• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2002년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.306-316
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• 2002

This paper summarizes the results of full-scale cyclic seismic testing on four RBS (reduced beam section) steel moment connections. Key test variables were web bolting vs. welding and strong vs. medium PZ (panel zone) strength. The specimen with medium PZ strength was specially designed to mobilize energy dissipation from both the PZ and RBS region in a balanced way; the aim was to reduce the requirement of expensive doubler plates. Both strong and medium PZ specimens with web-welding were able to provide sufficient connection rotation capacity required of special moment frames, whereas specimens with web-bolting showed inferior performance due to the premature brittle fracture of the beam flange across the weld access hole. In contrast to the case of web-welded specimens, the web-bolted specimens could not transfer the actual plastic moment of the original (or unreduced) beam section to the column. If a quality welding for the beam-to-column joint is made as in this study, the fracture-prone area tends to move into the beam flange base metal within the weld access hole. Analytical study was also conducted to understand the observed base metal fracture from the engineering mechanics point of view.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제54권1호
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• pp.35-54
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• 2015

The performance of a newly generated steel connection known as SidePlateTM moment connection for seismic loading and progressive collapse phenomenon has been investigated in this paper. The seismic evaluation portion of the study included a thorough study on of interstory drift angles and flexural strengths based on 2010 AISC Seismic Provisions while the acceptance criteria provided in UFC 4-023-03 guideline to resist progressive collapse must be satisfied by the rotational capacity of the connections. The results showed that the SidePlate moment connection was capable of attaining adequate rotational capacity and developing full inelastic capacity of the connecting beam. Moreover, the proposed connection demonstrated an exceptional performance for keeping away the plastic hinges from the connection and exceeding interstory drift angle of 0.06 rad with no fracture developments in beam flange groove-welded joints. The test results indicated that this type of connection had strength, stiffness and ductility to be categorized as a rigid, full-strength and ductile connection.

• Steel and Composite Structures
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• 제20권4호
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• pp.851-867
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• 2016

Cruciform sections are an appropriate option for columns of orthogonal moment resisting frames for equal bending strength and stiffness about two main axes and the implementation is easier for continuity plates. These columns consist of two I-shaped sections, so that one of them is cut out in middle and two generated T-shaped sections be welded into I-shaped profile. Furthermore, in steel moment frames, unbalance moment at the beam-column connection leads to shear deformation in panel zone. Most of the obtained relations for panel zone strength derived from experimental and analytical results are on I-shaped columns with almost thin flanges. In this paper, a parametric study has been carried out using Finite Element Method (FEM) with effective parameters at the panel zone behavior. These parameters consist of column flange thickness, column web thickness, and thickness of continuity plates. Additionally, a mathematical model has been suggested to determine strength of cruciform column panel zone and has been shown its accuracy and efficiency.

• Steel and Composite Structures
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• 제37권1호
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• pp.15-26
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• 2020

The top-and-seat angles with double web angles are commonly used in the design of beam-to-column joints in Asian and North American countries. The seismic behavior analysis of these joints with large cross-section size of beam and column (often connected by four or more bolts) is a challenge due to the effects from the relatively larger size of stiffened angles and the composite action from the adjacent concrete slab. This paper presents an experimental investigation on the seismic performance of exterior composite beam-to-column joints with stiffened angles under cyclic loading. Four full-scale composite joints with different configuration (only one specimen contain top angle in concrete slab) were designed and tested. The joint specimens were designed by considering the effects of top angles, longitudinal reinforcement bars and arrangement of bolts. The behavior of the joints was carefully investigated, in terms of the failure modes, slippage, backbone curves, strength degradation, and energy dissipation abilities. It was found that the slippage between top-and-seat angles and beam flange, web angle and beam web led to a notable pinching effect, in addition, the ability of the energy dissipation was significantly reduced. The effect of anchored beams on the behavior of the joints was limited due to premature failure in concrete, the concrete slab that closes to the column flange and upper flange of beam plays an significant role when the joint subjected to the sagging moment. It is demonstrated that the ductility of the joints was significantly improved by the staggered bolts and welded longitudinal reinforcement bars.

