• 한국공간구조학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.83-90
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• 2007

건축물의 고층화, 대형화에 따라 기둥이 부담해야할 하중이 증대되고, 이로 인한 기둥단면적의 증대에 효율적으로 대처하기 위해 CFT(콘크리트 충전강관)기둥의 형식을 개발하게 되었다. CFT기둥은 이질재료로 구성된 복합구조형식으로, 역학적 거동을 규명하기 위해 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 연구는 원형과 각형의 CFT기둥에 있어서 콘크리트 코어와 강관, 두 이질재료간의 접촉면 부착응력에 대한 해석적 연구로서 비선형 해석프로그램인 ABAQUS/Standard Version 5.8을 이용하여 shear-connector의 부착형태 및 위치에 따른 부착응력을 비교하고, 접촉면의 역학적 특성에 대한 개선된 해석기법을 제시하고자 한다.

• Steel and Composite Structures
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• 제18권4호
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• pp.1023-1044
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• 2015

Concrete-filled tubes (CFT), formed by an outer steel tube filled with plain or reinforced concrete inside, have been increasingly used these recent decades as columns or beam-columns, especially for tall buildings in seismic areas due to their excellent structural response. This improved behavior is derived from the effect of confinement provided by the tube, since the compressive strength of concrete increases when being subjected to hydrostatic pressure. In circular CFTs under compression, the whole tube is uniformly tensioned due to the radial expansion of concrete. Contrarily, in rectangular and square-shaped CFTs, the lateral flanges become subjected to in-plane bending derived from this volumetric expansion, and this fact implies a reduction of the confinement effect of the core. This study presents a numerical analysis of different configurations of CFT stub columns with inner stiffening plates, limited to the study of the influence of these plates on the compressive behavior without eccentricity. The final purpose is to evaluate the efficiency in terms of strength and ductility of introducing stiffeners into circular and square CFT sections under large deformation axial loading.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권2A호
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• pp.149-159
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• 2010

본 연구에서는 전두께 프리캐스트 바닥판을 적용한 CFT 트러스 거더 합성형교의 구조거동을 평가하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 모형교량의 지간장은 20 m이고, CFT 트러스 거더의 상현재와 하현재는 콘크리트 충전강관 단면이다. CFT 트러스 거더 합성형교의 구조특성을 평가하기 위해 정적 및 동적실험을 수행하였다. 실험 및 해석에 의해 산정된 고유진동수가 잘 일치함을 확인하였고, 해석결과에서 거더간에 설치되는 브레이싱은 CFT 트러스 거더 합성형교의 고유진동수에 거의 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 정적 휨 실험을 통해서 CFT 트러스 거더 합성형교의 항복강도 및 변형특성을 평가하였다. 또한, 실험결과를 통해서 프리캐스트 바닥판을 통한 등분포 전단연결재의 배치는 CFT 트러스 거더의 합성형교에 적용 가능함을 확인하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제14권2호
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• pp.173-190
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• 2013

The major objective of this paper is to evaluate the behavior and ultimate resisting capacity of circular CFT columns. To consider the confinement effect, proper material models with respect to the confinement pressure are selected. A fiber section approach is adopted to simulate the nonlinear stress distribution along the section depth. Material nonlinearity due to the cracking of concrete and the yielding of the surrounding steel tube, as well as geometric nonlinearity due to the P-${\Delta}$ effect, are taken into account. The validity of the proposed numerical analysis model is established by comparing the analytical predictions with the results from previous experimental studies about pure bending and eccentric axial loading. Numerical predictions using an unconfined material model were also compared to investigate the confinement effects on various loading combinations. The ultimate resisting capacities predicted by the proposed numerical model and the design guidelines in Eurocode 4 are compared to evaluate the existing design recommendation.

• 국제학술발표논문집
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• The 3th International Conference on Construction Engineering and Project Management
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• pp.808-813
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• 2009

Top-down method is widely used for urban area construction for its advantages in reducing environmental problems such as dust and noise, and saving construction cost depending on given conditions of a construction site. Because the excavation and construction of super- and sub-structures of the building have to be proceeded simultaneously, a column has to be embedded prior to excavation. This column is called a pillar column or pre-founded column. Usually a wide flange section is used for these columns. To place the columns, usually the diameter of casing holes needs to be larger than the section of the wide flange itself in order to accommodate a couple of tremie pipes for pouring concrete. In this paper, a newly developed method of using circular pipe as an alternative to the existing wide flange section is discussed. The crucial part of the new method is to develop a connection between the circular column and concrete flat slabs. For shear force transfer from concrete slab to the concrete filled tube (CFT) column, shear jackets with studs and shear bands are proposed. The studs are welded on the jackets at shop and placed around the circular column on site. The shear bands are welded on the outer side of the CFT at shop and inserted into ground with the CFT. Test results and application of the method to a construction site are also provided in this paper.

