• 제목/요약/키워드: concrete filled tube (CFT) columns

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중심압축력을 받는 내진 건축구조용 각형강관 CFT 부재의 구조성능평가 (Structural Performance Evaluation to Centrally Compressed CFT Columns Using Seismic Rectangular Steel Tube)

  • 심현주;최병정;이은택
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제24권4호
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    • pp.443-450
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    • 2012
  • 이 연구에서는 내진구조용 강재(SN)의 냉강롤성형된 각형강관을 사용한 CFT 부재의 중심축하중에 대한 구조성능을 평가한다. 일반적으로 냉간롤성형 및 냉간프레스형성으로 인하여 각형강관의 코너부와 평판부 모두 SN강재에 비해 재질변화가 발생하며, 항복강도와 인장강도 및 항복비의 상한치가 높아지는 경향을 나타낸다. 이러한 현상은 강관의 국부좌굴 이후의 비선형거동에 의해 영향을 주며, 이는 CFT 합성 부재와 같이 비선형해석모델에 대하여 영향을 미친다. 따라서 각형강관의 가공열화도를 평가하기 위하여 각형강관의 재료시험을 수행하였고, 세장비 및 판-폭두께비를 실험변수로 하여 일축 압축력을 받는 CFT부재의 구조성능을 평가하였다.

프리훼브 콘크리트충전 각형강관기둥 이음부의 휨거동에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study on the Behavior of Column-to-Column Connections of Prefabricated Concrete Filled Tubes)

  • 김재훈;이명재
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제11권3호통권40호
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    • pp.311-318
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    • 1999
  • 콘크리트충전 강관은 콘크리트와 강관의 합성작용으로 인한 내력의 증가와 우수한 변형능력 등의 많은 장점이 있으나 현장에서 강관에 콘크리트를 타설할 때 충전된 콘크리트의 충전성에 대한 신뢰도가 떨어질 수 있다. 본 연구에서는 콘크리트의 공장타설에 의한 콘크리트충전 각형강관기둥의 프리훼브화로 콘크리트의 충전성을 확보하기 위한 목적으로 현장에서의 기둥 이음방식을 용접과 고강도 무수축 모르터를 사용한 접합방법을 사용하여 이에 대한 실험을 하였다. 본 연구는 이러한 시공법을 선택할 경우 콘크리트를 미리 타설한 기둥과 기둥을 접합할 때 그 이음부의 역학적 특성을 파악하여 실제 현장에서 실시하고 있는 방법인 현장 타설방법과 동등한 능력을 발휘할 수 있는 지를 확인하고 그 방법에 대한 영향인자를 파악하고 분석하는 기초적 연구이다.

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중심축 하중을 받는 CFT 기둥의 장기거동에 관한 연구 (Long-Term Behavior of CFT Column under Central Axial Load)

  • 권승희;김진근
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제13권1호
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    • pp.77-85
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    • 2001
  • CFT 기둥은 뛰어난 구조적 성능으로 사용이 증가하고 있는 추세이다. 하지만 CFT 기둥을 사용하여 건설된 구조물도 내부콘크리트의 시간의존적 변형으로 사용상태에 이상 응력집중이나 과다 처짐 등의 구조적 문제를 초래할 수 있다. 따라서 이에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 CFT 기둥에 하중이 가해지는 시점에서의 해석법과 이를 기초로 한 장기거동 해석법을 제안하였다. 또한 이에 대한 실험을 실시하여 해석결과와 비교.분석하였다. 이를 통해 제안된 해석법을 검증하고 아울러 해석에 적용된 부착강도 모델식의 정확성 또한 평가하였다.

