• Structural Engineering and Mechanics
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• 제68권5호
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• pp.591-601
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• 2018

Non-moment beam-to-column connections, which are usually referred to as simple or shear connections, are typically designed to carry only gravity loads in the form of vertical shears. Although in the analysis of structures these connections are usually assumed to be pinned, they may provide a small amount of rotational stiffness due to the typical connection details. This paper investigates the effects of this small rotational restraint of simple beam-to-column connections on the behavior and seismic response of steel braced non-moment resisting frames. Two types of commonly used simple connections with bolted angles, i.e., the Double Web angle Connection (DWC) and Unstiffened Seat angle Connection (USC) are considered for this purpose. In addition to the pinned condition - as a simplified representation of these connections - more accurate semi-rigid models are established and then applied to some frame models subjected to nonlinear pushover and nonlinear time history analyses. Although the use of bracing elements generally reduces the sensitivity of the global structural response to the behavior of connections, the obtained results indicate considerable effects on the local responses. Namely, our results show that consideration of the real behavior of connections is essential in designing the column elements where the pin-connection assumption significantly underestimates design of outer columns of upper stories.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제81권4호
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• pp.493-502
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• 2022

Shear lag phenomenon has long been considered in numerous structural codes; however, the AISC provisions have now no longer proposed any unique equation to calculate the shear lag ratio in bolted connections for angles in general. It is noticeable that, however, codes used in this case are largely conservative and need to be amended. A parametric study consisting of 27 angle sections with equal legs and different with bolted connections was performed to investigate the effects of shear lag on the ultimate tensile capacity of angle members. The main parameters were: steel grade, connection length and eccentricity from the center of the plate, as well as the number of rows of bolts parallel to the applied force. The test results were compared with the predictions of the classical 1-x/l law proposed by Mons and Chesen to investigate its application to quantify the effect of shear lag. A parametric study was performed using valid FE models that cover a wide range of parameters. Finally, based on the numerical results, design considerations were proposed to quantify the effect of shear lag on the ultimate tensile capacity of the tensile members.

• 한국지진공학회논문집
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• 제8권3호
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• pp.87-96
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• 2004

최근에 수행된 보 플랜지 절취형 (Reduced Beam Section, RBS) 내진 철골모멘트접합부의 실험 결과에 의하면, 보 웨브를 볼트 접합한 시험체는 보 웨브를 용접 접합한 시험체에 비해서 조기에 스캘럽을 가로지르는 취성파단이 발생하는 열등한 내진성능을 보였다. 실험결과에 의할 때, 이러한 접합부 취성파괴가 발생하는 주요 원인은 웨브 볼트의 슬립과 고전 휨이론에 의한 예측과는 전혀 다른 응력 전달메카니즘에 의한 스캘럽 부근의 응력집중 때문으로 사료된다. 이는 고전 휨이론에 기초한 전통적 보 웨브 볼트접합부의 설계법을 재검토할 필요가 있음을 시사하는 것이다. 본 연구를 통하여 고전 휨이론에 기초한 현행의 보 웨브 설계법에 문제가 있음을 지적하였다. 실험 및 해석결과를 바탕으로 RBS 접합부의 실제 응력전달경로에 부합되는 새로운 보 웨브 볼트접합 설계법을 제안하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제16권2호
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• pp.221-231
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• 2014

The purpose of this study was to evaluate the cyclic behavior of steel column-tree moment connections used in steel moment resisting frames. These connections are composed of shop-welded stub beam-to-column connection and field bolted beam-to-beam splice. In this study, the effects of beam splice length on the seismic performance of column-tree connections were experimentally investigated. The change of the beam splice location alters the bending moment and shear force at the splice, and this may affect the seismic performance of column-tree connections. Three full-scale test specimens of column-tree connections with the splice lengths of 900 mm, 1,100 mm, and 1,300 mm were fabricated and tested. The splice lengths were roughly 1/6, 1/7, 1/8 of the beam span length of 7,500 mm, respectively. The test results showed that all the specimens successfully developed ductile behavior without brittle fracture until 5% radians story drift angle. The maximum moment resisting capacity of the specimens showed little differences. The specimen with the splice length of 1,300 mm showed better bolt slip resistance than the other specimens due to the smallest bending moment at the beam splice.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.659-669
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• 2013

본 연구는 페라이트계 스테인리스강 일면전단 볼트접합부의 구조거동에 관한 기존실험연구를 바탕으로 유한요소해석법을 이용하여 접합부의 최대내력과 면외변형에 대해 조사하는 것을 목적으로 한다. 유한요소해석결과와 실험결과의 비교를 통해 접합부의 구조거동을 예측하는데 있어 해석의 타당성을 검증하였다. 면외변형에 의해 유발되는 접합부의 연단거리 조건을 조사하고 최대내력저하정도를 정량적으로 평가하였다. 또한, 변수해석을 통해 얻어진 해석결과의 최대내력과 현행기준식인 AISC, KBC2009, AIJ 및 AISI에 의해 예측된 내력과 비교하여 그 적용성을 검토하였다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제36권3호
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• pp.24-29
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• 2008

