• 콘크리트학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.599-609
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• 2009

2층 규모의 철근콘트리트조 및 포스트텐션조 무량판구조를 1/3 스케일로 축소하여 제작한 실험체의 진동대 실험 결과를 바탕으로 무량판구조의 모델링 기법을 향상하고자 하는 연구를 수행하였다. 이 연구에서 적용한 모델링 방법은 슬래브의 휨모멘트에 의한 휨파괴, 불균형모멘트의 전달에 의한 휨파괴 및 펀칭전단파괴에 의한 슬래브-기둥 접합부의 모멘트 전달능력 상실등의 영향을 반영하는 매우 포괄적인 구조해석 방식이다. 펀칭전단파괴에 대해서는 중력비와 층간변위각에 기초한 한계상태 모델이 적용되었다. 이 논문에서 제안된 비선형 모델은 무량판구조의 진동대 실험 결과와 잘 부합하는 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.307-314
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• 2009

본 논문은 기하학적 비선형성을 가진 보존적 단일 하중 매개변수의 탄성 상태 공간구조의 탄성 분기 좌굴해석을 위한 공간프레임의 정식화, 분기경로 추적을 위한 pin-pointing 및 분기경로 전환알고리즘을 기술하고 있다. 복잡한 좌굴 후 거동특성을 파악하기 위한 본 연구의 공간프레임요소는 오일러리안 좌표계에 의한 유한회전이론으로 강체변형을 계산하였고, 굽힘효과가 고려된 보-기둥식을 적용하여 적은 개수의 요소의 사용으로도 정해를 얻을 수 있도록 하였으며, 후좌굴해석과 같은 고도의 비선형해석을 수행하기 위해 기하강성행렬의 모멘트에 대한 영향을 고려하였다. 분기좌굴에 의한 좌굴후 평형상태인 주경로와 분기경로의 pin-pointing 알고리즘으로 특이점을 계산하였으며, 고유치 및 고유모드를 이용한 본 연구의 수치알고리즘에 의해 분기경로를 추적하였다. 분기좌굴 해석예제로 평면프레임, 평면아치 및 공간돔에 대한 분기좌굴 해석을 수행하여 본문에서 제시한 수치해석법의 정확성 및 적용성을 검증한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권2호
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• pp.209-222
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• 2013

800MPa급 강재와 100MPa급 콘크리트를 적용한 매입형 합성기둥에 대하여 편심압축실험을 수행하였다. 강재단면의 모멘트팔길이와 변형(응력)을 증가시켜 고강도강재의 성능활용을 극대화할 수 있도록, ㄱ형 강재단면을 네 모서리에 집중 배치한 후, 래티스철근, 링크철근, 띠판을 이용하여 일체화하였다. 이 경우 강재단면의 강력한 횡구속효과로 인해 심부콘크리트의 성능도 개선된다. 실험결과 ㄱ형 강재 매입형 기둥은 H형 강재 매입형 기둥에 비하여 최대강도와 유효휨강성이 1.4배 이상 증가하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제76권4호
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• pp.465-477
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• 2020

This paper presents an investigation on the dynamic behavior of SRC columns with built-in cross-shaped steels under impact load. Seven 1/2 scaled SRC specimens were subjected to low-speed impact by a gravity drop hammer test system. Three main parameters, including the lateral impact height, the axial compression ratios and the stirrup spacing, were considered in the response analysis of the specimens. The failure mode, deformation, the absorbed energy of columns, as well as impact loads are discussed. The results are mainly characterized by bending-shear failure, meanwhile specimens can maintain an acceptable integrity. More than 33% of the input impact energy is dissipated, which demonstrates its excellent impact resistance. As the impact height increases, the flexural cracks and shear cracks observed on the surface of specimens were denser and wider. The recorded time-history of impact force and mid-span displacement confirmed the three stages of relative movement between the hammer and the column. Additionally, the displacements had a notable delay compared to the rapid changes observed in the measured impact load. The deflection of the mid-span did not exceed 5.90mm while the impact load reached peak value. The impact resistance of the specimen can be improved by proper design for stirrup ratios and increasing the axial load. However, the cracking and spalling of the concrete cover at the impact point was obvious with the increasing in stiffness.

