• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.167-174
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• 2003

본 연구는 보 플랜지와 스티프너의 용접부 양단, 기둥 모서리 부분 스티프너에 라운드를 두는 방법 등을 통하여 총 7개 시험체에 실물대 반복하중실험을 실시한 결과를 나타낸 것이다. 실험 결과를 통하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. (1) 필레(fillet)를 둠으로써 응력집중을 줄여 내진성능을 크게 향상 시킬 수 있다. (2) 스티프너 폭의 증가로 접합부의 강성 및 강도는 증가하였지만 에너지 소산 능력은 감소하였다. (3) 모든 시험체는 규준에서 강진지역의 내진구조에 대해 요구하는 총 0.04 radian의 회전각을 발휘할 수 있는 것으로 나타났다.

• Earthquakes and Structures
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• 제8권2호
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• pp.443-462
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• 2015

Some model building codes stipulate that the design displacement of a building can be computed using the elastic static analysis results multiplied by the deflection amplification factor, $C_d$. This approach for estimating the design displacement is essential and appealing in structural engineering practice when nonlinear response history analysis (NRHA) is not required. Furthermore, building codes stipulate the consideration of accidental torsion effects using accidental eccentricity, whether the buildings are symmetric-plan, or asymmetric-plan. In some model building codes, the accidental eccentricity is further amplified by the torsional amplification factor $A_x$ in order to minimize the discrepancy between statically and dynamically estimated responses. Therefore, this warrants exploration of the reliability of statically estimated design displacements in accordance with the building code requirements. This study uses the discrepancy curves as a way of assessing the reliability of the design displacement estimates resulting from the factors $C_d$ and $A_x$. The discrepancy curves show the exceedance probabilities of the differences between the statically estimated design displacements and NRHA results. The discrepancy curves of 3-story, 9-story, and 20-story example buildings are investigated in this study. The example buildings are steel special moment frames with frequency ratios equal to 0.7, 1.0, 1.3, and 1.6, as well as existing eccentricity ratios ranging from 0% to 30%.

• Smart Structures and Systems
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• 제18권5호
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• pp.931-953
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• 2016

In this paper, the effects of mass eccentricity of superstructure as well as stiffness eccentricity of isolators on the amplification of seismic responses of base-isolated structures are investigated by using mathematical near-fault pulse models. Superstructures with 3, 6 and 9 stories and aspect ratios equal to 1, 2 and 3 are mounted on a reasonable variety of Triple Concave Friction Pendulum (TCFP) bearings considering different period and damping ratio. Three-dimensional linear superstructure mounted on nonlinear isolators are subjected to simplified pulses including fling step and forward directivity while various pulse period ($T_p$) and Peak Ground Velocity (PGV) amounts as two crucial parameters of these pulses are scrutinized. Maximum isolator displacement and base shear as well as peak superstructure acceleration and drift are selected as the main engineering demand parameters. The results indicate that the torsional intensification of different demand parameters caused by superstructure mass eccentricity is more significant than isolator stiffness eccentricity. The torsion due to mass eccentricity has intensified the base shear of asymmetric 6-story model 2.55 times comparing to symmetric one. In similar circumstances, the isolator displacement and roof acceleration are increased 49 and 116 percent respectively in the presence of mass eccentricity. Furthermore, it is demonstrated that torsional effects of mass eccentricity can force the drift to reach the allowable limit of ASCE 7 standard in the presence of forward directivity pulses.

• Steel and Composite Structures
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• 제26권5호
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• pp.549-556
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• 2018

Progressive building collapse occurs when failure of a structural component leads to the failure and collapse of surrounding members, possibly promoting additional failure. Global system collapse will occur if the damaged system is unable to reach a new static equilibrium configuration. The most common type of primary failure which led to the progressive collapse phenomenon, is the sudden removal of a column by various factors. In this study, a method is proposed to prevent progressive collapse phenomena in structures subjected to removal of a single column. A vierendeel peripheral frame at roof level is used to redistribute the removed column's load on other columns of the structure. For analysis, quasi-static approach is used which considers various load combinations. This method, while economically affordable is easily applicable (also for new structures as well as for existing structures and without causing damage to their architectural requirements). Special emphasis is focused on the evolution of vertical displacements of column removal point. Even though additional stresses and displacements are experienced by removal of a structural load bearing column, the proposed method considerably reduces the displacement at the mentioned point and prevents the collapse of the structural frame.

• 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.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권5호
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• pp.369-376
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• 2017

본 논문은 ASCE 7-10를 적용한 비틀림 비정형 철골 모멘트 골조의 설계 및 평가를 수행한 동반연구(I 내진설계)의 후속 연구이다. 본 연구에서는 철골 모멘트 골조의 비틀림 비정형 발생 여부와 ASCE 7-10 설계 요구조건의 적용 여부에 따라 내진성능평가를 수행하였다. 그 결과, ASCE 7-10의 비정형 내진설계 요구조건을 적용한 철골 모멘트 골조의 경우 붕괴확률이 매우 낮고 상당히 보수적인 설계 결과를 나타냈으며, 본 연구에서는 비틀림 비정형 구조물의 합리적인 설계를 위해 개선된 설계 방법을 제시하였다. 제안된 방법으로 설계된 비틀림 비정형 철골 모멘트 골조의 붕괴확률은 기존의 방법으로 설계된 구조물의 붕괴확률을 보다 크지만 ASCE 7-10의 붕괴확률 요구 조건을 만족하였다.

