• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제24권3호
• /
• pp.291-306
• /
• 2006

In order to improve the constructability and meanwhile ensure excellent seismic behavior, several innovative composite connection details were conceived and studied by the authors. This paper reports experimental results and observations on seismic behavior of steel beam bolted to reinforced concrete column connections (bolted RCS or BRCS). The proposed composite connection details involve post tensioning the end plates of the steel beams to the reinforced concrete or precast concrete columns using high-strength steel rods. A rational design procedure was proposed to assure a ductile behavior of the composite structure. Strut-and-tie model analysis indicates that a bolted composite connection has a favorable stress transfer mechanism. The excellent capacity and behavior were then validated through five full-scale beam to column connection model tests.

• 한국철도학회논문집
• /
• 제13권4호
• /
• pp.425-430
• /
• 2010

이 논문에서는 교량의 급속시공을 위하여 분절하여 기 제작된 합성기둥을 현장에서 연결하여 완성하는 조립식 합성교각의 내진거동을 조사하였다. 이를 위해 서로 다른 연결 상세를 갖는 3개의 조립식 합성교각을 대상으로 정적반복가력실험을 수행하였다. 실험결과, 조립식 합성교각에 소성힌지가 발생하여도 현장연결부는 탄성적으로 거동하였고 연결부의 상대변위도 발생하지 않았다. 또한 조립식 합성교각의 전반적인 내진성능도 일반적인 내진상세를 가진 콘크리트교각에 비해서 우수한 것으로 나타났다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제37권2호
• /
• pp.151-173
• /
• 2020

This paper aims to probabilistically evaluate performance of two types of I beam to box column (IBBC) connection. With the objective of considering the variability of seismic loading demand, statistical features of the inter-story drift ratio corresponding to the second, fifth and eleventh story of a 12-story steel special moment resisting frames are extracted through incremental dynamic analysis at global collapse state. Variability of geometrical variables and material strength are also taken into account. All of these random variables are exported as inputs to a probabilistic finite element model which simulates the connection. At the end, cumulative distribution functions of local seismic demand for each component of each connection are provided using histogram sampling. Through a parametric study on probabilistic local seismic demand, the influence of some geometrical random variables on the performance of IBBC connections is demonstrated. Furthermore, the probabilistic study revealed that IBBC connection with widened flange has a better performance than the un-widened flange. Also, a design procedure is proposed for WF connections to achieve a same connection performance in different stories.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제22권6호
• /
• pp.1217-1238
• /
• 2016

Mega composite structure systems have been widely used in high rise buildings in China. Compared to other structures, this type of composite structure systems has a larger cross-section with less weight. Concrete filled steel tubular (CFST) laced column to box-beam connections are gaining popularity, in particular for the mega composite structure system in high rise buildings. To enable a better understanding of the destruction characteristics and aseismic performance of these connections, three different connection types of specimens including single-limb bracing, cross bracing and diaphragms for core area of connections were tested under low cyclic and reciprocating loading. Hysteresis curves and skeleton curves were obtained from cyclic loading tests under axial loading. Based on these tested curves, a new trilinear hysteretic restoring force model considering rigidity degradation is proposed for CFST laced column to box-beam connections in a mega composite structure system, including a trilinear skeleton model based on calculation, law of stiffness degradation and hysteresis rules. The trilinear hysteretic restoring force model is compared with the experimental results. The experimental data shows that the new hysteretic restoring force model tallies with the test curves well and can be referenced for elastic-plastic seismic analysis of CFST laced column to composite box-beam connection in a mega composite structure system.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제47권2호
• /
• pp.203-216
• /
• 2023

The composite beam connections often encountered fracture failure in the welded bottom flange joint, and a bottom flange bolted connection has been proposed to increase the deformation ability of the bottom flange joint. The seismic performance of the bottom flange bolted composite beam connection was suffered from both the composite action of concrete slab and the asymmetric load transfer mechanisms between top and bottom beam flange joints. Thus, this paper presents a comprehensive numerical study on the working mechanism of the bottom flange bolted composite beam connections. Three available modelling methods and a new modelling method on the flange-stud-slab interactions were compared. The efficient numerical modeling method was selected and then applied to the parametric study. The influence of the composite slab, the bottom flange bolts, the shear composite ratio and the web hole shape on the seismic performance of the bottom flange bolted composite beam connections were investigated. A hogging strength calculation method was then proposed based on numerical results.

• 교육시설 논문지
• /
• 제20권4호
• /
• pp.35-43
• /
• 2013

Some results of experimental investigation conducted to assess the effect of cement composite strength and ductility on the shear behavior and crack-damage mitigation of stud connections between existing reinforced concrete frame in school buildings and seismic strengthening elements from cyclically direct shear tests are described. The cement composite strengths include 50 for medium strength and 70 MPa for high strength. Two types of cement composites, strain-hardening cement composite (SHCC) and non-shrinkage mortar, are used for stud shear connection specimens. The special SHCCs are reinforced with hybrid 0.2% polyethylene (PE) and 1.3% polyvinyl alcohol (PVA) fibers at the volume fraction and exhibits tensile strain capacity ranging from 0.2 to 0.5%. Test result indicates that SHCC improves the seismic performance and crack-damage mitigation of stud shear connections compared with stud connections with non-shrinkage mortar. However, the performance enhancement in SHCC stud connections with transverse and longitudinal reinforcements is less notable for those without additional reinforcement.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제29권2호
• /
• pp.135-145
• /
• 2017