수치해석 모델을 적용하여 다중 볼트 접합부의 거동을 해석하였다. 기본 모델로 축력-휨 요소를 가정하고 해석을 실시하였으며, 프레임재의 효과와 철물의 효과를 구분하여 해석을 실시하였다. 기존의 해석적인 방법은 볼트의 개수가 2개까지만으로 제한될 경우는 어느 정도 정확도를 보여 줄 수 있어서 많은 시간이 소요되는 수치해석적 방법보다 장점이 있을 수 있다. 하지만 현실적으로 사용되고 있는 현장의 조건은 그 이상의 볼트를 사용하고 있는 실정이다. 또한 현장에서 사용되고 있는 볼트의 배치 및 배열 형태를 기존의 해석적 방법을 적용하여 거동 분석을 실시한다는 것은 불가능하다. 이러한 현실 조건을 고려하여 볼트 접합부의 정확한 거동해석을 실시하기 위해서는 수치해석적 방법을 적용하는 방법 이외에는 대안이 없다. 다양한 다중 볼트 접합부에 대해 수치해석 모델을 적용한 결과 광범위하게 사용되고 있는 항복모델 등의 기존의 경험적 해석방법에 비해 현실적인 접합부 여건 반영이 수월하고 정확성에 있어서 우수함을 볼 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권2A호
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• pp.327-338
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• 2006

강구조물의 대표적인 현장이음방식인 고장력볼트 마찰이음은 볼트 축력의 관리가 엄격하기 때문에 많은 노동력과 시간을 필요로 하며, 미끄러짐 하중을 기준으로 설계가 이루어져 볼트의 높은 전단강도를 유효하게 이용하지 못하고, 그 결과 소요 볼트수가 많아지는 단점이 있다. 따라서 고장력볼트 마찰이음의 단점을 보완하고, 지압이음의 장점을 살린 전단링을 사용한 새로운 이음방식을 개발하여 기존의 고장력볼트 마찰이음과 비교실험을 실시하고 해석적 연구를 실시하였다. 그 결과 전단링을 이용한 새로운 이음방식은 전단링의 높은 전단강도로 저항하기 때문에 기존의 마찰이음보다 이음부의 내력이 크게 향상되는 것을 실험적으로 확인할 수 있었다. 한편 전단이음의 응력집중을 최소화하면서 최대의 연결강도를 유도하기 위해서는 전단링의 깊이 등의 설계 변수에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제8권3호
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• pp.231-242
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• 2008

This paper presents results of fire tests on corrugated sheets used as load bearing structure of roofs of industrial buildings. Additional tests of bolted sheet connections to the supporting structure at ambient and elevated temperatures are described. Three connection types were tested and their resistance, stiffness and deformation capacity was evaluated. Finite element simulations of the corrugated sheet based on the experimental observations are briefly described and design models are presented.

• Steel and Composite Structures
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• 제2권4호
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• pp.247-258
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• 2002

The high-temperature material properties of steel are very important to the fire resistance analysis of high-strength bolt connections. This paper reports on the results of the experimental studies on the high-temperature properties of 20 MnTiB steel which is widely used in high-strength bolts, and the friction coefficient of 16Mn steel plates at elevated temperature which is a necessary parameter for bolted frictional connection analysis. The test data includes yield strength, limit strength, modulus of elasticity, elongation and expansion coefficient of 20MnTiB steel at elevated temperature, and the friction coefficients between two 16Mn steel plates under elevated temperatures and after cooling. Based on the data from the tests, the mathematical models for predicting the mechanical properties of 20MnTiB steel and friction coefficients of 16Mn steel plates have been established.

• Steel and Composite Structures
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• 제29권2호
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• pp.257-272
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• 2018

The research of shear connectors composed from mechanical couplers with rebar anchors, embedded in concrete, and steel bolts, as a mean of shear transfer in composite connections is presented in the paper. Specific issues related to this type of connections are local concrete pressure in the connector vicinity as well as the shear flow along the connector axis. The experimental research included 18 specimens, arranged in 5 series. Nonlinear numerical analyses using Abaqus software was conducted on corresponding FE models. Different failure modes were analysed, with emphasis on concrete edge failure and bolt shear failure. The influence of key parameters on the behaviour of shear connector was examined: (1) concrete compression strength, (2) bolt tensile strength and diameter and (3) concrete edge distance. It is concluded that bolted shear connectors with mechanical couplers have sufficient capacity to be used as shear connectors in composite structures and that their behaviour is similar to the behaviour of post installed anchors as well as other types of connectors anchored without the head.