• Steel and Composite Structures
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• 제3권3호
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• pp.199-212
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• 2003

An experimental investigation of lightweight aggregate and foamed concrete contribution to the ultimate strength capacity of square and rectangular steel tube sections is presented in this study. Thirty-four simply supported beam specimens, 1000-mm long, filled with lightweight aggregate and foamed concretes were tested in pure flexural bending to calculate the ultimate moment capacity. Normal concrete-filled steel tubular and bare steel sections of identical dimensions were also tested and compared to the filled steel sections. Theoretical values of ultimate moment capacity of the beam specimens were also calculated in this study for comparison purposes. The test results showed that lightweight aggregate and foamed concrete significantly enhance the load carrying capacity of steel tubular sections. Furthermore, it can be concluded from this study that lightweight aggregate and foamed concretes can be used in composite construction to increase the flexural capacity of the steel tubular sections.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권6호
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• pp.701-713
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• 2000

본 연구에서는 하중비전달형 필렛용접부를 대상으로 순수휨 상태에서 그라인딩 처리 및 TIG 처리에 따른 피로강도 향상정도 및 피로특성을 정량적으로 평가하기 위해서 일련의 4점 휨실험을 실시하였다. 피로실험결과 그라인딩 처리한 경우와 TIG 처리한 경우 $2{\times}106$회 피로강도가 한등급 향상되는 것을 알 수 있었으며, 국내 외의 피로설계기준에서 규정하고 있는 피로강도등급을 대체로 만족하고 있음을 알 수 있었다. 용접지단부의 기하학적 형상에 대한 매개변수해석결과 하중비전달형 필렛용접부에서 응력집중계수에 영향을 미치는 인자는 곡률반경과 비드접선각도임을 알 수 있었다. 한편 파괴역학적 해석 결과 피로균열 발생초기에는 균열보정계수에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 기하학적 형상 보정계수임을 알 수 있었으며, 상대깊이가 0.4 이상이 되면 기하학적 형상보정계수 보다는 유한판 보정계수가 보다 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 또한 유한요소해석결과로부터 산정한 응력확대계수범위와 피로균열성장속도의 관계식으로부터 하중비전달형 필렛용접부의 피로수명을 비교적 정확하게 산정할 수 있었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제18권6호
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• pp.1423-1450
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• 2015

The paper presents the details and results of an experimental study on bolted end-plate joints of industrial type steel building frames. The investigated joints are commonly used in Lindab-Astron industrial buildings and are optimized for manufacturing, erection and durability. The aim of the research was to provide an experimental background for the design model development by studying load-bearing capacity of joints, bolt force distribution, and end-plate deformations. Because of the special joint details, (i.e., joints with four bolts in one bolt-row and HammerHead arrangements), the Eurocode 3 standardized component model had to be improved and extended. The experimental programme included six different end-plate and bolt arrangements and covered sixteen specimens. The steel grade of test specimens was S355, the bolt diameter M20, whereas the bolt grade was 8.8 and 10.9 for the two series. The end-plate thickness varied between 12 mm and 24 mm. The specimens were investigated under pure bending conditions using a four-point-bending test arrangement. In all tests the typical displacements and the bolt force distribution were measured. The end-plate plastic deformations were measured after the tests by an automatic measuring device. The measured data were presented and evaluated by the moment-bolt-row force and moment-distance from centre of compression diagrams and by the deformed end-plate surfaces. From the results the typical failure modes and the joint behaviour were specified and presented. Furthermore the influence of the end-plate thickness and the pretension of the bolts on the behaviour of bolted joints were analysed.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제33권4호
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• pp.503-527
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• 2009

This paper presents experimental results on the behaviour and ultimate load of fifteen pipes and six roof panels made of ferrocement. Additional results from three roof panels, carried out by others, are also compared with this research results. OPC cement, natural sand and galvanised iron wire mesh were used for the construction of 20 mm thick specimens. The pipe length was 2 m and roof panel length was 2.1 m. The main variables studied were the number of wire mesh layers which were 1, 2, 3, 4 and 6 layers, the inner pipe diameter which were 105, 210 and 315 mm, cross sectional shape of the panel which were channel and box sections and the depth of the edge beam which were 95 mm and 50 mm. All specimens were simply supported and tested for pure bending with test span of 600 mm at mid-span. Tests revealed that increasing the number of wire mesh layers increases the flexural strength and stiffness. Increasing the pipe diameter or depth of edge beam of the panel increases the cracking and ultimate moments. The change in the pipe diameter led to larger effect on ultimate moment than the effect of change in the number of wire mesh layers. The box section showed behaviour and strength similar to that of the channel with same depth and number of wire mesh layers.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.463-472
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• 2007

