특성을 고려하여, 지진하중 하에서 내진성능에 결정적 영향을 미치는 보-기둥 접합부의 용접부 취성파단, 강판의 국부좌굴, 주철근의 휨좌굴, 콘크리트 압괴 등의 한계상태가 적절히 제어되도록 실험체를 설계하였다. 강구조내진기준의 지진하중 가력프로그램에 따른 실험결과, 설계에서 의도한 바와 같이 여러 한계상태가 적절히 제어되어 실험체 A 및 B는 각각 6% 및 6.8% 라디안에 이르는 매우 뛰어난 층간변형능력을 발휘하였다. 이는 특수모멘트골조에 요구되는 4% 라디안 수준을 충분히 상회하는 만족스런 층간변형능력이다. 특히 접합부 강화전략에 의해 제안된 합성접합부 상세는 설계에서 의도한 것과 같이 소성힌지를 보강단부로서 밀어냄으로서 취약할 수 있는 보-기둥 용접접합부를 효과적으로 보호하였다. 실험체 A의 최종 파괴모드는 6.0% 층간변위에서 발생한 보강단부에 인접한 냉간성형 코너부의 점진적 저사이클피로에 의한 하부플랜지의 파단에 의해 발생하였다. 한편, 실험체 B는 8.0%의 높은 수준의 층간변위에서 발생한 볼트이음부 파단에 의해 내력을 상실하였다.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제2권3호
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• pp.30-35
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• 2011

본 연구에서는 신형상 층고절감형 합성보에 대한 최적단면을 도출하기 위해 단면성능 계산 프로그램을 개발하여 단면성능에 대해 비교 분석을 하였다. 신형상 합성보는 상부 플랜지 하부에 바닥시스템이 위치하여 전통적인 공법에 비해 층고절감의 효과와 최적단면으로 설계시 공기의 단축과 비용의 절감은 물론 물량의 감소를 기대 할 수 있다. 그러나 단면은 기존 H형강 보와 달리 상하 비대칭으로 중립축의 위치가 중앙에 위치하지 않기 때문에 상하연단에 대한 단면계수가 같지 않게 된다. 이에 따른 상하플랜지 판요소의 두께비에 따른 매개 변수적 분석이 요구된다. 따라서, 본 연구에서는 단면의 상부 플랜지 두께에 대한 하부 플랜지 두께의 비에 따른 중립축위치, 단면계수의 변화추이를 분석하여 최적단면을 도출하는데 주목적을 두었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.64-72
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• 2022

본 연구에서는 WFD(Wall Friction Damper)를 보강한 철근콘크리트 골조의 내진성능을 확인하기 위해 2층 철근콘크리트 골조 의 보강방법(무보강, 내부 H- 형철골과 WFD보강)을 주요 변수로 하였다. WFD 내진 보강 공법은 강도 향상과 에너지 소산 공법을 혼합한 것이다. WFD의 충분한 에너지 소산 이전에 보강재와 기존 구조물의 접합부에서 사전 파괴를 방지하기 위해 내부 H형 철골과 보 측면을 관통하는 케미컬 앵커를 사용하여 WFD를 설치하였다. 시험결과 OMF-N 시험체는 최대강도 발현 후 R/C 기둥의 전단력에 의한 취성파괴 양상을 보였다. OMF-ALL(H) 실험체는 핀칭 효과의 감소와 RC 기둥의 파손이 발생함을 보였다. 또한 OMF-ALL(H)의 최대 강도, 누적 에너지 소산 및 연성은 OMF-N의 경우 3.01배, 7.2배 및 1.72배 증가하였다. 그 결과 철근콘크리트 구조물에 시공한 WFD 내진 보강공법이 내진성능을 향상시키고 보강효과가 유효한 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.807-815
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• 2008

1994년 노스리지 지진 이전 우수한 연성능력을 보유한 내진상세로 생각되던 WUF-B 접합부의 기둥-보플랜지 용접위치에서 발생 한 취성파괴는 WUF-B 접합부에 대한 새로운 고찰을 요구하였다. FEMA(Federal Emergency Management Agency)의 후원으로 SAC Steel Project에서는 WUF-B 접합부의 스캘럽(Weld access holes) 형상, 용접과정, 용접재료 등을 개정한 내진상세를 FEMA-350에 제안하 였다. AISC Seismic Provisions(2005)에서는 WUF-B 접합부를 OMF(Ordinary Moment Frames)로만 사용하도록 규정하고 있다. 본 연 구에서는 SM490 및 SN490 조립형강을 이용하여 FEMA-350에 제시된 WUF-B 상세 규정을 따라 강종(SM, SN), 보플랜지두께, 보의 춤을 변수로 기둥-보 접합부 실대 실험체 2개를 제작하여 실험을 수행하였으며, 내진성능 평가를 위한 가력 방법 및 내진성능을 평가하였다. JB-1, JB-2 실험체는 AISC Seismic Provisions(2005)에서 제시하고 있는 OMF와 SMF 내진성능을 만족하는 결과를 나타났으며, 보플랜지 두께와 보의 춤에 따른 WUF-B 접합부의 내진성능이 재정의 될 필요가 있는 것으로 사료된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.657-666
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• 2006

