• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제12권4호통권47호
• /
• pp.387-395
• /
• 2000

본 연구는 콘크리트충전 각형강관(CFT) 기둥의 강도와 변형능력의 평가 및 내진성능에 대한 기초 자료의 제시를 목적으로 한다. 실험체는 초고층 건물의 최하단기둥의 응력분포를 가정하여 켄틸레버형 기둥으로 하고, 총 18개의 실험체가 일정 축력과 반복 횡하중 하에서 실험되었다. 본 실험에 적용된 주요변수는 강관의 폭/두께 비, 세장비 (LO/D), 그리고 축력비이다. 각 변수가 기둥의 강도, 변형능력, 그리고 에너지 흡수능력에 미치는 영향이 기술되었고, 각국 규준식과 실험결과를 비교하였다. 분석결과, 피복형 한국강구조학회 규준은 합성 단면적과 탄성계수를 AIJ와 AISC-LRFD 수준으로 수정한다면, 충전형에도 적용가능 할 것으로 판단된다. 마지막으로, 구속효과를 고려하여 단면의 소성해석을 통하여 구한 B. Kato의 CFT 기둥의 휨내력 제안식은 실험결과와 좋은 대응을 나타내고 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제17권4호
• /
• pp.1-8
• /
• 2013

철근콘크리트 구성요소에 대한 비탄성 거동 모델 개발은 철근콘크리트 구조물에 대한 성능기반 내진평가의 정밀도 향상에 있어 매우 중요한 요소로 본 연구에서는 지진과 같은 불규칙 반복 하중에 대한 철근콘크리트 구조물의 비선형 동적응답을 예측함에 있어 콘크리트 구성모델의 특성에 따른 민감도를 고찰하고자 하였다. 해석결과에 따르면 구속된 코어 콘크리트 모델과 일반 콘크리트의 구성모델은 동적응답에 큰 영향을 끼치지 않았으나 철근의 경우에 층간변위와 관련하여 구성모델에 따른 동적거동은 매우 민감하게 응답하는 것으로 나타났으며, 몇 개 층에서의 층간변위는 그 차이가 철근 구성모델 선택에 따라 2배 이상 차이 나는 것으로 나타났다. 따라서 Non-ductile과 Ductile 골조 공히 비선형 동적해석을 수행하는데 있어 정밀한 철근 구성모델의 선택은 매우 중요한 것으로 사료된다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제31권6호
• /
• pp.559-573
• /
• 2019

Spiral spacing effect on axial compressive behavior of reinforced concrete filled steel tube (RCFST) stub column is experimentally investigated in this paper. A total of twenty specimens including sixteen square RCFST columns and four benchmarked conventional square concrete filled steel tube (CFST) columns are fabricated and tested. Test variables include spiral spacing (spiral ratio) and concrete strength. The failure modes, load versus displacement curves, compressive rigidity, axial compressive strength, and ductility of the specimens are obtained and analyzed. Especially, the effect of spiral spacing on axial compressive strength and ductility is investigated and discussed in detail. Test results show that heavily arranged spirals considerably increase the ultimate compressive strength but lightly arranged spirals have no obvious effect on the ultimate strength. In practical design, the effect of spirals on RCFST column strength should be considered only when spirals are heavily arranged. Spiral spacing has a considerable effect on increasing the post-peak ductility of RCFST columns. Decreasing of the spiral spacing considerably increases the post-peak ductility of the RCFSTs. When the concrete strength increases, ultimate strength increases but the ductility decreases, due to the brittleness of the higher strength concrete. Arranging spirals, even with a rather small amount of spirals, is an economical and easy solution for improving the ductility of RCFST columns with high-strength concrete. Ultimate compressive strengths of the columns are calculated according to the codes EC4 (2004), GB 50936 (2014), AIJ (2008), and ACI 318 (2014). The ultimate strength of RCFST stub columns can be most precisely evaluated using standard GB 50936 (2014) considering the effect of spiral confinement on core concrete.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제46권6호
• /
• pp.793-804
• /
• 2023

