• Earthquakes and Structures
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• 제18권6호
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• pp.677-689
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• 2020

A building structural system of moment resisting frame (MRF) with concrete filled steel tubular (CFST) columns and wide flange H beams, is one of the most conveniently constructed structural systems. However, there were few studies on evaluating seismic performance of full-scale CFST columns under high axial compression. In addition, some existing famous design codes propose various limits of width-to-thickness ratio (B/t) for steel tubes of the ductile CFST composite members. This study was intended to investigate the seismic behavior of CFST columns under high axial load compression. Four full-scale square CFST column specimens with a B/t of 42 were carried out that were subjected to horizontal cyclic-reversal loads combined with constantly light, medium and high axial loads and with a linearly varied axial load, respectively. Test results revealed that shear strength and deformation capacity of the columns significantly decreased when the axial compression exceeded 0.35 times the nominal compression strength of a CFST column, P₀. It was obvious that the higher the axial compression, the lower both the shear strength and deformation capacities were, and the earlier and faster the shear strength degradation occurred. It was found as well that higher axial compressions resulted in larger initial lateral stiffness and faster degradation of post-yield lateral stiffness. Meanwhile, the lower axial compressions led to better energy dissipation capacities with larger cumulative energy. Moreover, the study implied that under axial compressions greater than 0.35P₀, the CFST column specimens with B/t limits recommended by AISC 360 (2016), ACI 318 (2014), AIJ (2008) and EC4 (2004) codes do not provide ultimate interstory drift ratio of more than 3% radian, and only the limit in ACI 318 (2014) code satisfies this requirement when axial compression does not exceed 0.35P₀.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권3호
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• pp.219-226
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• 2012

기둥은 건물에서 하중을 지지하는 중요한 구성요소이므로 기둥의 손상 또는 파괴는 건물의 연쇄붕괴의 원인이 된다. 특히 폭발하중에 의한 기둥의 거동평가는 연쇄붕괴 방지에 있어 중요한 요소이다. 본 논문에서는 축하중을 받고 있는 기둥이 폭발하중을 받을 때의 거동과 폭발 저항성능을 평가하였다. 이를 위해 동일단면적과 비슷한 철근비를 가지는 기둥에서 주 철근의 개수를 달리하여 각 변수에 따른 폭발하중에 대한 폭발 저항성능을 평가하였다. 또한, 동일한 성능을 지니는 기둥에서 단면비를 달리하여 기둥의 폭발 저항성능을 비교하였다. 해석결과, 폭발 직후 충격량에 대한 수직 변형률은 철근의 개수 및 단면비에 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 그러나 수평변형의 경우 폭발압력을 받는 면의 철근 개수가 증가함에 따라 기둥의 저항성능이 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 기둥 단면의 단면 2차모멘트가 클수록 폭발하중에 대한 저항 성능 및 복원력이 더 큰 것을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.113-120
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• 2005

수평하중을 받는 현장타설말뚝을 합리적이고 경제적으로 설계하기 위해서 가장 중요한 것은 지구조 사이의 상호작용을 이해하는 것이다. 그러나 지난 수십년 동안 수평하중을 받는 깊은 기초의 거동에 대한 많은 연구가 있었음에도 불구하고, 문제의 성격상 삼차원적이며 비대칭성으로 인하여 더해지는 지반고유의 비선형성, 불균일성, 복잡성 때문에 극한수평지지력을 공식화하기란 매우 어렵다 본 연구에서는 특정한 현장조건, 기초의 기하학적 특성(D/B비),하중조건 등에 따른 많은 설계 방법들 중에서 가장 널리 알려진 네 가지의 방법(즉, Reese, Broms, Hansen, 그리고 Davidson)에 대해서 재검토하였다. 그리고 본 연구의 밀환으로 행한 모형실험으로 얻어진 하중-변위곡선을 쌍곡선으로 변환하여 해석된 방곡선수평지지력(H$_h$)과 위의 네 가지 방법들에 의하여 예측되는 극한수평지지력(H$_u$)을 비교하였다. Reese와 Hansen의 방법에 의해 구한 H$_u$ / H$_h$비는 각각 0.966와 1.015로서 실험결과와 매우 근사한 극한수평지지력을 제시하고 있다. 반면에 Davidson의 방법에 의해 구한 H$_u$는 에 비하여 $30\%$ 가량 큰 것으로 예측하고 있으나 네 가지 방법중에서 예측 수평지지력값에 대한 C.O.V.가 가장 작다. 네 가지 방법 중 가장 단순한 Broms의 방법은 H$_u$/ H$_h$: 0.896으로서 네 방법 중에서 극한 수평지지력을 가장 작게 평가하는 것으로 나타나지만 극한수평지지력값을 예측함에 있어서 가장 작은 S.D.를 보인다. 결론적으로, 네 가지의 방법 중 그 어 것도 극한수평지지력을 정확하게 예측한다는 면에서 다른 방법보다 더 우수하다고 할 수는 없다. 또한, 계산과정이 얼마나 정교하거나 복잡한 것과는 상관없이 극한수평지지력을 예측하는데 있어서 신뢰도는 또 다론 문제인 것 같다.

