• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권2호
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• pp.141-151
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• 2013

본 연구에서는 균일휨모멘트를 받는 HSB800 강재 플레이트거더의 횡비틀림좌굴(LTB) 강도를 비선형해석으로 평가하였다. 세장, 비조밀 및 조밀 복부판을 갖는 이축대칭단면들을 대상으로 하였으며, 초기처짐과 잔류응력의 영향을 고려하여 비탄성좌굴 영역의 LTB 강도를 평가하였다. 본 연구에서는 단일패널모델과 3-패널모델을 각각 고려하였으며, 이들 모델의 타당성을 평가하기 위해 SM490 강재 거더에 대해 해석을 수행하고 AASHTO, AISC, Eurocode 및 국내 도로교한계상태기준과 비교하였다. 이후 동일한 방법으로 HSB800 강재거더에 대해 LTB 강도 평가 해석을 수행하였으며, 비탄성 영역의 LTB 강도에 대한 현재 기준이 이축대칭 HSB800 강재 거더에서도 적용될 수 있는 것으로 평가되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.505-514
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• 2009

본 논문에는 압측실험 결과에 근거한 원형강관의 구조적인 거동 및 설계강도에 대하여 기술하였다. 원형강관 기둥의 극한강도는 직경-두께비 및 세장비에 의하여 결정된다. 원형강관의 직경-두께비가 큰 경우 전체좌굴 발생 이전에 탄성 및 비탄성 국부좌굴이 일어나게 되어 기둥강도를 감소시키게 된다. 원형강관의 국부좌굴이 기둥강도에 미치는 영향을 연구하기 위하여 두께 2.8mm, 3.2 mm인 SM400 강판을 용접하여 직경-두께비 45에서 170까지인 원형강관을 제작하여 압축실험을 수행하였다. 실험결과에 따르면 직경-두께비가 현행 설계기준의 항복한계보다 작은 원형강관의 경우에도 비탄성국부좌굴이 발생하였으나 상당한 크기의 후좌굴강도를 보여 최대응력은 항복강도를 상회하였다. 도로교설계기준(2005)에 의한 허용응력은 실험결과와 비교하여 상당히 안전치로 나타났다. 최근에 개발된 직접강도법을 원형강관에 적용하기 위하여 실험 및 수치해석 결과와 비교한 결과, 제안된 직접강도법은 국부좌굴과 전체좌굴의 혼합 유무와 상관없이 원형강관 기둥의 극한강도를 적절하게 예측할 수 있는 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집
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• 제19권8호
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• pp.1889-1900
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• 1995

In this study, a large deflection analysis of a plane frame composed of a thin-walled tube in investigated. When bent, a thin-walled tube is usually controlled by local buckling and subsequent bending collapse of the section. So load resistance reaches the yield level in a thin-walled rectangular tube. This relationship can be divided into three regimes : elastic, post-buckling and crippling. In this paper, this relationship is theoretically presented to be capable of describing nonlinearities and a stiffness matrix is derived by introducing a compound beam-spring element. A numerical analysis uses a constant incremental energy method and the solution is obtained by modifying stiffness matrix at elastic/inelastic stage. This analytical results, load-deflection paths show a good agreement with the test results.

• Steel and Composite Structures
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• 제8권2호
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• pp.159-178
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• 2008

An analytical procedure is presented for the determination of the buckling load and the buckling temperature of a straight, slender, geometrically perfect, axially loaded, translationally and rotationally restrained steel column exposed to fire. The exact kinematical equations of the column are considered, but the shear strain is neglected. The linearized stability theory is employed in the buckling analysis. Behaviour of steel at the elevated temperature is assumed in accordance with the European standard EC 3. Theoretical findings are applied in the parametric analysis of restrained columns. It is found that the buckling length factor decreases with temperature and depends both on the material model and stiffnesses of rotational and translational restraints. This is in disagreement with the buckling length for intermediate storeys of braced frames proposed by EC 3, where it is assumed to be temperature independent. The present analysis indicates that this is a reasonable approximation only for rather stiff rotational springs.

• 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.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.81-92
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• 2013

HSB를 적용한 플레이트거더의 압축플랜지 국부좌굴을 고려한 극한휨강도를 비선형 유한요소해석으로 분석하였다. 압축플랜지의 비탄성 국부좌굴 또는 소성항복이 휨강도를 지배하는 압축플랜지 세장비를 갖도록 해석대상 강거더를 선정하였다. HSB600 및 HSB800 강재로 제작된 균질단면 강거더와 HSB800 강재와 SM570-TMC 강재를 함께 적용한 하이브리드 단면을 고려하였으며, 일반강재와의 비교를 위하여 SM490-TMC 강거더에 대한 해석도 수행하였다. 비선형 유한요소해석 시에는 플랜지와 복부판을 쉘요소로 강재는 탄소성-변형경화 재료로 모델링하였으며, 초기변형과 단면의 잔류응력을 고려하였다. 비선형 유한요소해석 결과와 기존 문헌의 실험결과를 비교하여 유한요소 해석결과를 검증하였으며, 초기변형과 잔류응력이 극한휨강도에 미치는 영향을 분석하였다. 총 60개 해석대상 강거더의 휨극한강도를 유한요소해석으로 구하고, 도로교설계기준, AASHTO LRFD와 Eurocode 3의 설계규정으로 구한 휨강도와 비교하여 이들 규정의 HSB 강거더에 대한 적용성을 검토하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권1호
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• pp.123-134
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• 2019

