• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권1호통권44호
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• pp.1-8
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• 2000

본 연구에서는 보-기둥 접합부 비선형 거동과 부재 기하비선형을 고려할 수 있는 2차 탄성해석 프로그램을 이용하여 20층 가새 철골구조물에서 반강접 접합부가 구조물의 거동에 미치는 영향을 파악하였다. 구조물 전체에 미치는 영향으로 P-delta 효과와 최상층 수평변위를 확인하였고 국부적인 영향으로 부재력 분배 및 부재에 발생하는 조합응력을 조사하였다. 수평하중과 수직하중을 받는 구조물에 가새와 같이 횡력에 저항하는 구조시스템이 있는 경우 전단접합부를 반강접 접합부로 대체하여도 P-delta 효과 및 최상층 수평변위에 문제가 없었으며 부재력 분배에 의하여 펄 부재치수를 줄일 수 있어 경제적인 구조설계가 가능하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제8권5호
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• pp.403-421
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• 2008

The design provisions for semi-rigid steel frames have been incorporated in codes of practice for steel structures. In order to do the same, it is necessary to know the experimental moment-relative rotation (M-${\theta}_r$) behaviour of beam-to-column connections. In spite of numerous publications and collection of several connection databases, there is no unified approach for the semi-rigid design of steel frames. Amongst the many connection models available, the Frye-Morris polynomial model, with its limitations reported in the literature, is simple to adopt at least for the linear design space. However this model requires more number of connection tests and regression analyses to make it a realistic prediction model. In this paper, 3D nonlinear finite element (FE) analysis of beam-column connection specimens, carried out using ABAQUS software, for evaluating the M-${\theta}_r$ behaviour of semi-rigid top and seat-angle (TSA) bolted connections are described. The finite element model is validated against experimental behaviour of the same connection with regard to their moment-rotation behaviour, stress distribution and mode of failure of the connections. The calibrated FE model is used to evaluate the performance of the Frye-Morris polynomial model. The results of the numerical parametric studies carried out using the validated FE model have been used in proposing modifications to the Frye-Morris model for TSA connection in terms of the powers of the size parameters.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제21권5호
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• pp.519-537
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• 2005

A new generalized Bernoulli/Timoshenko beam-column element on a two-parameter elastic foundation is presented herein. This element is based on the exact solution of the differential equation which describes the deflection of the axially loaded beam resting on a two-parameter elastic foundation, and can take into account shear deformations, semi - rigid connections, and rigid offsets. The equations of equilibrium are formulated for the deformed configuration, so as to account for axial force effects. Apart from the stiffness matrix, load vectors for uniform load and non-uniform temperature variation are also formulated. The efficiency and usefulness of the new element in reinforced concrete or steel structures analysis is demonstrated by two examples.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.325-334
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• 2010

본 연구에서는 반강접 접합부 배치에 따른 구조물 거동특성을 파악하기 위하여 KBC2005 건축구조설계기준으로 비가새 5층 철골 구조물을 설계하여 모든 접합부를 완전 강접합부과 반강접 접합부로 이상화한 경우 그리고 반강접 접합부를 수직배치 및 수평배치한 경우에 대하여 푸쉬오버 구조해석을 실시하였다. 철골 보 및 기둥의 모멘트-곡률관계는 화이버모델을 이용하여 확인하였으며 반강접 접합부의 모멘트-회전각 관계는 3-매개변수 파워모델을 이용하여 나타내었다. KBC2005 등가정적횡하중을 받는 2차원 구조물에 대한 푸쉬오버 구조해석을 실시하여 지붕충변위, 밑면전단력, 접합부 요구연성도, 소성힌지 발생순서 그리고 초과강도계수, 연성계수, 반응수정계수와 같은 설계계수 등을 확인하였다. 반강접 접합부를 부분적으로 사용하면 모든 접합부에 반강접 접합부를 사용한 골조 보다 큰 강도 및 강성도를 확보 할 수 있었고 모든 접합부에 강접 접합부를 사용한 골조 보다 큰 연성능력을 확보할 수 있었다. 초과강도계수는 기준과 비슷하였지만 반응수정계수는 기준 보다 훨씬 큰 값을 보였다. TSD 접합부는 예제 구조물에서 경제성과 안전성을 확보할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권4호통권47호
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• pp.375-385
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• 2000

6층 비가새 및 20층 가새 철골구조물에서 기하 비선형, 재료 비선형, 접합부 비선형을 고려할 때 극한 횡하중에 대해 요구되는 접합부 연성도를 파악하였다. 재료 비선형을 고려하기 위하여 단면 모멘트-곡률 관계는 Fiber 모델을 이용하고 부재 강성행렬은 유연도 선형분포 해석모델을 이용하여 유도하였다. 강접합부를 반강접합부로 대체한 6층 구조물의 접합부 연성도는 강접합부인 경우 보다 적었고 20층 구조물에서 요구되는 반강접합부 연성도는 전단접합부의 경우와 거의 같고 강접합부는 전단접합부나 반강접합부에 비하여 큰 연성도가 필요하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권1A호
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• pp.9-18
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• 2011