• Steel and Composite Structures
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• 제31권4호
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• pp.373-385
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• 2019

This paper presents a useful in-plane structural analysis of low-rise blind-bolted composite frames with semi-rigid joints. Analytical models were used to predict the moment-rotation relationship of the composite beam-to-column flush endplate joints that produced accurate and reliable results. The comparisons of the analytical model with test results in terms of the moment-rotation response verified the robustness and reliability of the model. Abaqus software was adopted to conduct frame analysis considering the material and geometrical non-linearities. The flexural behaviour of the composite frames was studied by applying the lateral loads incorporating wind and earthquake actions according to the Australian standards. A wide variety of frames with a varied number of bays and storeys was analysed to determine the bending moment envelopes under different load combinations. The design models were finalized that met the strength and serviceability limit state criteria. The results from the frame analysis suggest that among lateral loads, wind loads are more critical in Australia as compared to the earthquake loads. However, gravity loads alone govern the design as maximum sagging and hogging moments in the frames are produced as a result of the load combination with dead and live loads alone. This study provides a preliminary analysis and general understanding of the behaviour of low rise, semi-continuous frames subjected to lateral load characteristics of wind and earthquake conditions in Australia that can be applied in engineering practice.

• Steel and Composite Structures
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• 제42권1호
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• pp.91-106
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• 2022

Concrete-filled square stainless steel tubes (CFSSST), which possess relatively large flexural stiffness, high corrosion resistance and require simple joint configurations and low maintenance cost, have a great potential in constructional applications. Despite that the use of stainless steel may result in high initial cost compared to their conventional carbon steel counterparts, the whole-life cost of CFSSST is however considered to be lower, which offers a competitive choice in engineering practice. In this paper, a comprehensive experimental and numerical program on 24 CFSSST stub column specimens, including 3 austenitic and 3 duplex stainless steel square hollow section (SHS) stub columns and 9 austenitic and 9 duplex CFSSST stub columns, has been carried out. Finite element (FE) models were developed to be used in parametric analysis to investigate the influence of the tube thickness and concrete strength on the ultimate capacities more accurately. Comparisons of the experimental and numerical results with the predictions made by design guides ACI 318, ANSI/AISC 360, Eurocode 4 and GB 50936 have been performed. It was found that these design methods generally give conservative predictions to the ultimate capacities of CFSSST stub columns. Improved calculation methods, developed based on the Continuous Strength Method, have been proposed to provide more accurate estimations of the ultimate resistances of CFSSST stub columns. The suitability of these proposals has been validated by comparison with the test results, where a good agreement between the predictions and the test results have been achieved.

• Steel and Composite Structures
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• 제50권1호
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• pp.107-122
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• 2024

Following an internal column failure, adjacent double-span beams above the failed column will play a critical role in the load transfer and internal force redistribution within the remaining structure, and the span-to-depth ratios of double-span beams significantly influence the structural resistance capacity against progressive collapse. Most existing studies have focused on the collapse-resistant performances of single-story symmetric structures, whereas limited published works are available on the collapse resistances of multi-story steel frames with unequal spans. To this end, in this study, numerical models based on shell elements were employed to investigate the structural behavior of multi-story steel frames with unequal spans. The simulation models were validated using the previous experimental results obtained for single- and two-story steel frames, and the load-displacement responses and internal force development of unequal-span three-story steel frames under three cases were comprehensively analyzed. In addition, the specific contributions of the different mechanism resistances of unequal-span, double-span beams of each story were separated quantitatively using the energy equilibrium theory, with an aim to gain a deeper level of understanding of the load-resistance mechanisms in the unequal-span steel frames. The results showed that the axial and flexural mechanism resistances were determined by the span ratio and linear stiffness ratio of double-span beams, respectively.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.515-525
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• 2007

