• Steel and Composite Structures
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• 제31권1호
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• pp.99-112
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• 2019

Semi-rigid joints have been widely studied in literature in recent decades because they affect greatly the structural response of frames. In literature, the behavior of semi-rigid joints is commonly assumed to be identical under positive and negative moments which are obviously incorrect in many cases where joint details such as bolt arrangement or placement of haunch are vertically asymmetrical. This paper evaluates two common types of steel frames with asymmetrical beam-to-column joints by Direct Analysis allowing for plasticity. A refined design method of steel frames using a proposed simple forth order curved-quartic element with an integrated joint model allowing for asymmetrical geometric joint properties is presented. Furthermore, the ultimate behavior of six types of asymmetrical end-plate connections under positive and negative moment is examined by the Finite Element Method (FEM). The FEM results are further applied to the proposed design method with the curved-quartic element for Direct Analysis of two types of steel frames under dominant gravity or wind load. The ultimate frame behavior under the two different scenarios are examined with respect to their failure modes and considerably different structural performances of the frames were observed when compared with the identical frames designed with the traditional method where symmetrical joints characteristics were assumed. The finding of this research contributes to the design of steel frames as their asymmetrical beam-to-column joints lead to different frame behavior when under positive and negative moment and this aspect should be incorporated in the design and analysis of steel frames. This consideration of asymmetrical joint behavior is recommended to be highlighted in future design codes.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제35권3호
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• pp.10-21
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• 2007

집성재 다우얼 접합부가 적용되는 기둥의 기초, 기둥-보 접합부에는 회전이 발생하므로 접합부의 모멘트 성능에 대한 연구가 필요하다. 접합부의 회전에 의해서 섬유방향과 각을 이루어 작용하는 하중을 섬유방향에 평행한 하중과 수직한 하중으로 단순화 하여 거동을 해석하고 예측하였다. 드리프트 핀의 휨강도 및 지압응력을 평가하였으며, 섬유방향에 평행한 인장하중과 수직한 인장하중을 받는 접합부의 끝면 거리를 다르게 하여 접합부의 인장형 전단성능을 시험하였고 회전이 작용하는 접합부는 드리프트 핀의 개수와 배열 방향을 다르게 하여 시험하였다. 접합부에 인장하중이 작용할 때 항복 이후의 변형량은 드리프트 핀의 소성변형에 의해서 발생하며, 집성재의 끝면 거리 확보에 의한 드리프트 핀의 변형 흡수가 접합부 전체의 변형량에 영향을 주는 것으로 판단된다. 2개의 드리프트 핀이 섬유방향에 평행하게 배열된 경우(b2h)에는 섬유방향에 수직한 인장하중 거동을 나타내고, 2개의 드리프트 핀이 섬유방향에 수직하게 배열된 경우(b2v)에는 섬유방향에 평행한 인장하중 거동을 나타내는 것으로 평가된다. 4개의 드리프트 핀이 정사각 배열된 접합부의 경우(b4)에 2개의 드리프트 핀이 섬유방향에 평행하게 배열된 접합부(b2h)의 약 1.7배의 하중 성능을 나타냈으며, 접합부에 회전이 작용하여 섬유방향과 각을 이루는 하중을 섬유방향에 대한 평행 또는 수직한 하중으로 치환하여 거동을 평가, 예측하는 것이 가능하다고 판단된다.

• 대한건축학회논문집:구조계
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• 제33권12호
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• pp.37-44
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• 2017

Due to structural characteristics, construction costs and duration of a modular system would be saved by minimizing the schedule on the job site. As such, it is crucial to develop a connection that can guarantee stiffness while allowing for simple assembling. Particularly, the mid- to high-rise construction of the modular system necessitates the securing of the structural stability and seismic performance of multi-unit frames and connections, and thus, the stiffness of unit-assembled structures needs to be re-evaluated and designed. However, evaluating a frame consisting of slender members and reinforcing materials is a complicated process. Therefore, the present study aims to examine the structural characteristics of a modular unit connection based a method for reinforcing connection brackets and hinges while minimizing the loss of the cross section. Toward this end, the study modeled the beam-to-column connection of a modular system with the proposed connection, and produced a specimen which was used to perform a cycling loading test. The study compared the initial stiffness, the attributes of the hysteretic behavior, and the maximum flexural moment, and observed whether the model acquired the seismic performance, compared to the flexural strength of the steel moment frame connection that is required by the Korean Building Code. The test results showed that the proposed connection produced a similar initial stiffness value to that of the theoretical equation, and its maximum strength exceeded the theoretical strength. Furthermore, the model with a larger ceiling bracket showed higher seismic performance, which was further increased by the reinforcement of the plate.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권3호
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• pp.311-321
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• 2015