구조부재의 연결은 강절(rigid), 활절(hinge) 그리고 부재 간의 상대적인 회전이 허용되는 부분강절(semi-rigid)로 구분될 수 있다. 본 연구에서는 부분강절을 탄성회전스프링으로 가정하여 부재 단부에 적용시킨 평면 뼈대구조에 대하여 전단변형을 고려한 엄밀한 접선강도행렬을 유도하고 이를 다시 탄성강도행렬과 기하학적 강도행렬로 분리?유도함으로써 부분강절을 갖는 평면 뼈대구조물의 안정성해석을 위한 일반화된 해석방법을 제시하고자 한다. 이를 위하여, 보-기둥부재의 좌굴조건을 만족시키는 처짐함수로부터 안정함수(stability function)를 유도하고, 횡변위(sway)를 고려한 힘-변위관계와 적합조건을 고려하여 정확한 접선강도행렬을 제시하였다. 본 연구의 타당성을 입증하고 부분강절 뼈대구조의 전단거동 특성을 파악하기 위하여, 다양한 수치해석 예제에 대해 타 연구자 해석 결과와 본 연구의 안정성 해석결과를 비교하여 제시함으로서 전단변형과 부분강절이 구조물의 좌굴강도에 미치는 영향을 조사한다.

• Steel and Composite Structures
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• 제9권4호
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• pp.381-395
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• 2009

This paper presents the details of an advanced Finite Element (FE) analysis of a plane steel portal frame with semi-rigid beam-to-column connections subjected cyclic loading. In spite of several component models on cyclic behaviour of connections presented in the literature, works on numerical investigations on cyclic behaviour of full scale frames are rather scarce. This paper presents the evolution of an FE model which deals comprehensively with the issues related to cyclic behaviour of full scale steel frames using ABAQUS software. In the material modeling, combined kinematic/isotropic hardening model and isotropic hardening model along with Von Mises criteria are used. Connection non-linearity is also considered in the analysis. The bolt slip which happens in friction grip connection is modeled. The bolt load variation during loading, which is a pivotal issue in reality, has been taken care in the present model. This aspect, according to the knowledge of the authors, has been first time reported in the literature. The numerically predicted results using the methodology evolved in the present study, for the cyclic behaviour of a cantilever beam and a rigid frame, are validated with experimental results available in the literature. The moment-rotation and deflection responses of the evolved model, match well with experimental results. This proves that the methodology for evolving the steel frame and connection model presented in this paper is closer to real frame behaviour as evident from the good comparison and hence paves the way for further parametric studies on cyclic behaviour of flexibly connected frames.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2001년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.337-344
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• 2001

This paper is concerned with the change of joint rigidity in estimating the degree of semi-rigidity of connections and the buckling load in a single layer latticed dome. The estimations are based on information about the ratio for the rotational stiffness of the connection to the flexural stiffness of the member and the minimum eigenvalue of a structure for pinned, semi-rigid and completely rigid cases, respectively. Connection characteristics are reflected in the ratio control of joint rigidity for the DOFs to be related using the spring element by FEM.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제12권2호
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• pp.201-214
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• 2001

Four finite element (FE) models are examined to find the one that best estimates moment-rotation characteristics of top- and seat-angle with double web-angle connections. To efficiently simulate the real behavior of connections, finite element analyses are performed with following considerations: 1) all components of connection (beam, column, angles and bolts) are discretized by eight-node solid elements; 2) shapes of bolt shank, head, and nut are precisely taken into account in modeling; and 3) contact surface algorithm is applied as boundary condition. To improve accuracy in predicting moment-rotation behavior of a connection, bolt pretension is introduced before the corresponding connection moment being surcharged. The experimental results are used to investigate the applicability of FE method and to check the performance of three-parameter power model by making comparison among their moment-rotation behaviors and by assessment of deformation and stress distribution patterns at the final stage of loading. This research exposes two important features: (1) the FE method has tremendous potential for connection modeling for both monotonic and cyclic loading; and (2) the power model is able to predict moment-rotation characteristics of semi-rigid connections with acceptable accuracy.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.281-290
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• 2003

신형상 폐단면 냉간성형형강 스터드와 래프터로 구성된 포탈프레임의 접합부의 모멘트-회전각 관계, 회전강성, 항복모멘트 및 극한모멘트 등을 파악하기 위하여 접합부실험을 수행하였다. 실험의 주요 변수는 연강 접합철물의 두께 및 형상과 접합부 시험체의 비틀림에 관한 구속조건이며, 실험결과의 검증을 위해서 비선형해석 결과와 비교하였다. 반강접 접합부의 휨강성을 실험에 의한 모멘트-회전각 곡선으로 부터 구한 할선강도로 제안하여 구조해석을 통하여 타당성을 검토하였다.