• Steel and Composite Structures
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• 제16권1호
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• pp.97-114
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• 2014

This paper deals with a study on ultimate strength behaviour of eccentrically loaded CFT columns with and without shear connectors. Thirty specimens are subjected to experimental investigation under eccentric loading condition. P-M curves are generated for all the test specimens and critical eccentricities are evaluated. Three different D/t ratios such as 21, 25 and 29 and L/D ratios varying from 5 to 20 are considered as experimental parameters. Six specimens of bare steel tubes as reference specimens, twelve specimens of CFT columns without shear connectors and twelve specimens of CFT columns with shear connectors, in total thirty specimens are tested. The P-M values at the ultimate failure load of experimental study are found to be well agreed with the results of the proposed P-M interaction model. The load-deflection and load-strain behaviour of the experimental column specimens are presented. The behaviour of the CFT columns with and without shear connectors is compared. Experimental results indicate that the percentage increase in load carrying capacity of CFT columns with shear connectors compared to the ordinary CFT columns is found to be insignificant with a value ranging from 6% to 13%. However, the ductility factor of columns with shear connectors exhibit higher values than that of the CFT columns without shear connectors. This paper presents the proposed P-M interaction model and experimental results under varying parameters such as D/t and L/D ratios.

• Steel and Composite Structures
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• 제10권5호
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• pp.415-428
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• 2010

Proper material constitutive models for concrete-filled tube (CFT) columns of circular cross section and subjected to pure bending moment are proposed. These material models are implemented into the Abaqus finite element program and verified against experimental data. It has been shown that the steel tube does not provide good confining effect to the concrete core when the CFT columns is subjected to pure bending moment. When the diameter-to-thickness ratio of the CFT columns is small, the behavior of the CFT column is the same as the steel tube without a concrete core.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.725-734
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• 2012

모듈화된 급속시공 교량 구조물의 하부구조 형식으로 충전 원형강관을 이용한 교각 구조물을 제안하였다. 다수의 충전강관을 연결하여 표준화된 제품으로 생산하여 운반 조립할 수 있는 구조 상세와 연결 상세를 제안하였다. 제안된 구조상세와 연결상세를 반영한 모듈러 교각의 정적실험을 강축과 약축에 대해서 횡변위 조건으로 수행하였다. 단일 기둥으로 설계한 것에 비하여 모듈러 CFT 교각 시스템이 브레이싱으로 연결된 편심효과로 인해 5.23배 높은 휨강성을 나타내었고 휨강도도 6배 이상 증가하였다. 합리적인 설계를 위해서는 모듈러 CFT 교각을 프레임으로 모델링하여 응력 및 처짐 검토를 수행하는 것이 타당한 것으로 나타났다. 교각을 구성하는 기둥간의 간격 조정을 통해서 필요한 내하력을 확보할 수 있을 것으로 판단되고 설계를 위한 고려사항을 제안하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권5호통권72호
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• pp.529-541
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• 2004

콘크리트 충전 강관에 대한 기존의 연구는 단일 압축상태, 휨모멘트 상태, 편심 압축력 상태의 연구만이 행해 졌을 뿐 압축력과 비틀림이 조합된 응력 상태에 대한 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 압축력과 비틀림을 받는 원형 CFT 부재의 거동에 대한 특성을 살펴보고 합리적인 해석법을 연구하였다. 원형 CFT부재가 압축력과 비틀림을 받을 경우의 압축 강도와 비틀림 강도를 결정하는데 중요 요소인 구속효과와 부착 응력에 의한 스파이럴 효과를 본 모델에 고려하였다. 이를 위하여 단일 압축응력을 받을 경우 원형 강관에 의해 구속된 콘크리트 코어에 대한 연구가 선행되었다. 또한 비틀림을 받을 경우는 비틀림에 의한 크랙이 콘크리트의 표면을 따라 발생하게 된다. 크랙 발생이후 비틀림을 계속 받게 되면 크랙은 나선형태로 진전되어 콘크리트가 솟아 나오려 하나 강관과 콘크리트 사이의 부착 응력에 의해 억제 되게 된다. 이러한 이유 때문에 코어 콘크리트는 압축응력을 받게 되고 강관만 인장응력을 받게 되는데 이러한 영향 효과를 실제적으로 고려하였다. 연구 결과는 기존의 실험결과와 비교하였으며 제안된 이론은 압축력과 비틀림을 받는 원형 CFT부재의 실제 거동을 합리적으로 설명하고 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.355-365
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• 2014

원형 콘크리트 충전 강관(CFT)은 급속시공이 가능하고 뛰어난 좌굴 성능 및 콘크리트의 구속효과와 같은 여러 장점을 가지고 있어, 건축물의 기둥이나 교량의 교각으로 이용되고 있다. 하지만 CFT는 이러한 장점에도 불구하고 널리 이용되고 있지 않고 있다. 이러한 이유는 CFT의 설계기준들이 서로 상이하여 보수적인 설계가 이루어지고 있는 것에 일부 기인한다. 이 연구에서는 CFT설계에 널리 이용되는 AISC 및 EC4 설계기준의 타당성을 기존 연구자들이 수행한 실험 결과 및 이 연구에서 수행된 유한요소해석 결과를 이용하여 검증하였다. 특히 축력과 휨모멘트가 동시에 작용하는 CFT에 대하여 AISC 및 EC4에서 제안한 P-M 상관곡선의 타당성 검증에 초점을 두었다. 연구 결과, 기존의 P-M 상관곡선은 CFT의 강도를 상당히 보수적으로 예측하는 것을 알 수 있었다. 이 연구에서는 개선된 P-M 상관곡선을 제안하고 기존 실험 결과 및 이 연구에서 수행한 유한요소해석 결과를 이용하여 검증하였다.