본 연구에서는 공동주택 리모델링에 활용할 수 있는 완전 건식공법에 의한 프리캐스트 콘크리트 보-기둥 연결부를 개발하는데 있다. 독일에서 개발한 DDC 연결부를 국내 실정에 적합하도록 그 개선모델을 제안하기 위하여 총 5개의 건식연결부 시험체를 제작하였다. 아울러, 아파트 외곽보로 활용할 경우를 고려하여, H형 철물을 사용하여 기둥과 보의 폭을 최소화하였다. 실험결과 보-기둥 연결부에 DDC 시스템을 적용하게 되면 역학적 특성의 향상을 기대할 수 있었으나 기둥에 발생한 경사균열에 의하여 주도적으로 파괴 메커니즘이 형성되는 취약성을 초래하였다. 고가의 DDC 시스템의 덕타일 로드를 대신하여 고강도 강봉을 적용한 공법은 DDC 연결부와 역학적 특성은 유사한 거동을 보였으며, 파괴 메커니즘은 더 우수한 것으로 나타났다. 또한 연결부에 연결철근을 쉬스관 안에 그라우팅하여 부착시키게 되면, 비부착 시키는 공법보다 역학적 특성을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권6호통권67호
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• pp.701-709
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• 2003

이 논문은 모멘트 저항골조의 접합부에 이용하기 위한 T-스티프너로 보강된 접합부의 내진성능에 관해 나타냈다. 접합부는 보플랜지와 기둥플랜지에 T-스티프너의 수평 및 수직요소가 용접되어 보강되었다. T-스티프너 접합부의 거동을 명확히 파악하기 위해 유한요소해석과 실험이 수행되었다. 유한요소해석결과, T-스티프너의 수평요소의 길이가 길어짐에 따라 T-스티프너는 보플랜지와 수평요소사이의 응력집중을 줄이는데 효과적임을 나타냈다. 또한, 접합부의 이력 거동을 파악하기 위해 실대형 접합부 실험을 실시하였다. 주요 변수는 보에 대한 T-스티프너의 강도비와 수평요소의 형상이다. 수평요소의 길이가 길수록 접합부의 변형능력은 증가하였고, 모든 실험체는 방추형의 안정된 이력거동을 나타내었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권5호통권66호
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• pp.579-589
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• 2003

콘크리트충전 강판(CFT)기둥과 H-형강 보 접합부의 기존 보강 방식은 상 하 동일 다이아프램 형태로 처리하는 것이 일반적이지만, 우리나라와 같은 중 약진지역에서는 하부플랜지에 인장 발생률이 적으므로 하부측을 단순화시켜 경제적인 접합부를 만들 수 있다. 우선적으로 본 논문에서는 단순인장실험을 실시하여 인장거동을 파악하고, 그 결과를 확장 적용하여 하부측 단순화의 타당성을 검증하였다. 본 실험에서는 상부에 복합십자형 다이아프램(Combined Diaphragm)을 하부에는 네 가지 형식 즉, 복합십자형, 무보강, 수평 T-bar, 수직 Plate를 다아아프램으로 제작한 실대크기의 실험체를 ANSI/AISC SSPEC-2002 가력 프로그램(AISC,2002)에 따라 반복가력실험을 하였다. 하부다이아프램에 사용된 수평 T-bar와 수직 Flat bar의 스터드 볼트는 횡력에 의해 하부다이아프램에 인장력이 가해질 때 보 플랜지의 인장력을 내부 콘크리트에 전달하기 위함이다. 각각의 실험체는 하부 인장시 내력의 차이가 조금 있었으나 모든 실험체가 AISC에서 규정하고 있는 합성보통모멘트 골조인(AISC,2002) 0.01rad의 비탄성회전 능력을 발휘하였다. 하부 접합부의 거동을 분석한 결과, 단순화된 하부다이아프램은 내력과 강성뿐만 아니라 소성 변형 능력이 우수하며 현장에 사용하기에 충분한 내진성능을 나타냄을 입증하였다.

• 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.