콘크리트충전(充塡) 각형강관(角形鋼管) 기둥과 H형강 보 접합부(接合部)의 비선형 유한요소해석 (A Nonlinear FEM Analysis of Connections Between Concrete Filled Steel Tube Columns and H-Beams)

  • 윤현도;김용철;김옥룡;이훈희
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제7권2호
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    • pp.209-218
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    • 2003
  • The analytical studies included nonlinear finite element analysis of split-tee connection details subjected to axial load and lateral load. A three-dimensional model of the connections between CFT columns and H-beams has been developed. Both initial geometrical imperfections and residual stresses are taken into consideration. A geometrically nonlinear load-displacement analysis of the structure containing the imperfection is then performed, using the Riks method. Analytical results are compared with existing experimental results. Extensive parametric analyses are carried out to investigate the relation of the connections between CFT columns and H-beam to various parameters such as the axial load, column width-thickness ratio, and split-tee thickness.

Performance of composite frame consisting of steel beams and concrete filled tubes under fire loading

  • Shariati, Mahdi;Grayeli, Mohammad;Shariati, Ali;Naghipour, Morteza
    • Steel and Composite Structures
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    • 제36권5호
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    • pp.587-602
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    • 2020
  • In recent years, the composite columns have been widely used in the structures. These columns are mainly used to construct the structures with a large span and high floor height. Concrete filled tubes (CFTs) are a type of composite column, which are popular nowadays due to their numerous benefits. The purpose of this study is to investigate such frames at elevated temperatures. The method used in this research is based on section 2.2 of Eurocode 4. First, for the verification purpose, a comparison was made between the experimental results and the numerical model of the concrete filled tube. Then a composite frame was analyzed under fire temperature with different parameters. The results showed that the failure time decreased with increasing the friction of different models. Moreover, investigation of the concrete moisture content revealed that an increase in the concrete moisture content from 3% to 10% led to extended failure time for different models. For instance, in the second frame model, the failure time has increased up to 8%.

콘크리트충전 강관기둥의 성능향상을 위한 내면부착 beam의 형상 연구 (A Study on the Shape of Beam Attached CFT inner-side for Developing Column's Performance)

  • 이동운;윤혁기;김대건
    • 한국건축시공학회:학술대회논문집
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    • 한국건축시공학회 2015년도 춘계 학술논문 발표대회
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    • pp.21-22
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    • 2015
  • The CFT(Concrete Filled Tube) system has been developed to behave well in a structural performance such as stiffness, stress, ductility, fire resistance that is derived from its mechanical advantages of composite structure. There were number of studies about unprotected CFT columns for improving their fire resistance through reinforcing bars or plates being placed inside the steel tube. It was also known that reinforcing plates of flat type need stiffeners in a certain distance to avoid their buckling failure so it cost as much as their using consequentially. This paper is planned to test the work of beam elements attached inner side of CFT depending on its shape. More discussions on beam's design could be followed after some fire tests accordingly conducted within this project.

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혼합다이아프램 형식을 적용한 콘크리트충전 원형강관 기둥-보 접합부의 구조적 특성 (Structural Characteristics of Beam-to-Column Connection of Circular CFT Columns by Using Mixed Diaphragms)

  • 왕녕;이명재
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제27권3호
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    • pp.299-310
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    • 2015
  • 일반적인 CFT구조는 구조적 거동이 우수함에도 불구하고 폐단면으로 인한 제작 및 가공의 번거러움, 충전성 등의 문제를 가지고 있다. 이 연구는 CFT구조의 충전성을 개선한(보의 상플랜지에는 관통다이아프램, 하플랜지에는 외측다이아프램을 적용) 기둥-단순보의 접합부에서 외측 다이아프램의 치수에 따른 구조적 거동을 살펴보았다. 변수해석을 실시하여 EP-T 타입 접합부내력 영향을 주는 이유를 찾았다. 결과적으로 원형CFT기둥-보접합부에 대한 실험 및 해석을 통하여 원형 CFT구조의 구조적 거동을 조사했다.

