• Steel and Composite Structures
• /
• 제33권3호
• /
• pp.357-373
• /
• 2019

Steel storage racks are slender structures whose overall behavior and the capacity depend largely on the flexural behavior of the base-plate to upright connections and on the behavior of beam-to-column connections. The base-plate upright connection assembly details, anchor bolt position in particular, associated with the high-rise steel storage racks differ from those of normal height steel storage racks. Since flexural behavior of high-rise rack base connection is hitherto unavailable, this investigation experimentally establishes the flexural behavior of base-plate upright connections of high-rise steel storage racks. This investigation used an enhanced test setup and considered nine groups of three identical tests to investigate the influence of factors such as axial load, base plate thickness, anchor bolt size, bracket length, and upright thickness. The test observations show that the base-plate assembly may significantly influence the overall behavior of such connections. A rigid plate analytical model and an elastic plate analytical model for the overall rotations stiffness of base-plate upright connections with concentric anchor bolts were constructed, and were found to give better predictions of the initial stiffness of such connections. Analytical model based parametric studies highlight and quantify the interplay of components and provide a means for efficient maximization of overall rotational stiffness of concentrically anchor bolted high-rise rack base-plate upright connections.

• Journal of Welding and Joining
• /
• 제33권5호
• /
• pp.20-25
• /
• 2015

Clad steel has good corrosion resistance and mechanical properties arising from the hot rolling of dissimilar metals, such as carbon steel and stainless steel. However both good corrosion resistance from the cladding plate material(stainless steel) and mechanical properties from the base plate material (carbon steel) are difficult to obtain because the different steels display opposite behaviors during the cladding process. In order to make clad steel for application in the hulls of ships, proper materials selection and heat-treatment conditions are necessary. In this study, mechanical properties of base plate materials with different chemical composition were evaluated according to heat condition of cladding plate material.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제32권4호
• /
• pp.497-507
• /
• 2019

Exposed column base connections are used in low- to mid-rise steel moment resisting frames. This paper is to investigate the effect of the base plate thickness on the exposed column base connection strength, stiffness, and energy dissipation. Five specimens with different base plate thickness were numerically modelled using ABAQUS software. The numerical model is able to reproduce the key characteristics of the experimental response. Based on the numerical analysis, the critical base plate thickness to identify the base plate and anchor rod yield mechanism is proposed. For the connection with base plate yield mechanism, the resisting moment is carried by the flexural bending of the base plate. Yield lines in the base plate on the tension side and compression side are illustrated, respectively. This type of connection exhibits a relatively large energy dissipation. For the connection with anchor rod yield mechanism, the moment is resisted through a combination of bearing stresses of concrete foundation on the compression side and tensile forces in the anchor rods on the tension side. This type of connection exhibits self-centering behavior and shows higher initial stiffness and bending strength. In addition, the methods to predict the moment resistance of the connection with different yield mechanisms are presented. And the evaluated moment resistances agree well with the values obtained from the FEM model.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제17권1호통권74호
• /
• pp.93-102
• /
• 2005

