• 콘크리트학회논문집
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• 제24권4호
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• pp.423-433
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• 2012

콘크리트 충전 강관 기둥은 축하중 재하시 콘크리트에 구속응력이 발생함에 따라 콘크리트의 강도가 증가한다. 콘크리트의 강도 증가분은 발생된 구속응력의 크기에 종속되므로 비선형 해석을 통하여 원형 콘크리트 충전 강관의 축방향 하중에 대한 최대 저항능력을 산정하였다. 콘크리트의 포아송비 및 응력-변형률 관계와 같은 비선형 재료 특성을 고려하였으며, 강관의 다축 항복조건을 기준으로 최대 구속응력을 산정하였다. 실험 결과와의 비교를 통하여 제안된 모델을 검증하였으며, 회귀분석을 통하여 D/t 비율 및 재료성질에 따른 최대 구속응력 산정법을 단순화하였다. Eurocode 4 설계 기준 및 기존에 제안된 다양한 경험식과의 비교를 통하여 제안된 회귀분석식의 타당성을 검증하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권4호통권33호
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• pp.611-623
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• 1997

연직하중을 받는 콘크리트충전 원형강관기둥 외다이아프램 접합부의 거동을 파악하고자 실험을 통하여 그 내력을 평가하고 각 변수에 따른 영향도를 분석하였다. 이를 위해 다층골조의 보-기둥을 실물크기 1/4규모로 모델화시켜 총 20개의 실험체를 제작하였으며 스티프너 보강유무, 스티프너 폭, 강관두께, 강관과 스티프너의 용접유무 등을 주요변수로 두어 본 연구를 수행하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제42권2호
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• pp.191-207
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• 2022

Undoubtedly, the employment of direct bond interaction between steel and concrete is preceding the other mechanisms because of its ease of construction. However, the large scatter in the experimental data about the issue has hindered the efforts to characterize bond strength. In the following research, the direct bond interaction and bond-slip behavior of CFTs with circular cross-section were examined through repeated load-reversed push-out tests until four cycles of loading. The influence of different parameters including the diameter of the tube and the use of shear tabs were assessed. Moreover, the utilization of expansive concrete and external spirals was proposed and tested as ways of improving bond strength. According to the results section dimensions, tube slenderness, shrinkage potential of concrete, interface roughness and confinement are key factors in a natural bond. Larger diameters will lead to a considerable drop in bond strength. The use of shear tabs by their associated bending moments increases the bond stress up to eight times. Furthermore, employment of external spirals and expansive concrete have a sensible effect on enhancing bonds. Macro-locking was also found to be the main component in achieving bond strength.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권2A호
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• pp.113-120
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• 2010

콘크리트 충전강관을 이용한 교량은 새로운 형식의 교량 형태이다. 강관을 이용한 교량을 적용하는데 있어서 가장 중요한 것은 이음부의 설계이다. 이 논문에서는 축하중을 받는 충전강관 N형 이음부에서 현재는 충전강관으로 브레이스는 강관으로 구성된 이음부의 특성을 범용 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 유한요소해석을 통해 고찰하였다. 충전강관 이음부의 핫스폿 응력을 결정하는 기하학적 인자 중, 용접 각장길이, 현재의 직경, 브레이스의 두께에 따른 핫스폿 응력의 차이점을 비교하였다. 또한 충전강관 N형 이음부에서 사재의 각도와 수직재와 사재사이의 거리를 변수로 하여 유한요소해석을 수행하였으며, 현재에 충전된 콘크리트의 강도의 변화에 따른 이음부의 핫스폿 응력 특성을 살펴보았다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.515-526
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• 2009

콘크리트 충전강관에 사용되는 강관의 제작법은 재단된 4장의 플레이트를 모서리에서 용접하는 일반강관 제작법과, ㄷ형으로 절곡성형과정을 거쳐 2-Seam으로 용접하는 제작방법, 그리고 원형강관을 압축하여 4각형태로 만드는 방법등이 일반적으로 사용되며, 강관제작에 사용되는 용접방법과 용접량의 선택은 강관 제작비용에 큰 부분을 차지하고 있다. 새로운 제작형식으로 개발된 각형강관은 4장의 플레이트를 ㄱ형으로 절곡성형한 후 강관 폭의 중앙에서 4-Seam Flare 용접하는 방식이다. 본 연구에서는 새로운 제작형식의 CFT 각형 기둥에 대하여 용접량 평가를 위한 실험방법을 제시하고, 강관 제작법, 강관두께 및 용접량을 변수로 총 6개의 실험체를 제작하여 구조실험 및 해석을 수행하여 강관내부의 수압에 따른 강관의 거동을 평가하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제18권4호
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• pp.833-852
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• 2015

Self-compacting Concrete Filled steel Tubes (SCFT), which combines the advantages of steel and concrete materials, can be applied to strengthen the RC columns. In order to investigate the eccentric loading behavior of the strengthened columns, this paper presents an experimental and numerical investigation on them. The experimental results showed that the use of SCFT is interesting since the ductility and the bearing capacity of the RC columns are greatly improved. And the performance of strengthened columns is significantly affected by four parameters: column section type (circular and square), wall thickness of the steel tube, designed strength grade of strengthening concrete and initial eccentricity. In the numerical program, a generic fiber element model which takes in account the effect of confinement is developed to predict the behavior of the strengthened columns subjected to eccentric loading. After the fiber element analysis was verified against experimental results, a simple design formula based on the model is proposed to calculate the ultimate eccentric strength. Calibration of the calculated results against the test results shows that the design formula closely estimates the ultimate capacities of the eccentrically compressed strengthened columns by 5%.