Shear strength analyses of internal diaphragm connections to CFT columns

  • Kang, Liping;Leon, Roberto T.;Lu, Xilin
    • Steel and Composite Structures
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    • 제18권5호
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    • pp.1083-1101
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    • 2015
  • Previous theoretical equations for the shear capacity of steel beam to concrete filled steel tube (CFT) column connections vary in the assumptions for the shear deformation mechanisms and adopt different equations for calculating shear strength of each component (steel tube webs, steel tube flanges, diaphragms, and concrete etc.); thus result in different equations for calculating shear strength of the joint. Besides, shear force-deformation relations of the joint, needed for estimating building drift, are not well developed at the present. This paper compares previously proposed equations for joint shear capacity, discusses the shear deformation mechanism of the joint, and suggests recommendations for obtaining more accurate predictions. Finite element analyses of internal diaphragm connections to CFT columns were carried out in ABAQUS. ABAQUS results and theoretical estimations of the shear capacities were then used to calibrate rotational springs in joint elements in OpenSEES simulating the shear deformation behavior of the joint. The ABAQUS and OpenSEES results were validated with experimental results available. Results show that: (1) shear deformation of the steel tube dominates the deformation of the joint; while the thickness of the diaphragms has a negligible effect; (2) in OpenSEES simulation, the joint behavior is highly dependent on the yielding strength given to the rotational spring; and (3) axial force ratio has a significant effect on the joint deformation of the specimen analyzed. Finally, modified joint shear force-deformation relations are proposed based on previous theory.

CFT 기둥의 비선형 유한요소해석을 위한 개선된 강관-콘크리트 간 부착 모델 개발 (An Improved Bond Slip Model of CFT Columns for Nonlinear Finite Element Analysis)

  • 권양수;곽효경;황주영;김진국;김종민
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제28권2호
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    • pp.213-220
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    • 2015
  • 본 논문에서는 CFT 구조의 강관과 내부 충전 콘크리트 간 복합거동을 유한요소해석 시 적절하게 반영하기 위해 강관과 콘크리트 간 부착 슬립관계 묘사를 위한 알고리즘을 제시하였다. 내부 충전 콘크리트에 축방향 하중 발생 시, 강관과 콘크리트 간 마찰로 인해 강관으로 하중이 전달되며, 이에 따른 강관 슬립량과 힘의 평형관계를 통해 등가강성을 통해 부착관계를 파악할 수 있다. 실제 원형 CFT 부재의 부착응력 실험을 통해 측정된 수직 및 수평 방향 응력 분포 결과와 제안된 해석 기법을 통해 산정된 응력 분포의 비교를 통해 제안된 해석 기법의 타당성을 검증하였다. 또한 비선형 유한요소해석 시 강관과 콘크리트의 부착 거동 묘사에 따라 CFT 기둥의 거동 특성에 영향을 미치게 되므로 축방향 하중이 작용하는 CFT 부재 실험 결과와 제안된 부착-슬립 모델을 반영한 유한요소해석 결과의 하중-변위 곡선 관계 비교를 통해 제안된 기법의 적합성을 검증하였다.

시공성을 향상시킨 용접조립 각형 CFT 편심 장주의 P-M 관계 (P-M Relations of Slender Welded Built-up Square CFT Column under Eccentric Loads)

  • 이성희;최성모;김영호
    • 복합신소재구조학회 논문집
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    • 제6권2호
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    • pp.23-31
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    • 2015
  • CFST columns are structurally superior because the concrete inside the steel tubes prevents local buckling at the tubes and the tubes confine the concrete. And, the thickness of steel tube in CFST column has been thinner with development of high-strengh steel. The thinner the steel tube of a square CFST column is, the more local buckling is likely to occur. For this reason, we developed welded built-up square steel tube with stiffeners which are placed at the center of the tube width acts as an anchor. In this study, we conduct experimental test for three specimens of the 4m long span welded built-up square CFT column with parameters of L/D and D/t. And, the test results were compared with the analysis results by M-${\phi}$-P Program.