• Steel and Composite Structures
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• 제43권3호
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• pp.327-340
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• 2022

A vast amount of experimental and analytical research has been conducted related to the seismic behavior and performance of concrete filled steel tubular (CFT) columns. This research has resulted in a wealth of information on the component behavior. However, analytical and experimental data for structural systems with CFT columns is limited, and the well-known behavior of steel or concrete structures is assumed valid for designing these systems. This paper presents the development of an analytical model for nonlinear analysis of composite moment resisting frame (CFT-MRF) systems with CFT columns and steel wide-flange (WF) beams under seismic loading. The model integrates component models for steel WF beams, CFT columns, connections between CFT columns and WF beams, and CFT panel zones. These component models account for nonlinear behavior due to steel yielding and local buckling in the beams and columns, concrete cracking and crushing in the columns, and yielding of panel zones and connections. Component tests were used to validate the component models. The model for a CFT-MRF considers second order geometric effects from the gravity load bearing system using a lean-on column. The experimental results from the testing of a four-story CFT-MRF test structure are used as a benchmark to validate the modeling procedure. An analytical model of the test structure was created using the modeling procedure and imposed-displacement analyses were used to reproduce the tests with the analytical model of the test structure. Good agreement was found at the global and local level. The model reproduced reasonably well the story shear-story drift response as well as the column, beam and connection moment-rotation response, but overpredicted the inelastic deformation of the panel zone.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제27권6호
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• pp.21-25
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• 2013

대형화, 초고층 및 고스팬에 부응하기 위한 강재 기술개발의 노력으로 용접성능과 내진성능 그리고 내화성능이 부여된 새로운 강재인 Thermo-mechanical control process (TMCP) 내화강재가 개발되었다. TMCP 내화강재는 기존의 내화강재 생산과정 시 압연과 동시에 정밀한 열처리를 병행함으로 인장력과 용접성을 향상시킬 수 있는 새로운 기술인 TMCP 방법으로 개발되었으며, 화재와 같은 고온에서의 구조적 안전성에 관한 내력평가가 요구되었다. 따라서 본 연구에서는 고온 시 TMCP 내화강재의 내력평가를 목적으로 고온 시 항복강도, 탄성계수를 평가하고 각각에 대한 온도영역별 실험식을 제시하였으며, 이를 일반 내화강재의 고온 특성과 비교, 분석하였다. 또한 각각의 소재로 설정된 H형강 기둥부재를 대상으로 고온 시의 내력을 계산하여 그 안전성을 확인한 결과, TMCP 내화강재의 고온 시 내력특성은 일반강 내화강재의 고온 내력저하 특성보다 열위인 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권5호
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• pp.503-511
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• 2001

건물의 내진성을 향상시키는 방법으로 전단벽과 가새 등의 내진요소가 사용된다. 대부분 철근콘크리트 건물에서는 철근콘크리트 전단벽이 철골건물에서는 철골가새가 내진요소로 사용이 되고 있다. 그러나 철근콘크리트 전단벽은 시공이 어렵고 원하는 소성 영역에서 연성(ductility)과 에너지 흡수능력을 만족시키기 어렵다. 강도와 강성이 매우 높고 연성이 우수하며, 자중이 작아서 전단벽의 재료로서 적합하다고 판단된다. 안정적인 거동을 하도록 박강판의 양면에 리브판을 보강하는 방법을 채택하였다. 실험은 강판벽의 폭높이비(D/H) 리브보강형태, 재하이력 등을 변수로 하여 수행하였다. 실험결과로 부터 강판벽의 제반 복원력특성을 분석 고찰하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.5-8
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• 2008

본 연구에서는 고강도철근콘크리트 보-기둥 접합부의 고성능화 기술 즉 콘크리트의 고강도화, 접합부 영역의 손상을 최소화하고 보의 소성힌지를 보의 내측으로 완전히 이동함과 동시에 내진성능을 향상시키는 고성능 설계상세 기술 및 고인성섬유 복합모르타르을 도입한 시험체를 제작하고 실험을 수행하여 이력거동을 평가하였다. ${\blacksquare}$ 철근콘크리트 보-기둥 접합부의 내진성능을 향상시키고, 보-기둥 접합면에 인접하여 발생하는 소성힌지를 보의 내측으로 이동시킬 목적으로 새로운 접합부 설계상세를 도입한 정착형 중간철근(1.5d)과 이중폐쇄스터럽 보강 시험체(HJCI)는 소성힌지의 이동은 물론 내진성능이 현저히 개선 되었다. ${\blacksquare}$ 철근콘크리트 보-기둥 접합부의 철근배근 및 콘크리트 밀실타설의 문제점을 해소하고 기둥의 띠철근 및 보의 스터럽을 고인성섬유 복합모르타르(HDFRM)로 대체한 실험체 (HJRP)의 경우 안정적인 이력거동, 충분한 내력확보 및 만족스런 파괴형태를 나타내었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.61-71
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• 2010

프리캐스트 콘크리트 골조에서 실물크기의 보-기둥 접합부 실험체 5개를 대상으로 반복가력 실험을 수행하였다. 지진하중을 받는 골조를 대상으로 1개의 일체식 실험체와 4개의 프리캐스트 실험체를 포함하여 5개의 1/2스케일의 내부 보-기둥 접합부를 대상으로 하였다.주요 변수는 보의 구조적 연속성을 확보하기 위한 접합부의 형태와 접합부의 특별한 보강형태(섬유콘크리트와 횡보강근)로 하였다. 실험체는 강기둥-약보 개념에 따라 설계하였다. 보 철근은 접합부에 큰 비탄성 전단력이 작용할 경우 보에 소성힌지가 발생하도록 계획하였다. 접합부의 성능평가는 접합부의 강도, 강성, 에너지 소산능력과 층간변위비로 평가하였다. 실험결과 실험체의 파괴는 보의 소성힌지부에서 파괴되었다. 보-기둥 접합부의 성능은 대체적으로 우수한 것으로 나타났다. 접합부의 강도는 일체식 RC 구조의 비해 1.15배 정도 향상되었다. 층간변위 3.5%때의 강도에서 실험체는 ECC의 인장변형능력과 철골연결재의 항복에 의해 연성거동 하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제18권4호
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• pp.389-410
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• 2004

