• 국제초고층학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.85-95
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• 2024

A composite member made of concrete-filled steel tubes (CFT columns) has been recognized for its fire resistance due to the thermal mass effect of concrete inside the steel tube, as shown in various studies. In this study, the fire resistance performance of reinforced CFT columns under constant axial load was evaluated using finite element analysis with ABAQUS. For this purpose, the variables including cross-section size, steel tube thickness, and concrete cover thickness were set, and the temperature distribution in the column cross-section exposed to a standard fire was investigated using heat transfer analysis. Ultimately, a P-M interaction curve was obtained by evaluating the overall residual strength of columns, and the fire resistance time was determined by evaluating axial displacement-time responses due to the reduction in load capacity during fire through stress analysis.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권1호
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• pp.95-102
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• 2011

두께가 얇은 강관을 사용한 CFT기둥은 강관의 국부좌굴에 대한 구속효과로 내력상승을 기대할 수 있으므로 폭두께비가 작은 강관 CFT기둥에 비해 경제성을 확보할 수 있다. 본 논문의 목적은 각형 CFT기둥에 대한 기존 설계식의 타당성을 입증하고, 내력 증대에 따른 강관 폭두께비의 사용성 한계를 확인하고자 하였다. 실험의 주요변수로는 강관의 폭두께비, 콘크리트 각 주의 높이 및 콘크리트 충전 유무로 하였다. 실험결과, 고강도 콘크리트를 충전한 박판의 각형강관기둥에서 충전콘크리트의 압축내력에 대한 강관의 구속효과가 크게 나타났으며, 비선형 해석에 따르면, 실험결과에 의한 내력은 전체 CFT단주 실험체에서 해석값보다 다소 크게 나타남을 알 수 있었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제28권5호
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• pp.573-588
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• 2018

The objective of this paper is to investigate the mechanical performances of polygonal concrete-filled circular steel tubular (CFT) stub columns under axial loading through combined experimental and numerical study. A total of 32 specimens were designed to investigate the effect of the concrete strength and steel ratio on the compressive behavior of polygonal CFT stub columns. The ultimate bearing capacity, ductility and confinement effect were analyzed based on the experimental results and the failure modes were discussed in detail. Besides, ABAQUS was adopted to establish the three dimensional FE model. The composite action between the core concrete and steel tube was further discussed and clarified. It was found that the behavior of CFT stub column changes with the change of the cross-section, and the change is continuous. Finally, based on both experimental and numerical results, a unified formula was developed to estimate the ultimate bearing capacity of polygonal CFT stub columns according to the superposition principle with rational simplification. The predicted results showed satisfactory agreement with both experimental and FE results.

• Steel and Composite Structures
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• 제23권6호
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• pp.633-646
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• 2017

The compressive behavior of special-shaped concrete filled tube (CFT) mega column coupled with multiple cavities is studied by testing six columns subjected to cyclically uniaxial compressive load. The six columns include three pentagonal specimens and three hexagonal specimens. The influence of cavity construction, arrangement of reinforcement, concrete strength on failure feature, bearing capacity, stiffness, and residual deformation is examined. Experimental results show that cavity construction and reinforcements make it possible to form a combined confinement effect to in-filled concrete, and the two groups of special-shaped CFT columns show good elastic-plastic compressive behavior. As there is no axial bearing capacity calculation method currently available in any Code of practice for special-shaped CFT columns, values predicted by normal CFT column formulas in GB50936, CECS254, ACI-318, EC4, AISCI-LRFD, CECS159, and AIJ are compared with tested values. The calculated values are lower than the tested values for most columns, thus the predicted bearing capacity is safe. A reasonable calculation method by dividing concrete into active and inactive confined regions is proposed. And high accuracy shows in estimating special-shaped CFT columns either coupled with multiple cavities or not. In addition, a finite element method (FEM) analysis is conducted and the simulated results match the test well.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권3호
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• pp.253-260
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• 2010