기존의 주각부는 보강을 위하여 주각부의 가공에 많은 인력과 시간이 필요하게 되며 용접부가 과다하게 되어 베이스 플레이트에 변형이 발생하여 현장 설치시 앵커볼트와의 조립이 어려운 점등의 문제가 있다. 또한 상부구조의 응력분포와 변형 등을 평가하는 것에 있어서 중요한 의미를 가지는 주각의 고정도는 베이스플레이트의 강성부족, 앵커볼트의 느슨함, 베이스플레이트 하면(下面) 모르타르의 충진불량 등에 의해서 실제 해석상의 완전고정보다는 고정도가 저하된다. 본 연구는 기존의 주각구성 방법을 개선하기 위해 응력의 분포에 따라 베이스 플레이트의 두께조절이 가능한 주강(鑄鋼)을 사용하여 베이스플레이트의 강성을 크게하고, 주각부를 보다 간편하게 구성할 수 있는 방법을 도입하였다. 이러한 주각구성법은 철판을 절단하여 용접하는 기존의 형식을 탈피하여 주각부의 베이스플레이트를 응력의 분포에 맞춰 그 두께를 조절할 수 있는 주강제품으로 제작함으로써 주각부의 가공 및 용접량을 최대한 줄이고 베이스플레이트의 강성을 증대시키며, 응력의 흐름도 명확하게 할 수 있을 뿐만 아니라 시공의 간편성, 품질의 향상을 도모하는 것에 그 목적이 있다. 이러한 주강제 주각부의 개발을 위하여, 기존 주각부와 주강제 주각부에 대한 실험체를 제작하여 반복가력 시험을 통하여 내력과 강성을 파악하고, 피로 시험을 통하여 장기적인 사용성을 확인하였다. 이상의 실험을 통해 주강제 주각부와 기존의 주각부의 구조적 성능을 비교하였을 때 내력과 강성면에서 동등한 성능을 보유하고 있는 것으로 나타났고, 사용하중의 반복가력 평가에서도 주강제 주각부가 안정적인 거동을 하는 것으로 평가되었다.

• 대한건축학회논문집:구조계
• /
• 제34권12호
• /
• pp.11-20
• /
• 2018

The purpose of this study is to investigate the seismic performance of exposed column-base plate strong-axis connections for small-sized steel buildings. Even though the seismic design for small-sized buildings became mandatory since Dec.2017, the arbitrary connection details in steel structure have been applied at the construction site, which is considered to be very insufficient to secure structural safety and stability considering the increased seismic risk. Therefore, a series of experimental test programs had been carried out to develop enhanced connection details in order to ensue the adequate seismic safety of small buildings. The hysteretic behavior of the exposed column-base plate connections commonly used in Korea seem to be very pure poor due to the "Rocking" phenomena between anchor plate and concrete by the residual plastic deformation of anchor bolts. A series of hysteretic tests were conducted to find the solution to overcome the "Rocking" phenomena of the exposed column-base plate connections, finally the stable seismic behavior was obtained by uisng at least 8 anchor bolts with good bonding strength to the protptype specimen.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제20권5호
• /
• pp.26-34
• /
• 2016

철골기둥-베이스 플레이트 접합부의 파괴유형은 베이스 플레이트 압축면과 인장면의 휨파괴, 앵커볼트의 인장파괴, 뽑힘, 전단파괴, 그리고 콘크리트 기초파괴 및 철골기둥의 소성힌지발생에 따른 파괴이다. 본 연구에서는 핀접합 또는 강접합으로 가정하여 설계되는 노출형 철골기둥-베이스 플레이트 접합부가 받을 수 있는 모멘트의 크기를 구하기 위하여, 한계상태 함수를 이용하여 철골기둥-베이스 플레이트 접합부의 휨성능 및 파괴유형을 예측하고 실험결과와 비교하였다. 한계상태함수를 이용하여 노출형 철골기둥-베이스 플레이트 접합부의 휨성능을 비교적 정확히 예측할 수 있는 범위는 축력이 있는 경우, 앵커볼트의 항복 또는 철골기둥의 항복으로 판별되었을 때이며 축력이 없는 경우, 베이스 플레이트의 항복으로 판별된 경우이다. 파괴유형까지 같이 고려할 경우, 축력이 있으며 앵커볼트의 항복으로 판별된 경우에만 한계 상태함수의 사용이 가능하다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제24권6호
• /
• pp.753-765
• /
• 2017

