• Steel and Composite Structures
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• 제24권4호
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• pp.455-465
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• 2017

This paper presents a series of ultimate and fatigue experimental investigation on concrete-filled rectangular hollow section (CRHS) X joints with Perfobond Leister rib (PBR) under tension. A total of 15 specimens were fabricated, in which 12 specimens were tested under ultimate tension and 3 specimens were investigated in fatigue test. Different parameters including PBR stiffening, brace-to-chord ratio (${\beta}$) and inclined angle (${\theta}$) were considered in the test. Each joint was tested to failure under tension load. Obtained from test result, PBR was found to improve the tension strength and fatigue durability of CRHS joint substantially. Concrete dowel consisted by PBR and concrete inside the chord stiffened the joint, which leaded to a combination failure mode of punching shear and chord plastification of CRHS joint under tension. Finite element analysis validated the compound failure mode. Stress concentration on typical spot of CRHS joint was mitigated by PBR which was observed from fatigue test. Initial fatigue crack presented in CRHS joint with PBR also differentiated with the counterpart without PBR.

• Steel and Composite Structures
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• 제44권4호
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• pp.569-586
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• 2022

This study introduces a novel friction damper as a component of a recentering frame connection, to solve the problem of structural repair costs, caused by stiffness deterioration and brittle fracture of the central brace frame (CBF). The proposed damper consists of shape memory alloy (SMA) bars with pretension applied to them to improve the stability. SMAs reduce the residual displacement by virtue of the properties of the materials themselves; in addition, a pretension can be applied to partially improve their energy dissipation capacity. The damper also consists of a friction device equipped with friction bolts for increased energy dissipation. Therefore, a study was conducted on the effects of the friction device as well as the pretension forces on the friction damper. For performance verification, 12 cases were studied and analyzed using ABAQUS program. In addition, the friction and pretension forces were used as variables in each case, and the results were compared. As a result, when the pretension and friction force are increased, the energy dissipation capacity gradually increases by up to about 94% and the recentering capacity decreases by up to about 55%. Therefore, it has been shown that SMA bars with adequate pretension in combination with bolts with adequate frictional force effectively reduce residual deformation and increase damper capacity. Thus, this study has successfully proposed a novel friction damper with excellent performance in terms of recentering and energy dissipation capacity.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.389-398
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• 2008

현행 송전철탑의 경우 허용응력 설계개념을 도입한 철탑설계기준을 적용하여 설계, 제작되고 있으나 탄성해석을 전제로 한 허용응력 설계기법으로는 송전철탑의 명확한 도괴 원인을 규명할 수가 없다. 철탑 도괴의 원인을 규명하기 위해서는 철탑 부 재 및 접합부의 재료 및 기하학적 비선형성을 고려한 2차 변형효과를 고려하여야 한다. 2차 변형에 영향을 주는 요인으로는 부재의 잔류응력, 초기변형, 접합부의 단부구속도 등이 있으며 이는 비선형 대변형 해석을 통하여 거동 파악이 가능하다. 본 연구에서는 선형해석과 비선형해석의 비교를 통하여 비선형 해석의 필요성을 확인하고 비선형 유한요소해석에 따르는 해석상의 복잡함을 줄이기 위해서 등가비선형 해석기법을 개발하고 이로부터 도출된 철탑의 극한하중을 비선형 유한요소해석의 극한하중과 비교를 함으로써 개발기법의 신뢰성을 확인하였다. 개발된 해석기법을 바탕으로 사재의 축력 및 세장비가 주주재의 최대내력에 미치는 영향을 파악하고 실무적 편의성을 제공하기 위하여 이를 도표화 하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권4호통권65호
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• pp.359-368
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• 2003