본 연구에서는 비조밀 플랜지 단면이 적용된 일축대칭 스텝보의 비탄성 횡-비틀림 좌굴에 대한 새로운 설계식을 제안하였다. 범용유한요소해석 프로그램인 ABAQUS와 회귀분석프로그램인 MINITAB을 사용하여 설계식을 도출하였다. 실험 및 해석에 적용된 매개변수는 플랜지 보강의 길이변수(${\alpha}$), 폭변수(${\beta}$), 두께변수(${\gamma}$)와 비지지길이 비($L_b/h$)가 고려되었으며, 경계조건은 스텝보의 양단을 횡지지하고 힌지/롤러 경계조건 즉 단순보 경계조건을 적용하였다. 제안식 및 해석결과와 비교하기 위한 실험의 경우, 실험체 지간 중앙에서 같은 거리에 있는 2점 하중을 상부플랜지에 가력하여 거동특성을 분석하였다. 본 논문에서 제안된 설계식은 실험결과와 유한요소해석결과의 비교분석을 통하여 합리적인 설계식임을 확인할 수 있었으며, 비조밀플랜지단면이 적용된 일축대칭 스텝보의 횡비틀림좌굴을 계산하는 데 신뢰성 있는 안전한 값을 나타내고 있다.

• Steel and Composite Structures
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• 제11권2호
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• pp.93-114
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• 2011

Flange and web local buckling in beam plastic hinge regions of steel moment frames can prevent beam-column connections from achieving adequate plastic rotations under earthquake-induced forces. This threat is especially valid for existing steel moment frame buildings with beams that lack adequate flange/web slenderness ratios. As the use of fiber reinforced polymers (FRP) have increased in strengthening and repair of steel members in recent years, using FRPs in stabilizing local instabilities have also attracted attention. Previous computational studies have shown that longitudinally oriented glass FRP (GFRP) strips may serve to moderately brace beam flanges against the occurrence of local buckling during plastic hinging. An experimental study was conducted at Izmir Institute of Technology investigating the effects of GFRP reinforcement on local buckling behavior of existing steel I-beams with flange slenderness ratios (FSR) exceeding the slenderness limits set forth in current seismic design specifications and modified by a bottom flange triangular welded haunch. Four European HE400AA steel beams with a depth/width ratio of 1.26 and FSR of 11.4 were cyclically loaded up to 4% rotation in a cantilever beam test set-up. Both bare beams and beams with GFRP sheets were tested in order to investigate the contribution of GFRP sheets in mitigating local flange buckling. Different configurations of GFRP sheets were considered. The tests have shown that GFRP reinforcement can moderately mitigate inelastic flange local buckling.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권12호
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• pp.5984-5989
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• 2011

양단 핀지지 기둥부재의 중간 위치에 수평재를 연결하고 설치된 수평재의 양끝단과 기둥의 상하끝단을 트러스로 연결된 트러스보강 단일기둥시스템은 보강되지 않은 경우에 비해 그 좌굴강도가 상당수준 향상될 수 있다. 수평재가 설치된 기둥중간지점에서의 수평 및 회전 자유도에 대한 제한하여 기둥의 유효좌굴길이를 줄이는 효과를 통해 강도향상이 구현된다. 본 연구에서는 해석적 해와 탄성 및 비탄성 유한요소해석을 통해 보강된 평면내 단일기둥 시스템의 좌굴강도를 정량적으로 산정하였고 그 결과를 비교하였다. 예제해석을 통해 보강된 단일기둥시스템은 보강되지 않은 단순기둥에 비해 최대 8배까지 좌굴강도가 향상될 수 있음이 확인되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권2호
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• pp.115-130
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• 2013

본 연구에서는 공칭인장강도 800MPa를 지니는 고강도 강재로 조립된 H형강보의 횡지지거리에 따른 횡비틀림 좌굴강도를 현행 강구조설계기준(KBC 2009, AISC-LRFD 2010)을 바탕으로 평가하였다. 현행 기준은 고강도 강재와 응력도-변형도 특성이 확연히 다른 항복강도 350MPa 이하의 일반강을 전제로 정립된 것으로서, 고강도 강재에 대한 현행 기준의 적합성 여부가 우선 검토되어야 한다. 본 연구의 실험체는 모두 컴팩트 단면으로서 춤-폭비(H/B) 1.7을 갖는 실험군 A(상대적 뒤틀림 강성을 통한 모멘트전달이 작은 경우)와 2.7을 갖는 실험군 B(상대적으로 모멘트전달에 뒤틀림 강성 크게 기여하는 경우)로 구성하였다. 항복 이후의 응력도-변형도 특성의 영향을 받는 비탄성 횡좌굴 거동이 유발되도록 횡지지거리를 제어하면서 횡지지 구간 내에 균등모멘트가 작용하도록 가력하였다. 두 실험군 모두 현행 기준에 요구하는 강도를 충분히 상회하였고, 특히 뒤틀림 거동을 통한 모멘트전달이 크지 않은 실험군 A의 일부실험체는 소성설계에서 요구하는 수준의 회전능력까지 발휘하였다. 이들 실험결과는 현행 기준을 고강도 강재에 보수적으로 확대하여 적용할 수 있음을 보여준다. 실험결과를 좀더 심층적으로 분석하기 위해 일반강 및 고강도강의 응력도-변형도 특성을 고려한 H형강보의 횡지지거리에 따른 비탄성 횡좌굴강도 산정식을 유효접선계수를 반영하여 해석적으로 유도하였다. 이를 통해 소재의 항복강도와 탄성계수만을 고려하여 산정되는 현행 기준의 소성횡지지거리($L_p$) 제한식은, 항복참(yield plateau)없이 즉시 변형경화하는 고강도 강재에 적용하는 경우 보수적인 결과로 귀결됨을 입증하였다. 비탄성 횡좌굴 제어를 위한 횡지지거리는 소재의 항복강도 뿐만 아니라 항복 이후의 변형경화특성까지 반영하여 정의되는 타당하므로 이에 대한 개선의 필요성이 있다.