In this study, theoretical and experimental results are presented which were obtained during an investigation of the influence of the $P-{\Delta}$ effect that was caused by the simultaneous changing of the axial load P of the column and the lateral displacement ${\Delta}$ in the external beam-column joints. The increase or decrease of ${\Delta}$ was simultaneous with the increase or decrease of the axial compression load P and caused an additional influence on the aseismic mechanical properties of the joint. A total of 12 reinforced concrete exterior beam-column subassemblies were examined. A new model, which predicts the beam-column joint ultimate shear strength, was used in order to predict the seismic behaviour of beam-column joints subjected to earthquake-type loading plus variable axial load and $P-{\Delta}$ effect. Test data and analytical research demonstrated that axial load changes and $P-{\Delta}$ effect during an earthquake cause significant deterioration in the earthquake-resistance of these structural elements. It was demonstrated that inclined bars in the joint region were effective for reducing the unfavourable impact of the $P-{\Delta}$ effect and axial load changes in these structural elements.

• 전산구조공학
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• 제5권1호
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• pp.91-96
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• 1992

내진구조는 건축규준에 의하여 강제성을 띤 이후 많은 발전을 하였으나 아직도 완전하게 이해되지는 않고 있다. 본 논문은 실제로 발생하였던 두 지진의 지반운동을 10층의 철골조에 적용시켜 얻은 결과를 비교하였다. 1989년 California의 Loma Prieta에서 발생한 규모 7.1의 지진기록 12세트와 1985년 Chile의 Valparaiso에서 발생한 규모 7.8의 지진기록 9세트를 UBC의 지진지역 2B에 알맞게 조절하였다. 비슷한 규모를 가진 두 지진의 지반변위를 건물에 직접 적용시켜서 비교한 결과 그 지속시간이 긴 Chile지진이 상대적으로 지속시간이 짧은 California지진보다 약 2배 정도 큰 영향을 건물에 미치는 것이 발견되었다. 내진구조의 설계에 있어서 최대지반운동과 더불어 지반운동의 지속시간도 매우 중요하게 고려되어야 할 사항이다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제63권3호
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• pp.281-292
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• 2017

Architecture constraints in buildings may typically cause irregularities in the distribution of stiffness and mass and consequently causes non-compliance of centers of mass, stiffness and strength. Such buildings are known as asymmetric buildings the distribution of strength and stiffness is one of whose main challenges. This distribution is more complicated for concrete buildings with RC shear walls in which stiffness and strength are interdependent parameters. The flexibility under the foundation is another subject that can affect this distribution due to the variation of dynamic properties of the structure and its constituting elements. In this paper, it is attempted to achieve an appropriate distribution pattern by expressing the effects of foundation flexibility on the seismic demand of concrete shear walls and also evaluate the effects of this issue on strength and stiffness distribution among lateral force resistant elements. In order to understand the importance of flexibility in strength and stiffness distribution for an asymmetric building in different conditions of under-foundation flexibility, the assigned value to each of the walls is numerically calculated and eventually a procedure for strength and stiffness distribution dependencies on flexibility is provided.

• Computers and Concrete
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• 제10권5호
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• pp.435-455
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• 2012

In the recent years, rehabilitation of structures, strengthening and increasing the ductility of them under seismic loads have become so vital that many studies has been carried out on the retrofit of steel and concrete members so far. Bridge piers are very important members concerning rehabilitation, in which the plastic hinging zone is very vulnerable. Pier is usually confined by special stirrups predicted in the design procedure; moreover, fiber-reinforced polymers (FRP) jackets are used after construction to confine the pier. FRP wrapping of the piers is one of the most effective ways of increasing moment and ductility capacity of them, which has a growing application due to its relative advantages. In many earthquake-resistant bridges, reinforced concrete columns have a major defect which could be retrofitted in different ways like using FRP. After rehabilitation, it is important to check the strengthening adequacy by dynamic nonlinear analysis and precise modeling of material properties. If the plastic hinge properties are simplified for the strengthened members, as the simplified properties which FEMA 356 proposes for non-strengthened members, static nonlinear analysis could be performed more easily. Current paper involves this matter and it is intended to determine the plastic hinge properties for static nonlinear analysis of the FRP-strengthened circular columns.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제17권3_4호
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• pp.573-591
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• 2004

A hybrid control system is presented for seismic-resistant building structures with and without soil-structure interaction (SSI). The hybrid control is a damper-actuator-bracing control system composed of passive and active controllers. An intelligent algorithm is developed for the hybrid system, in which the passive damper is designed for minor and moderate earthquakes and the active control is designed to activate when the structural response is greater than a given threshold quantity. Thus, the external energy for active controller can be optimally utilized. In the control of a multistory building, the controller placement is determined by evaluating the optimal location index (OLI) calculated from six earthquake sources. In the study, the soil-structure interaction is considered both in frequency domain and time domain analyses. It is found that the interaction can significantly affect the control effectiveness. In the hybrid control algorithm with intelligent strategy, the working stages of passive and active controllers can be different for a building with and without considering SSI. Thus SSI is essential to be included in predicting the response history of a controlled structure.