본 연구는 중 저층 건축물에 적용된 강재의 보-기둥 접합부에 따른 내진성능을 규명하기 위한 실험적 연구이다. 실험체는 보-기둥 접합부의 보 플랜지와 웨브의 접합형태에 따라 분류하여 총 5가지를 제작하였다. 실험체는 웨브와 플랜지 모두 용접한 접합부(SHN-W-W)와 웨브는 용접하고 플랜지는 고력볼트 접합한 접합부(SHN-W-B)와 웨브는 고력볼트 접합하고 플랜지는 용접접합한 접합부(SHN-B-W)와 웨브와 플랜지 모두 고력볼트 접합한 접합부(SHN-B-B)와 보 단부에 엔드플레이트를 이용하여 접합한 접합부(SHN-EP)이다. 실험은 KBC2009에서 제시하는 반복재하인증실험으로 층간변위각(${\theta}$)을 제어하기 위한 변위 제어방식으로 실시하였다. 실험으로부터 각 시험체의 하중-회전각 곡선을 나타내었으며, 접합부의 최종 파괴형상을 요약하였다. 접합부는 강성과 강도의 관점에서 강접합과 반강접합으로 분류하였으며 내진성능평가를 위한 에너지소산능력을 비교하였다.

• 대한조선학회 특별논문집
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• 대한조선학회 2007년도 특별논문집
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• pp.99-106
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• 2007

The IACS Common Structural Rules are to be applied for double hull tanker of more than 150m length with contracted after 1 April 2006. The objectives of the rules are to make more robust, safer ship and to ensure transparency of the technical background. In compliance of CSR, we had carried out prescriptive rules scantling determination and 3-D hold FE analysis of AFRAMAX TANKER. Prescriptive rules scantling determines the minimum required scantling, hull-girder longitudinal bending and shear strength, hull girder ultimate strength, local strength of plate and stiffener, strength of primary supporting member and fatigue assessment of the longitudinal stiffener end connections to the transverse bulkhead. 3-D hold FE analysis assesses the structural adequacy of the vessel's primary hull structure and major supporting members using yielding and buckling failure modes. So we could verify the strength assessment of AFRAMAX TANKER applied CSR.

• Steel and Composite Structures
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• 제2권2호
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• pp.147-160
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• 2002

This paper summarises results of the research performed at the Department of Steel Structures and Structural Mechanics from the "Politehnica" University of Timisoara, Romania, in order to evaluate the performance of beam-to-column extended end plate connections for steel and composite joints. It comprises laboratory tests on steel and composite joints, and numerical modelling of joints, based on tests. Tested joints are double-sided, with structural elements realised of welded steel sections. The columns are of cruciform cross-section, while the beams are of I section. Both monotonic and cyclic loading, symmetrically and antisymmetrically, has been applied. On the basis of tested joints, a refined computer model has been calibrated using a special connection element of the computer code DRAIN 2DX. In this way, a static/dynamic structural analysis of framed structures with real characteristics of the beam to column joints is possible.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권1호
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• pp.47-59
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• 2013

본 연구는 신형상 U형 합성보의 1차 휨실험에 연이은 2차 연구로 U형 합성보와 기둥 접합부의 내진성능시험이다. 실험 변수는 기둥의 종류와 보 춤, 보 상부 플레이트 연속유무, 보 단부 철근 수 등으로 3개의 실험체를 제작하였다. 기둥의 종류는 철골 철근콘크리트 기둥과 CFT 형상의 ACT기둥이며, 보 춤은 300, 500(mm)이다. 접합부상세는 일반적으로 많이 적용하고 있는 짧은 브라켓을 활용한 볼트 접합부이다. 실험결과 변형능력은 2~4(%)의 층간변위각을 확보하였으며, 최대모멘트는 부휨모멘트의 경우 공칭모멘트 이상의 내력이 나타났다.

