• Steel and Composite Structures
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• 제39권2호
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• pp.171-188
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• 2021

Plastic deformation of link beams in eccentrically braced frames is the primary dissipating source of seismic energy. Despite the excellent compatibility with the architectural designs, previous researches indicate the deficiency of flexural yielding links compared to the shear yielding ones because of their localized plastic deformation. Previous investigations have shown that implementing web openings in beams could be an efficient method to improve the seismic performance of moment-resisting connections. Accordingly, this research investigates the use of flexural links with stiffened and un-stiffened web openings to eliminate localized plasticity at the ends of the link. For this purpose, the numerical models are generated in finite element software "Abaqus" and verified against experimental data gathered from other studies. Models are subjected to cyclic displacement history to evaluate their behavior. Failure of the numerical models under cyclic loading is simulated using a micromechanical based damage model known as Cyclic Void Growth Model (CVGM). The elastic stiffness and the strength-based and CVGM-based inelastic rotation capacity of the links are compared to evaluate the studied models' seismic response. The results of this investigation indicate that some of the flexural links with edge stiffened web openings show increased inelastic rotation capacity compared to an un-perforated link.

• Earthquakes and Structures
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• 제20권1호
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• pp.123-132
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• 2021

Deficient beam-column joints of reinforced concrete (RC) structures designed to older practices and codes often lead to destructive local or global failures. A strengthening technique for these joints based on the use of the new and innovative Carbon-FRP (C-FRP) ropes is presented and investigated. The C-FRP ropes are diagonally placed in superficial notches on the two sides of the joint. Two full scale external substandard joint subassemblages with the same characteristics, one unstrengthened and one strengthened with diagonally applied C-FRP ropes, are constructed and tested in cyclic loading. Special attention has been given to the elaboration of the acquired test measurements. The extracted conclusions are based on the comparative study of the hysteretic responses of the specimens, the observed maximum load envelopes, the comparisons of the joint body shear deformations as measured using diagonally mounted LVTDs, the calculated nominal principal stresses developed in the joint regions, the assessed joint damage as expressed by the damage index by Park and Ang and finally the calculated values of the equivalent damping ratio. From these comparisons it is concluded that application of diagonally mounted C-FRP ropes on the two sides of the joint body of exterior connections is an efficient easy-to-apply technique for the strengthening of substandard RC joints.

• Steel and Composite Structures
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• 제44권2호
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• pp.183-198
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• 2022

Plastic deformation of link beams in eccentrically braced frames is the primary dissipating source of seismic energy. Despite the excellent compatibility with the architectural designs, previous researches indicate the deficiency of flexural yielding links compared to the shear yielding ones because of their localized plastic deformation. Previous investigations have shown that implementing web openings in beams could be an efficient method to improve the seismic performance of moment-resisting connections. Accordingly, this research investigates the use of flexural links with stiffened and un-stiffened web openings to eliminate localized plasticity at the ends of the link. For this purpose, the numerical models are generated in finite element software "Abaqus" and verified against experimental data gathered from other studies. Models are subjected to cyclic displacement history to evaluate their behavior. Failure of the numerical models under cyclic loading is simulated using a micromechanical based damage model known as Cyclic Void Growth Model (CVGM). The elastic stiffness and the strength-based and CVGM-based inelastic rotation capacity of the links are compared to evaluate the studied models' seismic response. The results of this investigation indicate that some of the flexural links with edge stiffened web openings show increased inelastic rotation capacity compared to an un-perforated link.

• Earthquakes and Structures
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• 제25권5호
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• pp.307-323
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• 2023

This study compares two prominent design provisions, National Design Specification (NDS) and Eurocode 5, on load-carrying capacity calculations and failure analysis for mortise-tenon joints. Design procedures of double-shear connection from both provisions were used to calculate load-carrying capacity of mortise-tenon joints with eight different bolt sizes. From this calculation, the result was validated using finite element analysis and failure criteria models. Although both provisions share similar failure modes, their distinct calculation methods significantly influence the design load-carrying capacity values. Notably, Eurocode 5 predicts a 6% higher design load-carrying capacity for mortise-tenon joints with varying bolt diameters under horizontal loads and 14% higher under vertical loads compared to NDS. However, the results from failure criteria models indicate that NDS closely aligns with the actual load-carrying capacity. This indicates that Eurocode 5 presents a less conservative design and potentially requires fewer fasteners in the final timber connection design. This evaluation initiates the potential for the development of a wider range of timber connections, including mortise-tenon joints with wooden pegs.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권3호
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• pp.281-291
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• 2010