본 연구에서는 균일한 휨모멘트가 작용하는 파형강판 복부판 I-거더의 횡-비틂 좌굴강도에 관하여 이론적 접근 및 유한요소해석을 이용하여 연구를 수행하였다. 횡-비틂 좌굴 강도는 박판 구조를 갖는 I-단면의 휨부재를 설계 하는데 중요한 인자이다. 하지만 파형강판 복부판 I-거더의 뒴비틀림 상수와 같은 비틀림 거동에 대한 이해가 현재까지는 부족한 실정이며, 이에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 휨 및 순수 비틀림 상수를 기존 연구자들의 결과를 이용하여 요약하였으며, 그 후 파형강판 복부판 I-거더 단면의 전단 중심의 위치와 뒴비틀림 상수를 유도하였다. 이러한 단면 상수들을 이용하여 파형강판 복부판 I-거더의 횡-비틂 좌굴 강도를 결정하였으며, 유한요소해석을 수행하여 제안된 파형강판 복부판 I-거더의 횡-비틂 좌굴 강도를 검증하였다. 마지막으로 파형강판의 기하학적 제원이 횡-비틂 좌굴강도에 미치는 영향에 관하여 연구를 수행하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제78권3호
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• pp.231-253
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• 2021

Pure bending loading conditions are not frequently occurred in practical engineering, but the flexural researches are important since it's the basis of mechanical property researches under complex loading. Hence, the objective of this paper is to investigate the flexural behavior of concrete-filled rectangular steel tube (CFRT) through combined experimental and numerical studies. Flexural tests were conducted to investigate the mechanical performance of CFRT under bending. The load vs. deflection curves during the loading process was analyzed in detail. All the specimens behaved in a very ductile manner. Besides, based on the experimental result, the composite action between the steel tube and core concrete was studies and examined. Furthermore, the feasibility and accuracy of the numerical method was verified by comparing the computed results with experimental observations. The full curves analysis on the moment vs. curvature curves was further conducted, where the development of the stress and strain redistribution in the steel tube and core concrete was clarified comprehensively. It should be noted that there existed bond slip between the core concrete and steel tube during the loading process. And then, an extensive parametric study, including the steel strength, concrete strength, steel ratio and aspect ratio, was performed. Finally, design formula to calculate the ultimate moment and flexural stiffness of CFRTs were presented. The predicted results showed satisfactory agreement with the experimental and FE results. Additionally, the difference between the experimental/FE and predicted results using the related design codes were illustrated.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.237-246
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• 2008

연속경간을 가지는 I형강 교량은 내부 지점근처에서 상대적으로 큰 부모멘트가 발생하게 되는데, 이에 경제적인 단면 활용을 위하여 내부 지점부위의 상부 및 하부플랜지에 플레이트를 보강한 변단면을 사용하고 있다. 본 연구에서는 기존 탄성 횡-비틀림 좌굴식에 관한 연구를 토대로 하여 비탄성 구간에 있는 계단식 I형보의 횡-비틀림 좌굴강도를 범용구조해석프로그램 ABAQUS(2006)를 이용하여 산정하고, 간편한 설계식을 제안하고 있다. 유한요소해석에는 4절점 쉘요소인 S4R이 사용되었고, 국내외에서 많이 사용되는 I형강 단면(${W36{\times}160}$)을 대상으로 하였다. 양단 및 한쪽 끝단에 계단식 단면을 가지는 보에 대해서 고려하였으며, 플랜지 길이방향 비, 너비방향 비, 두께의 비로 계단식 I형보를 나타내었다. 해석에 사용된 매개변수는 각각 27가지 및 36가지 조합이고, 하중조건으로 보의 순수굽힘이 발생하는 균일모멘트를 적용시켰으며, 비탄성 구간범위 내에 있는 비지지 길이에 대하여 구조해석을 수행하였다. 비탄성 횡-비틀림 거동을 보기 위하여 잔류응력 및 초기결함을 고려한 비선형해석을 실시하였는데, Pi(1995)등이 고려한 잔류응력의 형상과 국내 I형강 표준 치수 허용치에 근거하여 부재 길이의 0.1%를 초기제작오차로 고려하였다. 본 연구 결과는 다양한 형식의 I형보가 사용되는 빌딩 및 교량의 경제적이고 합리적인 설계의 근간을 제공해 줄 것이며, 향후 다양한 하중 조건을 가지는 양단 또는 일단 계단식 단면 변화보의 비탄성 횡-비틀림 좌굴강도를 계산할 수 있는 설계식 개발에 적극 활용 될 수 있을 것이다.