본 연구는 주거용 고층 건물에서 폭넓게 사용되고 있는 플랫플레이트 구조에서 장방형 기둥-슬래브 접합부를 대상으로 실시한 4개의 실험 결과를 분석한 것이다. 이 연구의 목적은 지진하중과 같이 반복적으로 작용하는 횡하중에 대하여 기둥 단면의 형상비 (${\beta}_c=c_1/c_2$=횡하중과 나란한 방향의 기둥 단면의 크기/횡하중과 직교 방향의 기둥 단면의 크기)에 따른 접합부의 이력 거동을 비교 평가한 것이다. 기둥 단면의 형상비는 $0.5{\sim}3\;(c_1/c_2=1/2,\;1/1,\;2/1,\;3/1)$으로 선정되었고, 기둥 또는 슬래브 위험단면의 둘레 길이 $(b_o)$가 일정하지 않을 경우 공칭 수직 전단력 $(V_c)$의 크기기 변화하여 중력 전단력비의 차이가 발생하기 때문에 기둥 양변의 크기를 동시에 변화시켜서 $b_o$가 일정해 지도록 기둥 단면의 크기를 결정하였다. 그리고 슬래브 휨 철근비와 중력 전단력비 $(V_g/V_c)$ 등 접합부의 이력 거동에 영향을 줄 수 있는 다른 영향 인자들은 일정한 조건으로 계획하여 기둥 형상비의 영향을 고찰할 수 있도록 하였다. 일정 수직하중과 반복횡하중이 작용하는 슬래브_기둥 접합부의 실험을 통해서 뚫림전단파괴 양상과 균열 패턴, 철근 및 콘크리트의 변형률, 접합부의 강도와 강성, 그리고 변형 능력 등을 기둥 형상비 변수에 따라 분석하였다. 또한, ACI 318-05 설계기준의 편심 전단응력 모델에 의한 전단응력을 실험 결과와 비교하여 평가하였고, 실험 결과에 기초하여 휨과 전단에 의한 접합부 불균형모멘트 전달비율에 대한 검토를 하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.439-452
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• 1994

본 논문에서는 동적하중을 받는 철근 콘크리트 뼈대구조의 경비 최적설계방법과 한계상태 설계 최적화 알고리즘을 제시하였다. 뼈대구조의 동적반응은 모드 중첩법을 이용하여 해석하였으며 뼈대구조의 각 부재를 두 개 이상의 요소로 구성하여 각 요소의 절점에서는 축방향, 횡방향 및 휨방향의 거동을 규명할 수 있도록 3 d.o.f(자유도)로 구성된 강성 매트릭스와 질량 매트릭스를 사용하였다. 철근과 콘크리트의 주 재료 경비로 유도한 목적함수는 한계 상태 설계 규정에 따라 철근 콘크리트 뼈대구조의 역학적 거동의 문제와 사용성 제약조건을 만족하면서 최적화를 이루도록 하였다. 목적함수와 제약조건은 단면의 유효깊이, 보의 폭, 인장과 압축 철근의 단면적, 기둥의 전단 철근 단면적들의 설계변수로 유도하였으며 최적화 문제를 형성하였다. 몇가지 예제를 통하여 동적거동을 고려한 철근 콘크리트 뼈대구조의 자동화된 최적 설계 알고리즘의 가능성, 타당성 및 효율성을 검토하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.195-205
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• 2015

Various non-seismic tie details are frequently used for one- and two-story small buildings because the seismic demand on their deformation capacities is not relatively significant. To evaluate the effects of the non-seismic tie details on the seismic performance of reinforced concrete columns, six square columns with a cross section of $400{\times}400mm$ and six rectangular columns with a cross section of $250{\times}640mm$ were tested. The anchorage details at both ends and spacing of tie hoops, along with the cross-sectional shape and the magnitude of axial load, were considered as the primary test parameters. Test results showed that square columns had higher stiffness and lower lateral deformation rather than rectangular columns. Both lap spliced tie and U-shaped tie provided comparable or improved seismic performance to $90^{\circ}$ hook tie in terms of maximum strength, ductility, and energy dissipation. The predicted curves with modeling parameters in ASCE41-13 were conservative for test results of lap spliced tie and U-shaped tie specimens since plastic behavior after flexural yielding could not be considered. For economical design, ASCE41-13 should be revised with various test results of tie details.