철골가새골조는 골조 내 가새 부재의 인장 및 압축의 반목 이력 거동을 통하여 지진하중 작용 시 발생하는 에너지를 흡수하게 된다. 최근 미국 내의 중심가새골조(CBF) 관련 내진 설계 규준은 큰 세장비(KL/r)의 가새 부재를 CBF에 허용하고 있는데, 이는 큰 유효세장비(KL/r)를 갖는 가새 부재가 우수한 내진 성능을 발휘한다는 전제를 기초로 하고 있으나, 최근 연구들 중 가새 부재의 에너지 소산 능력이나 부재의 좌굴 이후 강도저하 등과 관련한 반복 이력 거동 대한 연구를 거의 찾아볼 수 없다. 본 논문에서는, 기존 가재 관련 실험 자료들을 수집하고 이를 바탕으로 부재들의 압축 에너지 소산 능력과 부재의 좌굴 이후 강도저하 등 반복하중 하의 가새 부재들의 반복 이력 거동을 가새 부재의 세장비와 관련하여 검토하였다. 가새 관련 기존 실험 자료들의 분석을 통하여, 가새 부재의 일정 단계의 일반화 된 압축 변위$({\delta}/{\delta}_B)$시의 일반화 된 압축 에너지 소산$(E_C/E_T)$은 변위가 증가할수록 작아짐을 알 수 있었다. 또한 가새 부재의 좌굴 이후 강도저하는 부재의 세장비와 많은 관련이 있었으며, 특히 H형강 부재들이 상대적으로 심한 강도 저하를 보여주고 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.119-129
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• 2015

강재량을 줄이면서도 풍하중의 영향을 완화시킬 수 있는 장점으로, 수평재로 서로 연결된 다수의 수직 원형강관으로 구성된 멀티기둥 풍력타워 시스템은 기존의 단일 실린더형 타워구조에 대한 대안으로 고려될 수 있다. 멀티기둥 타워를 하나의 타워구조로 거동하게 하기 위해서는 수직 강관과 수평 강관의 연결부인 강관조인트의 강도 확보가 중요하다. 본 연구에서는 멀티기둥에 적용될 수 있는 T 조인트의 강도평가를 수행하였다. AISC, Eurocode3, ISO 19902, CIDECT의 4가지 강관조인트 설계기준을 검토하고, 조인트에서 주강관과 지강관의 세장비에 대한 매개변수해석을 통하여 설계기준에서 제공되는 강도산정식의 타당성을 검토하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.375-384
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• 2009

효과적인 횡력저항 시스템중에 하나인 다이아그리드 구조 시스템의 사용이 늘어나고 있다. 하지만 다이아그리드 노드의 바람 및 지진에 대한 구조성능을 해석적으로 평가하는 것은 한계가 있다. 특히 용접특성의 반영이 어려운데, 이 연구에서는 횡하중을 받는 다이아그리드 노드의 구조적 거동을 알아보기 위해 실제부재의 5분의 1로 축소한 모형을 이용해 실험을 수행했다. 주요 부위의 용접방법, 설계상세등 5가지 변수에 대하여 총 네 개의 실험체를 제작했다. 한쪽 가새부재에는 압축력을, 다른 쪽 가새부재에는 인장력을 가하는 반복가력 실험을 수행했다. 실험 결과 주요 파괴 원인은 인장력과 부가모멘트에 의한 파괴와 인장력만에 의한 용접부의 파단으로 나뉜다. 용접방법과 설계상세에 따른 초기강성, 항복강도의 차이는 없었다. 용접방법에 따른 파괴 형상의 차이가 있었으며 설계상세는 에너지 흡수능력에 영향을 미쳤다.

• 한국해양공학회지
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• 제20권6호
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• pp.88-92
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• 2006

Large-scale model tests of welded topside joints were carried out to observe the fatigue behavior of API 2W Gr.50 steel produced by POSCO. The fatigue crack behaviors for various loading conditions were measured and investigated around the critical joint sections. The experimental results have been verified with numerical approaches and also compared with the AWS D1.1 and DnV RP-C203 design curves. The large-scale experiment models were fabricated, based on the actual operating east area fixed platform. The dimensions of the models were slightly modified to accommodate the test facilities and capacities. The fatigue test was carried out having ${\Delta}Q$ of T1=705.6kN, T2=749.7kN and T3=793.8kN. The three specimens were statically loaded 20 times, with various loadings of about 50kN intervalsbetween the maximum and minimum loads required in the fatigue tests. This loading removed the residual stress in the specimen before the fatigue tests. The topside joint crack was initiated from the brace heel, where the maximum tensile stress occurred. The API 2W Gr.50 steel satisfied the AWS D1.1 detail category C and DnV RP-C203 detail category F ${\Delta}S-N$ curve.