본 연구에서는 횡력을 받는 구조물 거동에 대한 보-기둥 접합부의 영향을 확인하기 위하여 5층 철골구조물을 KBC2005 건축구조 설계기준에 맞게 구조설계 하였으며 접합부를 완전 강접합부로 이상화한 경우와 반강접 접합부로 설계하였다. 철골 보 및 기둥의 모멘트-곡률관계는 화이버모델을 이용하여 확인하였으며 반강접 접합부의 모멘트-회전각 관계는 파워모델 그리고 철골 보, 기둥 및 접합부의 이력거동은 3-매개변수 모델을 이용하여 나타내었다. 5층 철골구조물은 개별골조와 연결골조의 2차원 구조물로 이상화하였다. 4개 지진파의 재현주기 수준별로 산정한 최대지반가속도와 푸쉬오버해석의 최대밑면전단력을 위한 지반가속도에 대하여 시간이력해석을 실시하여 지붕층 변위, 밑면전단력, 층간변위, 접합부 요구연성도, 기둥, 보 및 접합부의 최대모멘트 그리고 소성힌지 분포 등을 확인하였다. 반강접 접합부 골조는 완전 강접합 골조에 비해 적은 밑면전단력이 발생하였으며 기둥, 보 및 접합부에 발생하는 휨모멘트의 크기와 증가율도 적었다. TSD 접합부는 우리나라 설계수준의 지진하중에 대하여 예제 구조물에서 경제성과 안전성을 확보 할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.259-266
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• 2012

일반적인 내진 설계에서는 구조물의 연성적인 거동을 유도하기 위해서 보-기둥 접합부에 인접한 보에 소성힌지가 발생하도록 한다. 따라서 철근콘크리트 부재의 부착강도와 전단강도가 휨강도보다 큰 값을 가져야 하고, 전단이나 부착파괴가 요구된 연성에 도달하기 이전에 발생하지 않아야 한다. 하지만 전단경간비가 짧은 부재의 경우에는 전단이나 부착 거동의 지배를 받는 경우가 많고, 핀칭 효과로 인해 에너지 소산이 비교적 적게 발생하므로 요구된 연성에 도달하지 못하고 파괴될 수 있다. 이 논문에서는 전단경간비가 짧은 철근콘크리트 부재의 거동 분석과 연성 예측, 특히 부착 연성 능력을 평가하기 위한 방법을 제안하였다. 이것은 반복하중에 의해 저감되는 잠재 전단강도와 잠재부착내력 모델, 그리고 소성힌지 형성에 따른 휨부착응력의 급격한 증대를 도식화하여 나타낼 수 있다. 제안된 해석법은 각 값의 변화 추이를 비교하여 부재의 거동을 파악하고, 부착 거동의 지배를 받는 부재의 경우, 부착내력과 휨부착응력의 값이 만나는 지점까지를 그 부재의 부착 연성으로 평가하는 방법이다. 이 방법은 기존에 수행된 8개의 보, 기둥 시험체를 통해 비교 및 검토하였으며 부재 거동에 대한 예측은 정확히 일치하였으나, 부착 연성 능력에 대해서는 과소평가 되었다. 그 이유는 부재의 부착강도를 실제 부착강도보다 비교적 낮게 예측한 부착강도식에서 찾을 수 있으며, 다른 부착 내력 모델에 대한 부착 연성 평가에 대한 연구가 추후 필요할 것으로 사료된다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제38권3호
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• pp.199-204
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• 2010

전통공법에서는 주로 소나무를 수가공하여 구조부재로 사용하고 있다. 주먹장 접합(이음, 맞춤)은 일반 가구나 구조부재의 접합에 사용되고 있으며, 수가공이나 간단한 기계가공에 의해 쉽게 가공할 수 있는 이점이 있다. 비록 외관상 선형적인 가공이 주를 이루지만, 손쉬운 짜맞춤이 될 수 있어야 하는 고도의 가공정밀성이 요구된다. 더욱이, 장부와 장부받이는 틈새없는 긴결한 접합이 이루어져야 한다. 주먹장접합부에 대한 과학적인 연구는 체계적으로 수행된 예가 많지 않으므로 전통공법과 국산재 활용이라는 관점에서 낙엽송집성재를 기계가공하여 이용하였다. 통주먹장이음 접합부의 인장성능을 파악하기 위하여 150 mm 정각 낙엽송 집성재를 사용하였으며, 내력성능에 영향을 끼치는 주먹장의 다양한 기하학적 요소(장부 너비, 길이, 각도)에 대해 조사하였다. 보강목을 설치하지 않은 시험편은 장부받이(장부홈)의 모서리부에서 할렬이 발생하며 내력도 낮게 나타났다. 기둥머리의 화통맞춤 및 주두와 같은 상황을 고려한 보강시험편은 최대인장내력에서 2배 이상의 성능을 발휘하였다. 장부의 적정각도는 25도 수준이었으며, 어깨폭의 변화와는 상관성이 없는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.515-525
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• 2007