• 한국지진공학회논문집
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• 제3권4호
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• pp.61-70
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• 1999

1994년 Northridge 지진과 1995년 Kobe 지진에서 많은 철골구조물의 보-기둥 접합부에 발생한 규열은 내진성능이 우수한 것으로 알려진 모멘트 저항 철골골조의 내진성능 개선에 대한 연구필요성을 제시하였다 일반적으로 모멘트 저항 골조가 강한 지진을 받을 때 보-기둥 접합부는 강도의 저하없이 소성 회전변형능력이 0.015이면 만족할 수 있다고 한다. 본 연구의 목적은 강한 지진하중에서도 철골구조의 보-기둥 접합부에서 용접부의 균열이 방지되고 연성적으로 충분한 에너지를 흡수하고 소산할 수 있는 접합부의 형태를 제안하고 그 거동을 조사하는 것이다 본 연구에서는 접합부의 형태를 제안하였으며 실험을 통하여 그 거동을 분석하였다 제안된 접합부 시험체에 대한 실험결과는 용접부에 균열이 발생하지 않았으며충분한 변형능력을 나타냈다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.575-583
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• 2009

최근 건물이 고층화 됨에 따라 건물의 중량감소와 시공의 효율성 확보를 위해 기존 S, RC, SRC 이외에 새로운 구조시스템이 적용되고 있으며, 그중에서도 CFT 구조는 우수한 구조성능과 시공성으로 많은 건설현장에 적용되어 왔다. CFT 구조는 접합부 구성시 보 플랜지 하중을 기둥과 반대편 보에 원활히 전달하기 위한 다이아그램이 필요하며 특히 기둥 좌우에 춤이 다른 보가 접합될 때 보의 하부 플랜지 하중전달을 위한 다이아프램 구성과 콘크리트 충전성 확보에 어려움이 있었다. 본 연구에서는 하부 보 플랜지 하중을 기둥에 원활히 전달하기 위해 CFT 기둥 내부에 유공판을 세로로 접합하는 형식의 접합상세를 제안하였다. 이 접합형식은 CFT 기둥 내부에 콘크리트가 충전될 때 콘크리트가 내부 유공판의 구멍을 관통하여 채워짐으로써 보 플랜지 하중전달에 콘크리트의 앵커효과를 이용하는 방법이며 유공판이 수직으로 설치됨으로써 콘크리트 충전성도 향상시킬 수 있다. 제안된 접합부의 구조거동분석을 위해서 내부유공판의 설치방향, 콘크리트의 충전 유/무, 내부유공판의 두께, 전단구멍의 개수등을 변수로하여 5개의 실험체를 제작하고 실험체의 실험적연구를 진행하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제10권4호통권37호
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• pp.629-639
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• 1998

본 연구에서는 반복재하 실물대 실험에 의해 철골 모멘트접합부(column-tree 형식)의 내진거동을 평가하였다. 시험체는 $H-600{\times}200$ (보) 및 $H-400{\times}400$ (기둥) 계열의 SS41 (SS400) 압연형강으로 제작되었으며 보에 대한 패널존의 상대강도를 실험의 주요변수로 고려하였다. 본 실험결과에 의할 때 패널존의 강도가 클수록 열등한 내진성능을 보였다. 시험체의 모멘트 접합부에서 접합부의 파괴 이전까지 발휘된 총소성회전각은 1.8 (% rad)에서 3 (% rad) 범위에 있었다. 시험체의 접합부는 보플랜지 열영향부의 파단 또는 기둥플랜지 두께방향의 뽑힘으로 인하여 파괴되었다. 비록 제한된 실험자료이긴 하나 본 연구의 결과는 보에만 항복을 유발하는 것 보다는 패널존의 항복도 허용하는 것이 접합부의 전체적 소성변형능력을 높이는데 유리할 것임을 시사한다. 이러한 실험결과를 역학적으로 설명할 수 있는 모델도 제시하고자 하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제51권2호
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• pp.215-228
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• 2014

