• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.191-204
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• 2014

본 논문에서는 반복하중을 받는 CFT 합성골조에서 부분강접 접합부인 상 하부 ㄱ형강 접합부의 휨모멘트 내력을 구하기 위하여 체계적인 수치해석이 수행되었다. 고강도강 연결봉으로 조립된 합성 부분강접 CFT 접합부의 회전강성, 휨모멘트 내력 및 파괴모드를 연구하기 위하여 3차원 비선형 유한요소 해석이 수행되었다. 부가적인 다양한 구조적 거동은 ㄱ형강의 두께 및 고강도 강봉 게이지 거리로 상 하부 ㄱ형강 접합의 파라미터에 대한 영향을 설명하고 있다. 해석모델의 적합성은 유한요소해석 결과로부터 얻은 모멘트-회전각 곡선을 Richard의 회귀분석을 통하여 비교 분석하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.547-555
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• 2011

무보강 상 하부 ㄱ형강 접합부는 중 저층 강골조의 시공에 적합한 부분강접 접합부의 한 형태이다. 무보강 상 하부 ㄱ형강 접합부의 초기회전강성뿐만 아니라 소성휨모멘트 지지능력은 실제 설계 및 시공에 있어서 매우 중요한 인자로 이에 대한 예측이 반드시 필요하다. 따라서 그동안 진행된 무보강 상 하부 ㄱ형강 접합부에 대한 연구는 초기회전강성 및 소성휨모멘트 지지능력에 영향을 미치는 접합부의 기하학적 형상을 변화시키면서 거동양상을 파악하였다. 이 연구에서는 AISC LRFD Spec.에서 정의한 Type A 형태 접합부의 상부 ㄱ형강의 두께 및 고력볼트 게이지 거리를 변수로 하여 접합부 실험을 수행하여 휨모멘트 지지능력을 파악하였고, 이를 바탕으로 소성휨모멘트 지지능력 예측을 위한 해석모델을 제안하고자 진행하였다. 해석모델 적용의 타당성은 타 연구자가 수행한 접합부 실험결과와 비교 검토함으로써 입증하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제12권2호
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• pp.201-214
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• 2001

Four finite element (FE) models are examined to find the one that best estimates moment-rotation characteristics of top- and seat-angle with double web-angle connections. To efficiently simulate the real behavior of connections, finite element analyses are performed with following considerations: 1) all components of connection (beam, column, angles and bolts) are discretized by eight-node solid elements; 2) shapes of bolt shank, head, and nut are precisely taken into account in modeling; and 3) contact surface algorithm is applied as boundary condition. To improve accuracy in predicting moment-rotation behavior of a connection, bolt pretension is introduced before the corresponding connection moment being surcharged. The experimental results are used to investigate the applicability of FE method and to check the performance of three-parameter power model by making comparison among their moment-rotation behaviors and by assessment of deformation and stress distribution patterns at the final stage of loading. This research exposes two important features: (1) the FE method has tremendous potential for connection modeling for both monotonic and cyclic loading; and (2) the power model is able to predict moment-rotation characteristics of semi-rigid connections with acceptable accuracy.

• Steel and Composite Structures
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• 제8권5호
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• pp.403-421
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• 2008

The design provisions for semi-rigid steel frames have been incorporated in codes of practice for steel structures. In order to do the same, it is necessary to know the experimental moment-relative rotation (M-${\theta}_r$) behaviour of beam-to-column connections. In spite of numerous publications and collection of several connection databases, there is no unified approach for the semi-rigid design of steel frames. Amongst the many connection models available, the Frye-Morris polynomial model, with its limitations reported in the literature, is simple to adopt at least for the linear design space. However this model requires more number of connection tests and regression analyses to make it a realistic prediction model. In this paper, 3D nonlinear finite element (FE) analysis of beam-column connection specimens, carried out using ABAQUS software, for evaluating the M-${\theta}_r$ behaviour of semi-rigid top and seat-angle (TSA) bolted connections are described. The finite element model is validated against experimental behaviour of the same connection with regard to their moment-rotation behaviour, stress distribution and mode of failure of the connections. The calibrated FE model is used to evaluate the performance of the Frye-Morris polynomial model. The results of the numerical parametric studies carried out using the validated FE model have been used in proposing modifications to the Frye-Morris model for TSA connection in terms of the powers of the size parameters.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권3호통권76호
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• pp.325-335
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• 2005

본 연구의 목적은 CFT각형기둥과의 접합에 성능이 개선된 합성 반강접 접합디테일을 제안하고 기둥-보 접합부의 단조가력시 역학적 거동을 보기 위함이다. 극한 거동에 결정적 영향을 끼치는 하부 접합부의 전단내력을 보강하고 시공성을 고려하여 합성 반강접 접합을 CFT구조 형식에 시도하여 CFT기둥-보 접합부의 접합디테일을 제안하였다. 본 연구에서 제안하는 하부 보 플랜지 용접접합(M-2)을 기존 합성 반강접 접합상세인 시트앵글접합(M-1)과 비교/검토하였다. 두 개의 실대형 CFT기둥-보 합성 반강접 접합부 실험체에 대한 단조가력실험을 수행하였다. 실험 결과, 제안형인 하부 보플랜지 용접접합된 실험체는 강접합된 철골보의 약 85%의 강성을 확보하였다. 이는 기존형 실험체와 거의 동일하였으며, 반강접으로 분류됨을 확인할 수 있었다. 제안형 실험체가 웨브 접합부에서 볼트지압에 의한 전단파괴가 발생하였으나 파단 직전까지는 슬래브 연성파괴가 일어난 기존형 실험체와 유사한 거동을 보였다. 슬래브 보강근에 의해 충분한 강성 및 내력이 확보되며, 웨브부분의 강관내의 앵커보강에 의해 전소성모멘트에 상응하는 내력 및 변형성능이 확보되어 충분한 연성거동을 보이는 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권6호
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• pp.423-434
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• 2017