• Steel and Composite Structures
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• 제8권3호
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• pp.179-200
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• 2008

This paper reports the results of a recent experimental study into the behavior of welded fin-plate connections to both hollow and concrete filled tubular (CFT) columns under shear. Experiments have been performed at both ambient and elevated temperatures with the aid of an electric kiln. The observed failure modes include fracture of the fin plate and tearing out of the tube around the welds. By considering the results of previously published research, the current design method for similar connections under purely tensile load, in CIDECT Guide 9, based on a deformation limit of 3% of the tube width is shown to be inadequate when evaluating the ultimate strength of such connections. By comparing the results from the current test program which failed in the fin-plate with Eurocode guidance for failure of a fin-plate alone under shear and bending load it is shown that the column face influences the overall connection strength regardless of failure mode. Concrete in-fill is observed to significantly increase the strength of connections over empty specimens, and circular column specimens were observed to exhibit greater strength than similarly proportioned square columns. A finite element (F.E.) model, developed using ABAQUS, is presented and validated against the experimental results in order that extensive parametric tests may be subsequently performed. When validating the model against elevated temperature tests it was found that using reduction factors suggested in published research for the specific steel grades improved results over applying the generic Eurocode elevated temperature steel strength reduction factors.

• Steel and Composite Structures
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• 제1권3호
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• pp.313-328
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• 2001

This paper presents a three-dimensional finite element analysis methodology for a quantitative evaluation of confinement in concrete-filled box-shaped unstiffened steel columns. The confinement effects of concrete in non-circular sections can be assessed in terms of maximum average lateral pressure. A brief review of a previous method adopted for the same purpose is also presented. The previous method is based on a two-dimensional finite element analysis method involving a concrete-steel interaction model. In both the present and previous methods, average lateral pressure on concrete is computed by means of the interaction forces present at the concrete-steel interface. Subsequently, the strength enhancement of confined concrete is empirically related to the maximum average lateral pressure. The results of the former and latter methods are then compared. It is found that the results of both methods are compatible in terms of confined concrete strengths, although the interaction model yields a somewhat overestimated estimation of confinement than those of the present method when relatively high strength concrete is used. Furthermore, the confinement in rectangular-shaped sections is investigated and the reliability of previously adopted simplifications in such cases is discussed.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.139-150
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• 2010

기둥은 하중 상태에 따라서 축하중과 횡하중 등에 영향을 받는 주부재로서 많이 사용되어지고 있다. 일반적으로 철근 콘크리트(Reinforced Concrete Column, R.C. Column)이 가장 많이 설계 및 시공되고 있으며, 그 밖에도 콘크리트 충전 강관(.Concrete Filled Tube, CFT) 기둥과 같은 복합재료의 기둥이 최근 현장에 많이 적용되어 건설이 진행되고 있는 실정이다. 철근 콘크리트 기둥의 자중의 감소와 사용 재료의 절감을 위하여, 기존의 기둥에 중공부를 두는 중공 R.C 기둥이 사용되고 있다. 중공 RC의 경우 동일 단면적을 갖는 일반 R.C기둥에 비하여 큰 단면이차모멘트를 갖게 되므로 더 효율적인 단면 활용이 가능하다. 그러나 위와 같은 장점이 있는 것과는 반대로, 중공 R.C 기둥은 내측면의 취성파괴로 인하여 낮은 연성 거동을 할 가능성이 높다. 이러한 내측면의 취성 파괴는 기둥 외측면의 경우 횡철근에 의해 구속되어 있으나, 내측면의 콘크리트에는 구속력이 작용하지 않는다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 중공면에 구속력을 작용시켜, 콘크리트를 3축 구속 상태로 만들어 주어야 한다. 이를 해결하기 위해서 중공 R.C. 기둥 중공부에 강관을 삽입함으로서 중공 기둥 내의 콘크리트를 3축 구속 상태로 만들어주는 내부 구속 중공 R.C 기둥(Internally Concfined Hollow Reinforced Concrete, ICH R.C)이 기존연구자에 의해서 제시되어졌다.(Kang & Han, 2005) 본 연구에서는 ICH RC 기둥의 열전달 해석 및 비선형 재료모델 프로그램을 이용하여 내화 성능을 분석하였으며, 중공비, 피복콘크리트의 두께, 내부강관의 두께를 변수로 선정하여 매개변수를 수행함으로서 내부 구속 중공 RC 기둥의 내화 성능을 증가 시켜주는 인자를 찾아내고 분석하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제19권6호
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• pp.653-677
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• 2005

Concrete filled steel tubular columns (CFT) are widely used in civil engineering works, especially in large scale of works because of high strength, deformation, toughness and so on. On the other hand, as a kind of strengthening measure for seriously damaged reinforced concrete piers of viaduct in Hansin-Awaji earthquake of Japan in 1995, reinforced concrete piers were wrapped with steel plate. Then, a new kind of structure appeared, that is, reinforced concrete filled steel tubular column (RCFT). In this paper, compression test and bending-shearing test on RCFT are carried out. The main parameters of experiments are (1) strength of concrete, (2) steel tube with or without rib, (3) width-thickness ratio and (4) arrangement of reinforcing bars. According to the experimental results, the effect of parameters on mechanical characteristics of RCFT is analyzed clearly. At the same time, strength evaluation formula for RCFT column is proposed and tested by experimental results and existed recommendations (AIJ 1997). The strength calculated by the proposal formula is in good agreement with test result. As a result, the proposed evaluation formula can evaluate the strength of RCFT column properly.