• Computers and Concrete
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• 제29권 6호
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• pp.375-391
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• 2022

This paper examined the impact of the cross-sectional structure on the structural results under different loading conditions of reinforced concrete (RC) members' management limited in Carbon Fiber Reinforced Polymers (CFRP). The mechanical properties of CFRC was investigated, then, totally 32 samples were examined. Test parameters included the cross-sectional shape as square, rectangular and circular with two various aspect rates and loading statues. The loading involved concentrated loading, eccentric loading with a ratio of 0.46 to 0.6 and pure bending. The results of the test revealed that the CFRP increased ductility and load during concentrated processing. A cross sectional shape from 23 to 44 percent was increased in load capacity and from 250 to 350 percent increase in axial deformation in rectangular and circular sections respectively, affecting greatly the accomplishment of load capacity and ductility of the concentrated members. Two Artificial Intelligence Models as Extreme Learning Machine (ELM) and Particle Swarm Optimization (PSO) were used to estimating the tensile and flexural strength of specimen. On the basis of the performance from RMSE and RSQR, C-Shape CFRC was greater tensile and flexural strength than any other FRP composite design. Because of the mechanical anchorage into the matrix, C-shaped CFRCC was noted to have greater fiber-matrix interfacial adhesive strength. However, with the increase of the aspect ratio and fiber volume fraction, the compressive strength of CFRCC was reduced. This possibly was due to the fact that during the blending of each fiber, the volume of air input was increased. In addition, by adding silica fumed to composites, the tensile and flexural strength of CFRCC is greatly improved.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.335-343
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• 2003

철근 콘크리트 보의 휨 해석 시 적용되는 콘크리트 압축연단의 극한변형률(${\varepsilon}$$_{cu}$) 과 등가응력블럭 계수(${\beta)$$_1$)는 1축 뿐 만 아니라 2축 휨 해석에도 적용될 수 있는 것으로 여러 실험결과를 통하여 검증되었다. 그러나 2축 휨을 받는 기둥 단면에서와 같이 압축영역이 비직사각형인 경우 극한변형률과 등가응력블럭 계수는 압축영역이 직사각형인 경우와 달라지게 되고, 이와 같은 압축영역 형태에 따른 콘크리트 응력분포 특성의 변화는 기둥과 같이 고축력을 받는 경우 단면의 휨 강도에 중요한 영향을 끼치게 된다. 그러나 ACI318-99에서 제시하는 기둥의 2축 휨 설계도표는 1축과 2축 휨 해석에 동일한 응력분포 특성치를 적용하여 산출되었다. 본 논문에서는 중립축 각도와 깊이에 따른 응력분포 특성을 파악하고 이를 합리적으로 수식화 함으로써 수정된 단면 소성해석 모델을 제시하였다. 또한 제시된 소성해석 모델을 적용한 기둥 단면해석 Program을 개발하고 해석 결과를 기존의 소성해석 모델 및 실험결과와 비교하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제30권1호
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• pp.1-12
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• 2018

수평곡선 구조용 부재는 중력하중 하에서도 휨모멘트와 비틀림 모멘트를 동시에 저항하여야 한다. 이때, 비틀림 모멘트에 의하여 부재 내부의 응력상태는 불균일해지고, 때에 따라 요소의 이른 항복을 야기하여 결과적으로 부재의 극한강도가 저하될 수 있다. 해석에 따르면 곡률 중심각이 45도인 부재는 직선부재에 비해 동일한 조건 하에서 극한 강도가 50% 이상 감소될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 현재까지 곡선 거더의 강도 산정 방안에 관한 연구는 미진한 실정이다. 본 연구에서는 휨, 순수비틀림, ? 등의 영향을 독립적으로 고려할 수 있는 구조 모델이 선정되었으며 이에 따라 극한강도에 영향을 미치는 인자가 도출 되었다. 곡선 부재의 거동은 횡-비틀림-수직 거동으로 재정의 되었으며, 휨-비틀림 상호작용 곡선을 이용하여 최종적으로 곡률, 비지지길이, 단면 형상등 거동에 영향을 미치는 인자들을 포함하는 극한강도 산정식을 제안하였다.