• Steel and Composite Structures
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• 제37권3호
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• pp.307-321
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• 2020

The slim-floor solution provides an efficient alternative to the classic slab-over-beam configuration due to architectural and structural benefits. Two deficiencies can be identified in the current state-of-art: (i) the technique is limited to nonseismic applications and (ii) the lack of information on moment-resisting slim-floor beam-to-column joints. In the seismic design of framed structures, continuous beam-to-column joints are required for plastic hinges to form at the ends of the beams. The present paper proposes a slim-floor technical solution capable of expanding the current application of slim-floor joints to seismic-resistant composite construction. The proposed solution relies on a moment-resisting connection with a thick end-plate and large-diameter bolts, which are used to fulfill the required strength and stiffness characteristics of continuous connections, while maintaining a reduced height of the configuration. Considering the proposed novel solution and the variety of parameters that could affect the behavior of the joint, experimental and numerical validations are compulsory. Consequently, the current paper presents the experimental and numerical investigation of two slim-floor beam-to-column joint assemblies. The results are discussed in terms of moment-rotation curves, available rotational capacity and failure modes. The study focuses on developing reliable slim-floor beam joints that are applicable to steel building frame structures located in seismic regions.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.537-547
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• 2014

골조 유닛 모듈러 구조 형식은 기 제작된 유닛 구조물을 적층하여 건물을 보다 간편히 건설을 할 수 있어 중, 고층 건물에 적용이 확대되고 있다. 이러한 유닛 모듈러 구조 형식은 외력에 의하여 발생하는 축력과 휨모멘트를 지반에 잘 전달시켜야 함으로 각각의 유닛구조물은 기초와 적절히 연결되어야 한다. 본 연구에서는 새로운 형태의 매입형 유닛-기초 접합부를 제안하였으며, 제안된 접합부의 성능을 일련의 실험 연구를 통하여 평가하였다. 총 5개의 실물 크기의 실험체를 제작하여 실험을 수행하였으며, 매입 길이와 엔드 플레이트와 같은 제안된 유닛-기초 접합부의 휨거동에 영향을 미칠 수 있는 인자들의 영향을 살펴보았다. 실험결과, 모든 실험체에서 강성은 최소한 반강접의 강성을 상회하는 것으로 나타났으며, 기둥의 매입길이는 본 연구에서 수행한 실험체에서 약 200mm가 적절한 것으로 파악되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권1호
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• pp.73-80
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• 2022

본 연구에서는 공장에서 L형강을 이용하여 선조립한 NRC 보와 NRC 기둥을 현장에서 볼트 조립하는 NRC 보-기둥접합부 상세를 개발하였다. 개발된 접합부 상세는 NRC-J형과 NRC-JD형이다. NRC-J형은 NRC 기둥 측면의 강재 플레이트와 NRC 보의 엔드플레이트의 측면과 하부면에 TS볼트로 인장접합하는 방식이다. NRC-JD형은 전단에 대해서 NRC 보와 NRC 기둥의 측면을 고력볼트접합하고, 휨에 대해서 접합부를 관통하는 철근연결재와 보의 보강재를 겹침이음하도록하는 강접합 방식이다. 접합부 내진성능평가를 위하여, 두 가지 NRC 보-기둥 접합부 상세를 가지는 NRC-J 실험체, NRC-JD 실험체와 RC 보-기둥 접합부 상세를 가지는 RC-J 실험체 등 3개의 실험체를 제작하였다. 반복횡하중가력 실험결과, 모든 실험체의 최종 파괴형상은 보-기둥 접합면에서 보의 휨파괴로 나타났다. 정가력에 의한 실험체 최대내력은 RC-J 실험체에 비하여 NRC-J 실험체와 NRC-JD 실험체가 각각 10.1%, 29.6% 크게 나타났다. 두가지 NRC 접합부 상세 모두 KDS 기준(KDS 41 3100)의 합성중간모멘트골조 모멘트접합부에서 요구되는 최소 총층간변위각 0.03 rad 이상의 연성능력을 확보는 것으로 평가되었다. 부재각 5.7%에서 NRC-J실험체, NRC-JD 실험체가 RC실험체에 비해 약 34.8%, 61.1% 큰 누적 에너지 소산능력을 보유하고 있었다. NRC 보-기둥 접합부의 실험내력이 KDS 기준식에 의한 이론내력에 비하여 30%~53% 큰 것으로 평가되어, 기준식이 보유성능을 안전측으로 평가하였다.