본 연구는 주거용 고층 건물에서 폭넓게 사용되고 있는 플랫플레이트 구조에서 장방형 기둥-슬래브 접합부를 대상으로 실시한 4개의 실험 결과를 분석한 것이다. 이 연구의 목적은 지진하중과 같이 반복적으로 작용하는 횡하중에 대하여 기둥 단면의 형상비 (${\beta}_c=c_1/c_2$=횡하중과 나란한 방향의 기둥 단면의 크기/횡하중과 직교 방향의 기둥 단면의 크기)에 따른 접합부의 이력 거동을 비교 평가한 것이다. 기둥 단면의 형상비는 $0.5{\sim}3\;(c_1/c_2=1/2,\;1/1,\;2/1,\;3/1)$으로 선정되었고, 기둥 또는 슬래브 위험단면의 둘레 길이 $(b_o)$가 일정하지 않을 경우 공칭 수직 전단력 $(V_c)$의 크기기 변화하여 중력 전단력비의 차이가 발생하기 때문에 기둥 양변의 크기를 동시에 변화시켜서 $b_o$가 일정해 지도록 기둥 단면의 크기를 결정하였다. 그리고 슬래브 휨 철근비와 중력 전단력비 $(V_g/V_c)$ 등 접합부의 이력 거동에 영향을 줄 수 있는 다른 영향 인자들은 일정한 조건으로 계획하여 기둥 형상비의 영향을 고찰할 수 있도록 하였다. 일정 수직하중과 반복횡하중이 작용하는 슬래브_기둥 접합부의 실험을 통해서 뚫림전단파괴 양상과 균열 패턴, 철근 및 콘크리트의 변형률, 접합부의 강도와 강성, 그리고 변형 능력 등을 기둥 형상비 변수에 따라 분석하였다. 또한, ACI 318-05 설계기준의 편심 전단응력 모델에 의한 전단응력을 실험 결과와 비교하여 평가하였고, 실험 결과에 기초하여 휨과 전단에 의한 접합부 불균형모멘트 전달비율에 대한 검토를 하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.861-874
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• 2019

최근 발생한 포항과 경주 지진 이후 공동구와 같은 소단면 터널 구조물에 대한 내진 성능 평가에 대한 관심이 증가하고 있다. 이 연구에서는 유한 차분법 기반의 FLAC3D를 사용하여 지진 하중에 대한 수직구와 수평 터널 구조물에 대한 3차원 동적 해석을 수행하였다. 특히 지반과 구조물 사이 경계면 특성을 고려한 지반-구조물 상호 해석 시 중요 인자인 경계면 강성 계수의 영향을 분석하기 위한 매개변수 해석을 수행하였다. 매개변수 해석을 통해 경계면 강성 계수는 지하 구조물의 전체 동적 거동에는 큰 영향을 미치지 않지만 접속부의 국부적인 변위 거동에는 큰 영향을 미치는 것을 확인 할 수 있었다. 경계면 강성계수의 크기는 접속부에서의 변위와 반비례하는 경향을 보였으며, 수직 응력 및 전단 응력에 대해서는 비례하는 경향을 확인하였다. 연구 결과 수치 해석에서 주로 사용되고 있는 경계면 강성 계수에 대한 경험적 식의 한계를 제시할 수 있었으며, 새로운 경계면 강성 계수 모델 개발의 필요성을 확인하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.69-77
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• 2003

본 연구는 8개의 RBS(reduced beam section) 내진 철골모멘트접합부의 실물대 실험결과를 요약한 것이다. 실험의 주요변수는 보 웨브 접합법 및 패널존 강도를 택하였다. 균형 패널존 시험체는 접합부의 내진성능을 감소시키지 않으면서, 보와 패널존이 함께 균형적으로 지진에너지를 소산시키도록 설계하여 값비싼 패널존 보강판(doubler plates)의 수요를 줄이고자 시도한 것이다. 보 웨브를 용접한 시험제는 모두 특별 연성모멘트골조에서 요구되는 접합부 회전능력을 충분히 발휘하였다. 반면 보 웨브를 볼트 접합한 시험체는 조기에 스캘럽을 가로지르는 취성파단이 발생하는 열등한 성능을 보였다. 보 그루브 용접부 자체의 취성파괴가 본 연구에서와 같이 양질의 용접에 의해 방지되면, 스켈럽 부근의 취성파단이 다음에 해결해야 할 문제로 대두되는 경향을 보인다. 보 웨브를 볼팅한 경우에 접합부 취성파단의 빈도가 월등히 높은 이유를 실험 및 해석결과를 토대로 제시하였다. 측정된 변형도 데이터에 의할 때, 접합부의 전단력 전달메카니즘은 흔히 가정하는 고전 휨이론에 의한 예측과 전혀 다르다. 이는 전통적 보 웨브 설계법을 재검토할 필요가 있음을 시사하는 것이다. 아울러, 접합부에서 요구되는 바람직한 거동기준을 제시하고 이를 근거로 균형 패널존의 강도범위에 대한 예비적 추정치를 제시하였다.