콘크리트충전 강관구조는 구조성능이 우수하고 내화성능 등이 우수하여 점진적으로 현장 적용이 확대되고 있다. 그러나 지금까지 이러한 구조형식에 있어서는 구조부재의 저항능력에 대해 연구가 활발하게 진행되어 왔으나, 기둥의 주각부에 대한 연구가 활발하지 못하여 아직까지 주각부에 대한 응력의 흐름이나 이력 특성에 대해 명확히 규명되어 있지 못하며, 따라서 주각부에 대한 구조설계 시에는 순수 철골구조에서 적용하는 설계방법을 원용하여 설계되고 있다. 본 연구에서는 충전강관 기둥의 주각부에 있어서의 구조적 거동을 규명하기 위하여 실험을 수행하였다. 실험의 주된 변수로는 강관의 주각부 형식과 매립깊이를 변수로 하였으며, 비교를 위하여 순수강관 기둥에 대한 주각부의 실험도 병행하였다. 실험결과 순수강관과 충전강관의 주각부에 있어 구조적 거동의 차이점은 크게 나타나지 않고 있으나, 주각부의 형식에 따른 거동의 차이는 크게 나타나고 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.204-211
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• 2022

본 연구에서는 복합말뚝의 장점을 활용하고 CFT말뚝의 단점인 부식에 대한 문제점을 해결할 수 있는 모델로 중공형 콘크리트 충전 FRP Tube 말뚝(Hollow Concrete Filled FRP Tube Pile, HCFFT말뚝)을 제시하였고, 수치해석 모델을 개발하여 거동을 분석하였다. 콘크리트가 손상 소성 거동, 강재가 항복 소성 거동, FRP가 탄성 거동을 한다는 것을 고려하여 변형률적합법을 적용하고, 중립축으로부터의 거리에 따른 FRP Tube 단면의 변화를 고려하여 HCFFT말뚝의 휨 강도 산정식을 제안하였다. 휨 강도 산정식과 수치해석 결과, 실험결과를 비교 분석하여 적정성을 검증하였다. 본 연구 결과는 FRP를 이용한 다양한 HCFFT말뚝의 최적설계에 기초자료로서 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 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.

• 콘크리트학회지
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• 제17권2호
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• pp.28-34
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• 2005

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권6호
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• pp.759-767
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• 2000

본 연구는 화재발생후에 시간경과에 따른 콘크리트충전 강관기둥의 내력변화를 파악하고 인장강도시험을 통해 내화실험이전과 후의 항복강도, 인장강도, 평균연신율 및 탄성계수 등에 대하여 각 단계별 하중에 따른 변형률을 비교측정하였다. 화재를 입은 강관내의 충전콘크리트의 물성변화(압축강도 및 탄성계수시험)를 파악하기 위하여 화재실험후 강관중심부에서 코아시험체를 채취하여 압축강도를 측정하고 탄성계수의 측정은 응력에 의한 변형률을 측정하였으며, 대상실험체의 화재온도를 추정하기 위하여 시차열분석을 실시하였다. 이러한 실험결과로부터 얻어진 자료를 평가하여, 향후 콘크리트 충전강관의 내화설계 구조규준제정에 필요한 기초자료를 제시하는데 그 목적이 있다.

• Steel and Composite Structures
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• 제8권2호
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• pp.115-128
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• 2008

A method is proposed to estimate the ultimate strength of rectangular concrete-filled steel tubular (CFT) stub columns under axial compression. The ultimate strength of concrete core is determined by using the conception of the effective lateral confining pressure and a failure criterion of concrete under true triaxial compression, which takes into account the difference between the lateral confining pressure provided by the broad faces of the steel tube and that provided by the narrow faces of the steel tube. The longitudinal steel strength of broad faces and that of the narrow faces of the steel tube are calculated respectively due to that buckling tends to occur earlier and more extensively on the broader faces. Finally, the proposed method is verified with experimental results. Corresponding values of ultimate strength calculated by ACI (2005), AISC (1999) and GJB4142-2000 are given respectively for comparison. It is found from comparison that the proposed method shows a good agreement with the experimental results.