• 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.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.817-827
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• 2008

본 연구에서는 기존 SM490강재와 국내에서 최근 개발된 내진용강재(SHN490, SN490)로 이루어진 특수모멘트골조의 기둥이음부를 부분용입용접으로 설계하여 내진성능평가를 위한 실물대 실험을 실시하였다. 부분용입용접에 의한 기둥이음부는 용접비용 및 공기의 절감에서 매력적 인 방안이다. 그러나 과거에 외국에서 수행된 몇몇 실험결과에 의하면 부분용입용접에 의한 후판기둥의 이음부는 인장응력에 대해 취성파단하는 거동을 보였다. 이런 이유로 인해 최근의 내진설계기준에서는 특수모멘트골조의 부분용입용접 기둥이음부의 강도는 예상 기둥소성모멘트 이상의 강도를 요구한다. 이를 반영하여 시험체의 부분용입용접 이음부의 설계강도는 AISC-LRFD의 기준식을 적용하여 기둥의 예상 소성모멘트 이상이 되도록 설계 및 제작하고 3등분점 하중으로 단조가력하였다. 압연형강 시험체 2개 및 조립형강 시험체 2개(총 4개 시험체)의 이음부 모두에서 기둥의 실제 소성모멘트 이상의 강도를 발휘하였다. 즉 AISC-LRFD의 부분용입용접 설계강도식의 신뢰성을 확인할 수 있었다. 다만 SM490 압연형강 시험체는 기둥의 소성모멘트를 발휘한 후 이음부에서 급격한 취성파단이 발생하였다. 이는 용접결함과 플랜지의 강도미달에 따른 복합적 원인에 의한 것으로 추정된다. 특히 SM490 강재의 경우는 항복강도와 인장강도가 규정치에 미달하는 등 성능편차가 큰 것으로 나타났다. 제한적 실험결과이긴 하지만 소재물성 및 이음부 거동의 측면 모두에서 내진용 신강재가 기존강재에 비해 전체적으로 우수함을 보여준 결과라 할 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.557-566
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• 2002

본 논문은 4개의 철골모멘트 접합부에 대한 반복재하 실물대(實物大) 실험결과를 요약한 것이다. 주요 실험변수는 기둥과 보의 접합방식 (볼트접합 대 용접) 및 패널존의 강도 (강한 패널존 대 중간강도 패널존)이다. 중간 패널존 강도를 갖는 시험체는 패널존과 RBS 영역 모두에서 균형잡힌 방식으로 에너지가 소산되도록 고려하여 설계된 것으로 패널존 보강비용을 줄이고자 시도한 경우이다. 보웨브가 용접으로 접합된 경우의 시험체들은 특별연성모멘트골조에 요구되는 충분한 접합부 회전성능을 보여 주었지만, 웨브를 볼트로 접합한 시험체들은 스캘럽을 가로지르는 보플랜지의 조기 취성파괴로 인해 열등한 내진성능을 노출하였다. 보웨브를 볼트로 접합하면 비용을 줄일 수 있으나 원래 보단면의 전소성모멘트를 기둥에 전달하기 어려운 것으로 나타났다. 본 연구에서 적용된 것과 같이 양질의 용접시공에 의해 일단 그루브 용접부 자체의 취성파괴 문제가 해결되고 나면, 용접접근공내에 위한 보플랜지 모재의 파단이 다음의 문제로 대두됨을 알 수 있다. 용접접근공 내의 보 플랜지 파단문제를 역학적인 측면에서 이해하는데 도움이 되는 해석적 연구도 수행되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권5호
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• pp.427-434
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• 2017

최근 테러에 대한 위험성의 증가로 대중들의 폭발 피해에 대한 인식이 증가하였다. 우리나라에 방폭 설계에 대한 기준이 미흡하며, 현재 적용하고 있는 방폭 설계도 정적해석으로 건물의 안정성 및 경제성을 위해 방폭 설계를 개발해야 하는 상황이다. 또한 지진 발생 증가로 내진 설계 의무화가 확대된 가운데 방폭 설계를 하지 않고 내진 설계를 적용한 부재의 방폭성능을 판단을 연구한다. 현재 보편적인 폭발 하중의 해석 방법은 UFC 3-340-02 매뉴얼을 참고하는 것이다. UFC 3-340-02 매뉴얼을 통한 폭발 하중의 특성을 적용하고 KBC 2016의 내진 상세를 적용한 보를 등가 단자유도 시스템으로 변환하여 폭발저항 성능을 연구하였다. 보통, 중간, 특수 모멘트 골조의 연성 능력에 대한 최대 처짐을 고려하여 폭발물의 이격 거리를 통해 평가하여 내진 상세 적용 시 폭발 저항 성능이 향상된다는 것을 입증하였다.