• Steel and Composite Structures
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• 제34권6호
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• pp.891-907
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• 2020

Many studies reveal that during destructive earthquakes, most of the structures enter the inelastic phase. The amount of hysteretic energy in a structure is considered as an important criterion in structure design and an important indicator for the degree of its damage or vulnerability. The hysteretic energy value wasted after the structure yields is the most important component of the energy equation that affects the structures system damage thereof. Controlling this value of energy leads to controlling the structure behavior. Here, for the first time, the hysteretic behavior and energy dissipation capacity are assessed at presence of elliptical braced resisting frames (ELBRFs), through an experimental study and numerical analysis of FEM. The ELBRFs are of lateral load systems, when located in the middle bay of the frame and connected properly to the beams and columns, in addition to improving the structural behavior, do not have the problem of architectural space in the bracing systems. The energy dissipation capacity is assessed in four frames of small single-story single-bay ELBRFs at ½ scale with different accessories, and compared with SMRF and X-bracing systems. The frames are analyzed through a nonlinear FEM and a quasi-static cyclic loading. The performance features here consist of hysteresis behavior, plasticity factor, energy dissipation, resistance and stiffness variation, shear strength and Von-Mises stress distribution. The test results indicate that the good behavior of the elliptical bracing resisting frame improves strength, stiffness, ductility and dissipated energy capacity in a significant manner.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.83-91
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• 2009

비좌굴가새는 우수한 내진성능을 보이는 시스템이다. 그러나 비좌굴가새는 약진이나 바람과 같은 하중에 대하여 에너지를 소산시키지 못한다. 기존의 비좌굴가새의 풍저항 성능을 개선한 하이브리드 비좌굴가새(H-BRB)는 비좌굴가새와 점탄성댐퍼로 구성된 복합댐퍼시스템의 일종이다. 본 논문에서는 탄성영역에서 H-BRB의 구조성능을 확인하기 위하여 심재가 다른 두 개의 실험체에 대한 실험이 수행되었다. H-BRB 시스템에 대한 탄성영역에서의 거동메케니즘 검증을 위하여 주저항요소와 2차 저항요소의 축변형량과 에너지소산 능력을 비교하였다. 실험결과 댐퍼부에서 이면전단을 사용한 H-BRB는 우수한 구조성능을 보이며, 고층건물의 사용성 수준을 향상시키기 위하여 적용될 수 있을 것이다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.1-9
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• 2014

본 연구에서는 기존 강재브레이스 내진보강법이 가지는 좌굴문제 등 단점을 극복할 수 있는 중 저층 철근콘크리트 건축물에 효과적으로 적용할 수 있는 새로운 내진보강법을 개발하였다. Carbon Fiber Composite Cable (CFCC)을 이용하여 건축물 골조 외부에 X자 형태로 내진보강을 실시하고, 상부 및 하부 보 양 단부에 CFCC X-브레이싱을 고정하기 위해서 평판 및 돌출형 나사식 접합으로 내진보강을 실시하는 내진보강법으로서, 반복하중 실험을 통하여 내진보강 효과를 규명하였다. 실험체는 비교용 비보강 골조, 평판형 및 돌출형 CFCC X-브레이싱 내진보강 골조 실험체 총 3개를 제작하였다. 실험결과, 본 연구에서 개발한 CFCC 내진보강법은 강도증진형 내진보강법으로 드러났으며, 기존 강재브레이스 보강법 대비 중량증가가 거의 없으며, 재료자체가 압축에 대한 좌굴이 없으며, 경량이므로 시공성이 매우 우수하고 중량 및 체적대비 우수한 강도가 발휘될 뿐만 아니라 특히, CFCC의 직경을 변경함으로서 내진보강 목적 (강도 보강량)에 대응하여 내진성능을 쉽게 변화시킬 수 있는 장점이 있다.