Traditional beam connections to the minor axis of a column have relatively low strength and stiffness. A modified detail, using a plate welded between the toes of the column flange - referred to as a toe plate connection - is examined in this paper. The results of an experimental investigation for both flush and extended end-plate connections connected to a 25 mm thick end-plate are presented. The tests are complemented by finite element modelling which compares very well with the test observations. The results show a significant increase in both moment resistance and initial stiffness for this connection detail compared with connections made directly to the column web. This offers the prospect of more optimal solutions taking advantage of partial strength frame design for the minor axis as well as major axis.

• Earthquakes and Structures
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• 제8권5호
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• pp.1039-1054
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• 2015

The purpose of this study was to evaluate the seismic performance of weak-axis column-tree type connections used in steel moment frames. These connections are composed of a shop-welded and fieldbolted steel structure and can improve welding quality. On this basis, column-tree type connections are widely used in steel moment resisting frames in Korea and Japan. In this study, splices designed with a semirigid concept regarding the seismic performance of column-tree connections were experimentally evaluated. The structures can absorb energy in an inelastic state rather than the elastic state of the structures by the capacity design method. For this reason, the plastic hinge might be located at the splice connection at the weak-axis column-tree connection by reducing the splice plate thickness. The main variable was the distance from the edge of the column flange to the beam splice. CTY series specimens having column-tree connections with splice length of 600 mm and 900 mm were designed, respectively. For comparison with two specimens with the main variable, a base specimen with a weak-axis column-tree connection was fabricated and tested. The test results of three full-scale test specimens showed that the CTY series specimens successfully developed ductile behavior without brittle fracture until 5% story drift ratio. Although the base specimen reached a 5% story drift ratio, brittle fracture was detected at the backing bar near the beam-to-column connection. Comparing the energy dissipation capacity for each specimen, the CTY series specimens dissipated more energy than the base specimen.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.385-396
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• 2014

1994년 미국 노스리지 지진 당시 상당 부분의 피해가 보 하부 플랜지에서 발생하였는데, 이의 원인으로 여러 가지가 거론되었지만 바닥슬래브와 합성작용에 의한 중립축 상승이 주요한 역학적 원인으로 인정되고 있다. 국내의 경우 지진에 저항하는 모멘트골조에 속하는 보(moment frame beam)의 경우에 순철골보로서 설계하고도 실제 시공시에는 보 상부 플랜지에 전단스터드를 필요 이상으로 과도하게 배치하는 오랜 관행이 존재하고 있어 내진성능 확보 차원에서 문제를 유발할 소지가 있다. 본 논문에서는 의도하지 않은 또는 과도한 합성작용이 내진성능에 미치는 부작용을 실물대 실험을 통해 재현하고 이의 개선방향을 모색하고자 하였다. 국내 관행에 따른 접합상세와 합성바닥구조를 갖는 실험체(PN700-C)의 경우, 합성도가 23% 정도임에도 불구하고, 상부플랜지 압축응력에 대해 중립축이 현저히 상승하였고 결국 3% 층간변위에서 콘크리트 압괴를 수반하면서 하부플랜지 취성파단이 발생하였다. 반면 합성바닥이 포함되어 있으나 합성작용이 최소화되도록 설계된 RBS접합부실험체(DB700-C)는 순철골(비합성) RBS접합부실험체(DB700-NC)와 유사한 이력거동을 보이면서 어떤 취성파괴도 없이 5% 수준의 뛰어난 층간변형 능력을 발휘하였다. 본 연구결과는 강구조접합부의 내진보강이나 신축에 있어 모멘트골조에 속한 철골보 및 접합부는 바닥구조와의 합성작용이 최소화되도록 설계 및 시공되어야 함을 시사한다.