• Steel and Composite Structures
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• 제20권4호
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• pp.777-799
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• 2016

One of the major components for performance based seismic design is accurate estimation of critical seismic demand parameters. While nonlinear seismic analysis is the most appropriate analysis method for estimation of seismic demand parameters, this method is very time consuming and complex. Single mode pushover analysis method, N2 method and multi-mode pushover analysis method, modal pushover analysis (MPA) are two nonlinear static methods that have recently been used for seismic performance evaluation of few lateral load-resisting systems. This paper further investigates the applicability of N2 and MPA methods for estimating the seismic demands of ductile unstiffened steel plate shear walls (SPSWs). Three different unstiffened SPSWs (4-, 8-, and 15-storey) designed according to capacity design approach were analysed under artificial and real ground motions for Vancouver. A comparison of seismic response quantities such as, height-wise distribution of floor displacements, storey drifts estimated using N2 and MPA methods with more accurate nonlinear seismic analysis indicates that both N2 and MPA procedures can reasonably estimates the peak top displacements for low-rise SPSW buildings. In addition, MPA procedure provides better predictions of inter-storey drifts for taller SPSW. The MPA procedure has been extended to provide better estimate of base shear of SPSW.

• Steel and Composite Structures
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• 제20권3호
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• pp.545-569
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• 2016

Stiffeners have widely been used in lateral load resisting systems to improve the buckling stability of shear panels in steel frames. However, due to major differences between plate girders and steel plate shear walls (SPSWs), use of plate girder equations often leads to uneconomical and, in some cases, incorrect design of stiffeners. Hence, this paper uses finite element analysis (FEA) to describe the effect of the rigidity and arrangement of stiffeners on the buckling behavior of plates. The procedures consider transverse and/or longitudinal stiffeners in various practical configurations. Subsequently, curves and formulas for the design of stiffeners are presented. In addition, the influence of stiffeners on the inward forces subjected to the boundary elements and the tension field angle is investigated as well. The results indicate that the effective application of stiffeners in SPSW systems not only improves the structural behavior, such as stiffness, overall strength and energy absorption, but also leads to a reduction of the forces that are exerted on the boundary elements.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.72-84
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• 2016

종래 브레이스시스템은 횡력저항 및 층변위제어에 효율적이며 골조물량 감소에 따른 경제성이 향상되어 일반적인 강구조 횡력저항시스템으로 적용되고 있다. 그러나 압축측에서 항복응력에 도달하기 전 가새의 좌굴이 발생하여 충분한 내력을 발휘하지 못하고, 내력열화형의 이력거동으로 불안정상태가 된다. 좌굴에 의한 내력저하 개선시스템으로 중심재를 구속하여 좌굴방지가 가능한 비좌굴가새는 심재의 항복 이후에도 안정적인 이력특성을 나타내어 종래 브레이스에 비하여 에너지흡수능력이 우수하다. 최근 10년간 미국, 일본 및 대만에서 매우 다양한 형상의 비좌굴가새가 제안되었으나, 기존의 실험연구에서는 그 형상이 매우 제한적인 경향을 보이고 있다. 본 연구에서는 조립형 Precast RC 보강재를 가지는 비좌굴가새를 제작하고 이력특성을 평가하기 위한 부재실험을 수행하였다. 또한 실험결과를 AISC(2005)의 요구조항과 비교하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제23권5호
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• pp.571-583
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• 2017