This paper aims to investigate the strength degradation of reinforced concrete piers wrapped with steel plates which corrode at the pier base by employing a three dimensional elasto-plastic finite element formulation. The prediction accuracy of the employed finite element analysis method is firstly verified by comparing the analytical results with test results. Then, a series of parametric studies is carried out to investigate the effects of steel plate's corrosion position along width direction, corrosion depth along plate thickness, corrosion range along width direction, and steel plate-concrete bonding degradation on the strength of the piers. It is observed that the strength degradation of the piers is closely related to steel plate's corrosion position, corrosion depth and corrosion range in the case of local corrosion on the webs. In contrast, when the base of flanges corrodes, the strength degradation of the piers is only related to steel plate's corrosion depth and corrosion range, and the influence of corrosion position on the strength degradation is very gentle. Furthermore, the strength of the piers decreases with the degradation of steel plate-concrete bonding behavior. Finally, the maximum strength of the piers obtained from numerical analysis corresponding to different bonding behavior is compared with theoretical results within an accepted error.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제29권4호
• /
• pp.269-280
• /
• 2017

본 연구에서는 기존 소규모 철골조에서 나타나는 현장상세 노출형 주각부와 이를 보완한 상세를 가진 약축방향 주각부에 대한 반복 가력 실험을 통해 다양한 상세를 가진 약축방향 노출형 주각부의 내진성능을 평가하였다. 실험변수는 베이스 플레이트의 두께, 앵커볼트의 개수와 매립깊이, 그리고 리브 플레이트의 유무이다. 앵커볼트의 부착성능이 주각부 내진성능에 미치는 영향을 알아보기 위해 본 연구에서는 원형강봉과 나사산이 있는 L형 갈고리 앵커볼트를 사용하였다. 실험결과, 앵커볼트의 부착성능과 베이스 플레이트의 항복유무는 주각부의 에너지 소산능력에 영향을 끼치는 것으로 나타났다. 특히, 베이스 플레이트가 현행 기준에서 제시하고 있는 최소 두께를 만족하더라도 강재 기둥이 소성모멘트에 도달하기 전 베이스 플레이트가 항복할 경우, 주각부의 구조성능이 저하될 수 있는 소지가 있는 것으로 나타났다. 하지만, 현행 구조기준에 따라 접합부 성능을 조사한 결과, 제안된 약축방향 주각부 상세는 부분 강접합으로 가정할 수 있는 것으로 나타났다. 기존의 원형강봉에 비해 부착성능이 우수한 나사산이 있는 L형 갈고리 앵커볼트는 반강접 노출형 주각부에 사용가능할 것으로 판단된다.

• 한국농공학회지
• /
• 제33권2호
• /
• pp.94-103
• /
• 1991

This study was carried out to investigate the engineering characteristics of the R.C circular ring sector plate with various boundary conditions and then to propose a rational and paraical method for application of finite element method to R.C structures. The stiffness matrix of the circular ring sector plate was obtained by using the multi-base coordinate system in which the base-coordinate systems were constructed for each nodal point of the quadrilateral element in order to reflect the complicated boundary conditions conveniently and correctly. The R.C element stiffness matrix was constructed by adding the stiffness coefficients of the steel-bar element into the plate bending element stiffness matrix. Herein, the steel-bar element was treated as the common beam element. Using the above method, the effects of steel-bar can be considered without increasing of the numbers of element and nodal points.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제2권3호
• /
• pp.295-309
• /
• 1994

The present paper concerns the mathematical study and the numerical treatment of the problem of semirigid connections in bolted steel column base plates by taking into account the possibility of appearance of separation phenomena on the contact surface under certain loading conditions. In order to obtain a convenient discrete form to simulate the structural behaviour of a steel column base plate, the continuous contact problem is first formulated as a variational inequality problem or, equivalently, as a quadratic programming problem. By applying an appropriate finite element scheme, the discrete problem is formulated as a quadratic optimization problem which expresses, from the standpoint of Mechanics, the principle of minimum potential energy of the semirigid connection at the state of equilibrium. For the numerical treatment of this problem, two effective and easy-to-use solution strategies based on quadratic optimization algorithms are proposed. This technique is illustrated by means of a numerical application.