In this study, cyclic loading tests were conducted to assess the seismic performance of cast-in-place (CIP) concrete-filled hollow core precast concrete columns (HPCC) constructed using steel ducts and rubber tubes. The outer shells of HPCC, with a hollow ratio of 47%, were fabricated using steel ducts and rubber tubes, respectively. Two combinations of shear studs & long threaded bars or cross-deformed bars & V-ties were employed to ensure the structural integrity of the old concrete (outer shell) and new CIP concrete. Up to a drift ratio of 3.8%, the hysteresis loop, yielding stiffness, dissipated energy, and equivalent damping ratio of the HPCC specimens were largely comparable to those of the solid columns. Besides the similarities in cyclic load-displacement responses, the strain history of the longitudinal bars and the transverse confinement of the three specimens also exhibited similar patterns. The measured maximum moment exceeded the predicted moment according to ACI 318 by more than 1.03 times. However, the load reduction of the HPCC specimen after reaching peak strength was marginally greater than that of the solid specimen. The energy dissipation and equivalent damping ratios of the HPCC specimens were 20% and 25% lower than those of the solid specimen, respectively. Taking into account the overall results, the structural behavior of HPCC specimens fabricated using steel ducts and rubber tubes is deemed comparable to that of solid columns. Furthermore, it was confirmed that the two combinations for securing structural integrity functioned as expected, and that rubber air-tubes can be effectively used to create well-shaped hollow sections.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제26권2호
• /
• pp.71-82
• /
• 2022

This paper presents the effect on the inelastic behavior and structural performance of concrete and filled steel pipe through a numerical method for reliable judgment under various load conditions of the CJS composite structural system. Variable values optimized for the CJS synthetic structural system and the effects of multiple variables used for finite element analysis to present analytical modeling were compared and analyzed with experimental results. The Winfrith concrete model was used as a concrete material model that describes the confinement effect well, and the concrete structure was modeled with solid elements. Through geometric analysis of shell and solid elements, rectangular steel pipe columns and steel elements were modeled as shell elements. In addition, the slip behavior of the joint between the concrete column and the rectangular steel pipe was described using the Surface-to-Surface function. After finite element analysis modeling, simulation was performed for cyclic loading after assuming that the lower part of the foundation was a pin in the same way as in the experiment. The analysis model was verified by comparing the calculated analysis results with the experimental results, focusing on initial stiffness, maximum strength, and energy dissipation capability.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제29권2호
• /
• pp.147-158
• /
• 2017

본 연구에서는 볼트조립 앵글을 적용한 선조립 합성기둥(이하 PSRC 합성기둥)의 압축성능을 연구하였다. 2/3 축소비율의 PSRC 기둥실험체 4개와 기존 SRC 기둥실험체 2개에 대하여 중심축 압축실험을 수행하였다. 횡보강재의 수직간격 및 단면형상과 앵글의 단면형상을 실험변수로 고려하였다. 실험결과, PSRC 기둥실험체는 기존 SRC 기둥실험체와 비교하여 비슷한 압축하중 재하능력 및 변형능력을 발휘하였다. PSRC 합성기둥의 경우, 횡방향 강판의 좁은 횡보강 간격과 Z형 단면의 강판이 압축강도 및 변형능력 향상에 효과적인 것으로 나타났다. 또한 PSRC 합성기둥은 현행설계기준에 의한 공칭 압축강도보다 큰 압축하중 재하능력을 나타내었다. 실험체들에 대한 수치해석결과는 피복 콘크리트 탈락으로 인한 하중감소를 제외하고 초기강성 및 하중재하능력을 비교적 잘 예측하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제28권1호
• /
• pp.23-34
• /
• 2016