A kind of accordion-web RBS connection, "Tubular Web RBS (TW-RBS)" connection is proposed in this research. TW-RBS is made by replacing a part of web with a tube at the desirable location of the beam plastic hinge. This paper presents first a numerical study under cyclic load using ABAQUS finite element software. A test specimen is used for calibration and comparison of numerical results. Obtained results indicated that TW-RBS would reduce contribution of the beam web to the whole moment strength and creates a ductile fuse far from components of the beam-to-column connection. Besides, TW-RBS connection can increase story drift capacity up to 9% in the case of shallow beams which is much more than those stipulated by the current seismic codes. Furthermore, the tubular web like corrugated sheet can improve both the out-of-plane stiffness of the beam longitudinal axis and the flange stability condition due to the smaller width to thickness ratio of the beam flange in the plastic hinge region. Thus, the tubular web in the plastic hinge region improves lateral-torsional buckling stability of the beam as just local buckling of the beam flange at the center of the reduced section was observed during the tests. Also change of direction of strain in arc shape of the tubular web section is smaller than the accordion webs with sharp corners therefore the tubular web provides a better condition in terms of low-cycle fatigue than other accordion web with sharp corners.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.489-499
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• 2015

내진 보강 공법의 보강효과 파악을 위해선 이에 대한 이론적 규명이 필요하다. 이에 본 연구는 단부에 기둥 부재를 증타한 단근 배근된 전단벽체를 대상으로 해 보강되는 기둥의 상세와 일체화 거동을 고려한 전단강도 모델을 제안했다. 이 모델은 증타된 기둥부재의 전단변형이 집중되는 길이를 가정해 이를 일체화된 벽체 내에 발생하는 스트럿 두께 산정에 이용했다. 뿐만 아니라 이 길이 내에 집중 발생하는 전단변형률을 유도, 이를 일체화 거동을 고려한 적합성 조건을 기존 전단벽체의 해석 알고리즘에 도입함으로써 증타 보강된 벽체의 해석 알고리즘을 새로이 제안했다. 또한 제안된 알고리즘을 통해 계산된 전단강도로 횡력 저항 메커니즘을 단일 스트럿 화 시켜줌으로써 보강부재의 초기강성을 제안하였다. 본 연구에서 제안한 방법의 타당성을 확인하기 위해 해석 결과 값을 본 연구에서 수행한 증타 보강된 벽체를 대상으로 한 실험뿐만 아니라 기존 RC 골조 내에 RC 전단벽체를 신설해 보강한 실험의 결과와 비교해 본 결과, 기둥부재의 상세를 고려하면서 동시에 기존 기준들에 비해 실험결과에 가깝게 예측할 수 있음을 확인했다.

• Earthquakes and Structures
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• 제10권2호
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• pp.367-388
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• 2016

Eccentrically braced frames (EBFs) represent an attractive lateral load resisting steel system to be used in areas of high seismicity. In order to assess the likely damage for a given intensity of ground shaking, fragility functions can be used to identify the probability of exceeding a certain damage limit-state, given a certain response of a structure. This paper focuses on developing a set of fragility functions for EBF structures, considering that damage can be directly linked to the interstorey drift demand at each storey. This is done by performing a Monte Carlo Simulation of an analytical expression for the drift capacity of an EBF, where each term of the expression relies on either experimental testing results or mechanics-based reasoning. The analysis provides a set of fragility functions that can be used for three damage limit-states: concrete slab repair, damage requiring heat straightening of the link and damage requiring link replacement. Depending on the level of detail known about the EBF structure, in terms of its link section size, link length and storey number within a structure, the resulting fragility function can be refined and its associated dispersion reduced. This is done by using an analytical expression to estimate the median value of interstorey drift, which can be used in conjunction with an informed assumption of dispersion, or alternatively by using a MATLAB based tool that calculates the median and dispersion for each damage limit-state for a given set of user specified inputs about the EBF. However, a set of general fragility functions is also provided to enable quick assessment of the seismic performance of EBF structures at a regional scale.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권3호
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• pp.199-206
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• 2017

본 논문에서는 약진 지역에서 적용되는 스태거드트러스 골조시스템의 수평하중에 대한 구조특성을 분석하였다. 스태거드트러스 시스템에 적용되는 프랫, 하우, 와렌, K형, 비렌딜의 대표적인 트러스 형태를 기준으로 10층과 20층의 예제 건물에 대한 해석과 설계를 수행하여 트러스 형태에 따른 시스템의 경제성과 효율성을 비교.분석하였다. 설계에서 기둥 및 트러스 부재는 같은 부재를 몇 개 층씩 그루핑하여 사용하였으며 부재의 효율성은 그루핑된 부재의 평균 내력비를 기준으로 판단하였으며 시스템의 경제성은 전체 골조물량을 기준으로 판단하였다. 분석 결과 효율성과 경제성 측면에서 10층의 예제에서는 프랫트러스를 사용한 시스템이 우수한 것으로 나타났으며 20층의 예제에서는 와렌트러스를 사용한 방식이 우수한 것으로 나타났다.