본 연구는 춤이 큰 하이브리드 합성보의 1차 휨 성능 평가 후, 2차 연구로써 춤이 큰 하이브리드 합성보와 기둥 접합부의 내진성능평가 실험이다. 실험 변수는 보 춤, 부모멘트 철근 수, 브라켓과 보 이음부의 볼트 수 등으로 3개의 실험체를 제작하였다. 접합부 상세는 기둥에 브라켓을 접합 후, 브라켓에 하이브리드 보를 이음하였다. 브라켓과 보 이음은 하부와 웨브는 볼트접합, 상부는 용접접합하였다. 실험결과 내력은 정 부모멘트 모두 소성모멘트($M_p$) 이상을 확보하였으며, 변형능력은 3% 이상의 층간변위각을 확보하여 합성중간모멘트골조의 요구조건을 만족하는 것으로 나타났다. 그러므로 춤이 큰 하이브리드 합성보에 철골철근콘크리트 기둥을 적용하는 경우 본 연구결과의 접합부상세를 적용하면, 중간모멘트골조의 내진성능을 확보할 수 있다고 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제19권5호
• /
• pp.503-513
• /
• 2007

구조물의 지진응답은 구조물의 강성도에 영향을 미치는 접합부의 특성에 영향을 받는다. 본 연구에서는 합성반강접 접합부를 갖는 2차원 8층 비가새 철골구조물에 대하여 동적 비선형 해석 프로그램을 이용한 푸쉬오버 해석과 시간이력해석을 실시하여 구조물의 거동을 예측하였다. 접합부 비선형 모멘트-회전 특성, 합성보 및 철골기둥의 재료 비선형 특성을 고려하여 구조해석을 실시하였다. 합성반강접 접합부를 완전 강접합부로 이상화하면 푸쉬오버 해석에서 구조물의 초기강성도와 종국강도가 증가되었고 시간이력해석에서는 밑면전단력, 최대층간변위, 보 및 기둥에 발생되는 최대 휨모멘트가 접합부 강성 및 이력거동의 영향을 받았다. 최대지반가속도가 0.4g인 지진파에 대하여 합성반강접 구조물에서는 FEMA 273의 최대 층간변위에 대한 인명손상방지 기준을 만족하였으며 보와 기둥이 비탄성 거동을 경험하지 않은 반면 완전 강접합부로 이상화한 구조물에서는 보 및 기둥이 비탄성 거동을 경험하였다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제15권5호
• /
• pp.507-518
• /
• 2013

The seismic performance of six types of weak-axis steel moment connections was investigated through cyclic testing of six full-scale specimens. These weak-axis moment connections were the column-tree type, WUF-B type, FF-W type, WFP type, BFP-B type and DST type weak-axis connections. The testing results showed that each of these weak-axis connection types achieved excellent seismic performance, except the WFP and the WUF-B types. The WFP and WUF-B connections displayed poor seismic performance because a fracture appeared prematurely at the weld joint due to stress concentrations. The column-tree type connection showed the best seismic behavior such that the story drift ratio could reach 5%.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제26권5호
• /
• pp.385-396
• /
• 2014

1994년 미국 노스리지 지진 당시 상당 부분의 피해가 보 하부 플랜지에서 발생하였는데, 이의 원인으로 여러 가지가 거론되었지만 바닥슬래브와 합성작용에 의한 중립축 상승이 주요한 역학적 원인으로 인정되고 있다. 국내의 경우 지진에 저항하는 모멘트골조에 속하는 보(moment frame beam)의 경우에 순철골보로서 설계하고도 실제 시공시에는 보 상부 플랜지에 전단스터드를 필요 이상으로 과도하게 배치하는 오랜 관행이 존재하고 있어 내진성능 확보 차원에서 문제를 유발할 소지가 있다. 본 논문에서는 의도하지 않은 또는 과도한 합성작용이 내진성능에 미치는 부작용을 실물대 실험을 통해 재현하고 이의 개선방향을 모색하고자 하였다. 국내 관행에 따른 접합상세와 합성바닥구조를 갖는 실험체(PN700-C)의 경우, 합성도가 23% 정도임에도 불구하고, 상부플랜지 압축응력에 대해 중립축이 현저히 상승하였고 결국 3% 층간변위에서 콘크리트 압괴를 수반하면서 하부플랜지 취성파단이 발생하였다. 반면 합성바닥이 포함되어 있으나 합성작용이 최소화되도록 설계된 RBS접합부실험체(DB700-C)는 순철골(비합성) RBS접합부실험체(DB700-NC)와 유사한 이력거동을 보이면서 어떤 취성파괴도 없이 5% 수준의 뛰어난 층간변형 능력을 발휘하였다. 본 연구결과는 강구조접합부의 내진보강이나 신축에 있어 모멘트골조에 속한 철골보 및 접합부는 바닥구조와의 합성작용이 최소화되도록 설계 및 시공되어야 함을 시사한다.