콘크리트 충전강관 기둥은 강관의 구속효과에 의해 콘크리트의 압축내력 상승과, 콘크리트에 의한 강관의 국부좌굴 보강효과에 의해 부재내력이 상승하고 뛰어난 변형성능을 발휘한다. 하지만, 기둥단면이 커질 경우 합성효과를 발휘하기 위하여 스터드 볼트나 후 시공 앵커 볼트를 사용해야 하는 시공상의 문제점이 발생된다. 이를 극복함과 동시에 합성효과를 증대시키기 위한 방안으로 내부에 리브가 설치된 용접조립 기둥이 소개되었다. 내부 리브는 콘크리트와 맞물려 있어 리브의 변형은 콘크리트의 균열을 촉진시키는 역할을 동반하게 된다. 이러한 잠재적인 문제에 대한 해결책은 강관 리브의 변형에 저항할 수 있도록 콘크리트 인성을 증가시킬 수 있는 방안이 필요하다. 언급된 두 가지의 문제점이 효과적으로 해결될 경우 용접조립 각형강관 기둥은 내화성능 확보가 가능하다고 판단된다. 본 연구에서는 해결방안으로 내부 콘크리트를 강섬유와 혼입하여 기둥 자체의 연성과 인성을 증대시키는 것에 중점을 맞추고 있다. 내화성능 평가를 위한 시험체는 총 8개 로 하중비에 따른 재하가열 실험을 실시하고 화재 전후 거동과 열 변형 능력을 주요변수별로 분석하였다. 실험결과와 선행연구 비교를 통해 열 전달과 열응력 해석 모델의 신뢰성을 확보하였으며, 강섬유 혼입율에 따른 변수해석을 수행하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제22권1호
• /
• pp.116-122
• /
• 2021

본 논문은 반복하중을 받는 원형 철근콘크리트 교각 외부에 강판 보강을 적용한 경우, 교각의 성능 향상도를 정량적으로 평가하였다. 범용 유한 요소해석프로그램인 ABAQUS의 다양한 3차원 요소를 적용하여 교각 구조물을 해석하였다. 비탄성, 비선형 해석 변수로는 강판 보강 높이와 교각 높이 비, 강판 보강 두께와 교각 지름 비를 적용하였다. 교각 하부는 고정단으로 고려하였으며, 하중은 교각 상단에 횡 방향 반복하중을 가력하였다. 하중-변위 곡선, 응력-변형률 곡선, 연성도, 에너지 흡수 능력을 고려하여 보강에 따른 교각의 내진 성능 향상도를 평가하였다. 강판으로 보강한 원형철근콘크리트 교각은 보강재로 인한 외부 콘크리트 구속 효과로 인해 기둥의 항복 하중과 극한하중이 평균 3.76배 증가하였고, 에너지 흡수능력은 최대 4배 증가하였다. 소성 힌지가 발생하는 교각 하부 부분만 보강하여도 연성도가 크게 향상되었으며 강판의 두께가 두꺼울수록 에너지 흡수 능력이 가장 큰 값을 나타내었다. 본 연구결과를 토대로 원형철근콘크리트 교각의 외부 강판 보강을 통하여 교각의 구조 성능을 향상시킬 수 있음을 정량적으로 확인할 수 있었다.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지진공학회 2000년도 추계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Fall 2000
• /
• pp.364-371
• /
• 2000

The pseudo dynamic test has been carried out so as to investigate the seismic performance of RC bridge piers strengthened with and without glass fiber sheets. The Lessons from severe demage of many infrastructures in Kobe(1995) and Northridge(1996) earthquakes have emphasized the need to develop the retrofit measures to enhance flexural strength, ductility and shear strength of RC bridge piers nonseismically designed before 1992. Therefore, the objective of this experimental research is to investigate the seismic behavior of circular reinforced concrete bridge piers by the pseudo dynamic test. and then to enhance the ductility of concrete piers strengthening with glass fiber sheets in the plastic hinge region. 7 circular RC bridge piers were made in a 1/3.4 scale. Important test parameters are confinement steel ratio, retrofitting. load pattern, etc. The seismic behavior of circular concrete piers under artificial ground motions has been evaluated through strength and stiffness degradation, energy dissipation. It can be concluded that existing bridge piers wrapped with glass fibers in the plastic hinge regions could have enough seismic performance.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지진공학회 2000년도 추계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Fall 2000
• /
• pp.296-303
• /
• 2000

The purpose of this study is to find inelastic behavior and ductility capacity of reinforced concrete bridge columns under earthquake. Material nonlinearity is taken into account by comprising tensile, compressive and shear models of cracked concrete and a model of reinforcing steel. The smeared crack approach is incorporated. In boundary plane at which each member with different thickness is connected, due to the abrupt change in their stiffness local discontinuous deformation can be taken into account by introducing interface element. Also an analytical model is developed to express the confining effects of lateral tie which depend on the existence or nonexistence and the amounts of transverse confinement, etc. The proposed numerical method for inelastic behavior and ductility capacity of reinforced concrete bridge columns will be verified by comparison with reliable experimental results.