본 논문에서는 반복하중을 받는 부분강접 접합부인 상 하부 ㄱ형강 접합부의 이력거동을 구하기 위하여 체계적인 수치해석이 수행되었다. 이러한 상 하부 ㄱ형강 접합부는 CFT 합성골조의 원상복원 및 충분한 에너지 소산 능력을 확보하기 위하여 초탄성 성질을 갖는 형상기억합금(SMA)으로 제작된 봉과 ㄱ형강이 적용된다. 접합부의 회전강성, 휨모멘트 내력 및 파괴모드를 연구하기 위하여 3차원 비선형 유한요소 해석이 수행되었다. 부가적인 다양한 구조적 거동은 ㄱ형강의 두께 및 강봉 게이지 거리로 상 하부 ㄱ형강 접합의 파라미터에 대한 영향을 설명하고 있다.

• Steel and Composite Structures
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• 제39권4호
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• pp.383-399
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• 2021

In the study, three 1:3-scale unequal span steel-concrete composite substructures with top-seat angle and double web angle connection were designed and identified as specimens GTSDWA-0.6, GTSDWA-1.0, and GTSDWA-1.4. Pseudo-static tests and refined numerical model analysis were conducted to examine the anti-progressive collapse performance of a semi-rigid steel-concrete composite substructure. The results indicated that the failure modes of the three specimens revealed that the fracture occurred in the root of the long leg of the top/seat angle in tension at the connection. With increases in the span ratio of the left and right composite beams, the bearing capacities of the composite substructures decreased, and the corresponding displacement increased. With respect to GTSDWA-0.6 and GTSDWA-1.4, the resistance due to the short composite beam corresponded to 62% and 60%, respectively, and the total resistance provided by the short composite beam exceeded that of the long composite beam. With respect to GTSDWA-1.0, the resistance due to the left and right composite beams was similar. All three specimens underwent the flexure mechanism and flexure-axial mixed mechanism stages. They resisted the external load mainly via the flexure mechanism. Moreover, the addition of stiffeners on both sides of the top and seat angles is advantageous in terms of improving the collapse resistance and ductility of unequal span composite substructures.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.595-606
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• 2011

본 연구는 기둥-보 접합부의 강성에 따른 철골 모멘트 골조의 동적특성의 차이를 파악하는데 목적이 있다. 6층의 철골 모멘트 골조를 설계하였으며, 접합부는 DWA (Double Web-Angle Connection), TSW (Top-and Seat-Angle Connection with Double Web-Angle), FEMA(SAC-Test Summary No.28, Specimen ID : UCSD-6) 접합부를 사용하였고, 완전강접합부의 동적거동특성과 상호 비교 검토하였다. 반강접 접합부의 회전강성은 Chen 과 Kishi 에 의해 제안된 3매개변수파워모델을 사용하여 구하였다. 접합부의 회전 강성을 보의 강성으로 나누어 상대강성으로 정의하여 사용하였다. 모든 골조에 대하여 비선형 정적해석(push over analysis), 반복하중 해석 및 시간이력해석을 수행하였다. 각 접합부의 강성에 따른 내진거동은 층간변위, 소성힌지 및 이력 에너지 분배의 항목별로 비교 분석하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제28권3호
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• pp.309-318
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• 2018

Buckling Restrained Braced (BRB) frames have been widely used as an efficient seismic load resisting system in recent years mostly due to their symmetric and stable hysteretic behavior and significant energy dissipation capacity. In this study, to provide a better understanding of the behavior of BRB frames with various beam-column connections, a numerical study using non-linear finite element (FE) analysis is conducted. All models are implemented in the Abaqus software package following an explicit formulation. Initially, the results of the FE model are verified with experimental data. Then, diverse beam-column connections are modeled for the sake of comparison from the shear capacity, energy dissipation and frame hysteresis behavior points of view until appropriate performance is assessed. The considered connections are divided into three different categories: (1) simple beam-column connections including connection by web angle and connection by seat angle; (2) semi-rigid connection including connection by web and seat angles; and (3) rigid beam-column connections by upper-lower beam plates and beam connections with web and flange splices. Results of the non-linear FE analyses show that these types of beam-column connections have little effect on the maximum story drift and shear capacity of BRB frames. However, the connection type has a significant effect on the amount of energy dissipation and hysteresis behavior of BRB frames. Also, changes in length and thickness of the angles in simple and semi-rigid connections and changes in length and thickness of plates in rigid connections have slight effects (less than 4%) on the overall frame behavior.

• Steel and Composite Structures
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• 제26권1호
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• pp.67-78
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• 2018

The application of rib stiffeners is common on steel connections, with regard to the stiffened angle connection, experimental results about the influence of stiffeners under monotonic and cyclic loading are very limited. Consequently, this paper presents the experimental investigation on four types angle connections with or without stiffener under static loading and another four type stiffened angle connections subjected to cyclic loading. The static experimental result showed that the rib stiffener weld in tension zone of the connection greatly enhanced its initial rotational stiffness and flexural strength. While a stiffener was applied to the compression zone of the connection, it had not obvious influences on the initial rotational stiffness, but increased its flexural strength. The moment-rotation curves, skeleton curves, ductility, energy dissipation and rigidity were evaluated under cyclic loading. Stiffened top-and-seat angle connections behaved as semi-rigid and partial strength, and rotation of all stiffened angle connections exceeded 0.04rad. The failure modes between monotonic and cyclic loading test were completely different and indicated certain robustness.