• Steel and Composite Structures
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• 제7권2호
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• pp.119-133
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• 2007

Based on stability theory of current rigid steel frames and using the three-column subassemblage model, the governing equations for determining the effective length factor (${\mu}$-factor) of the columns in semirigid composite frames are derived. The effects of the nonlinear moment-rotation characteristics of beam-to-column connections and composite action of slab are considered. Furthermore, using a two-bay three-storey composite frame with semi-rigid connections as an example, the effects of the non-linear moment-rotation characteristics of connections and load value on the ${\mu}$-factor are numerically studied and the ${\mu}$-factors obtained by the proposed method and Baraket-Chen's method are compared with those obtained by the exact finite element method. It was found that the proposed method has good accuracy and can be used in stability analysis of semi-rigid composite frames.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.515-525
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• 2007

본 연구는 주거용 고층 건물에서 폭넓게 사용되고 있는 플랫플레이트 구조에서 장방형 기둥-슬래브 접합부를 대상으로 실시한 4개의 실험 결과를 분석한 것이다. 이 연구의 목적은 지진하중과 같이 반복적으로 작용하는 횡하중에 대하여 기둥 단면의 형상비 (${\beta}_c=c_1/c_2$=횡하중과 나란한 방향의 기둥 단면의 크기/횡하중과 직교 방향의 기둥 단면의 크기)에 따른 접합부의 이력 거동을 비교 평가한 것이다. 기둥 단면의 형상비는 $0.5{\sim}3\;(c_1/c_2=1/2,\;1/1,\;2/1,\;3/1)$으로 선정되었고, 기둥 또는 슬래브 위험단면의 둘레 길이 $(b_o)$가 일정하지 않을 경우 공칭 수직 전단력 $(V_c)$의 크기기 변화하여 중력 전단력비의 차이가 발생하기 때문에 기둥 양변의 크기를 동시에 변화시켜서 $b_o$가 일정해 지도록 기둥 단면의 크기를 결정하였다. 그리고 슬래브 휨 철근비와 중력 전단력비 $(V_g/V_c)$ 등 접합부의 이력 거동에 영향을 줄 수 있는 다른 영향 인자들은 일정한 조건으로 계획하여 기둥 형상비의 영향을 고찰할 수 있도록 하였다. 일정 수직하중과 반복횡하중이 작용하는 슬래브_기둥 접합부의 실험을 통해서 뚫림전단파괴 양상과 균열 패턴, 철근 및 콘크리트의 변형률, 접합부의 강도와 강성, 그리고 변형 능력 등을 기둥 형상비 변수에 따라 분석하였다. 또한, ACI 318-05 설계기준의 편심 전단응력 모델에 의한 전단응력을 실험 결과와 비교하여 평가하였고, 실험 결과에 기초하여 휨과 전단에 의한 접합부 불균형모멘트 전달비율에 대한 검토를 하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.122-129
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• 2015

본 연구에서는 일반강도 슬래브가 기둥 사이로 지나가는 형태의 모서리 기둥에 대한 유효압축강도 예측식을 개발하고자 하였다. 예측식 개발을 위해서 고강도 기둥-일반강도 슬래브 접합부와 조적조 구조의 유사성을 이용하였으며, 이에 더하여 기둥 단면치수에 대한 슬래브 두께의 형상비를 고려하였다. 제안된 식에 의한 예측값과 실험값의 비교를 통해 신뢰도를 확인하였으며, 설계기준 및 타 연구자들에 의한 제안식과 비교를 통해 우수성을 검증하였다. 연구결과, 제안식은 예측치에 대한 실험값의 비가 평균 1.02, 표준편차 0.15를 보여 콘크리트 구조기준 (2012)을 포함한 타 유효압축강도 예측식들에 비해 정확도 및 일관성 모두 우수한 결과를 나타냈다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.367-374
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• 2010

전이슬래브 시스템은 상부 전단벽 구조로부터 하부 기둥으로 하중을 전달하는 구조시스템이다. 이 시스템은 상당한 두께의 슬래브를 필요로 하므로 비경제적이며, 이 단점은 슬래브내에 중공부를 두어 해결할 수 있다. 그리고 이 시스템은 플랫플레이트 구조로써 기둥-슬래브 접합부 부근의 뚫림전단파괴을 일으키는 취성파괴의 위험이 존재한다. 따라서 중공부를 갖는 전이슬래브 시스템의 뚫림전단 성능은 매우 중요하다. 그러나 현행 기준에서는 중공부를 갖는 슬래브의 뚫림전단성능에 대한 명확한 강도산정 규정이 제시되어 있지 않다. 이 연구에서는 중공 시스템의 뚫림전단강도를 알아보기 위하여 실험적 연구를 수행하였으며, 현행기준 및 기존연구를 토대로 실험체의 전단강도를 예측하였다. 그 결과, 중공시스템의 뚫림전단강도는 기둥면으로부터 위험단면 d/2의 위치와 중공부 중심에서의 위험단면으로 계산된 값 중 작은 값으로 결정되었다. 여기서 강도 계산을 위하여 위험단면의 유효단면적을 사용하여 계산하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.209-212
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• 2008

건설공사에서 지하공사의 DBS(Double Beam as Struts)공법은 지하 수평부재의 공장제작 및 모듈화 된 부재 생산을 통해 공기를 단축할 수 있으며, 수평재를 영구부재로 사용할 수 있는 장점이있다. 그러나 DBS공법의 구성요소로서 시공 및 사용 시 수평부재에 작용하는 수직하중을 기둥에 전달하기 위하여 개발된 정(${\sharp}$)자형 더블보-기둥 접합부는 복잡한 다축 응력상태의 전단에 의해 지배를 받는다. 이 연구에서는 정(${\sharp}$)자형 더블보-기둥 접합부의 전단파괴 기구와 구속철판 두께에 따른 전단내력 증가를 확인하기 위해 총 7 개의 실험체를 제작하여 1 방향 정적실험을 수행하였다. 실험결과, 실험체는 모두 취성파괴 되었고 실험의 지지조건에 따른 보작용과 아치작용에 의한 전단파괴 양상을 보였으며 철판의 구속이 슬래브의 전단내력을 1.06${\sim}$1.48 배 증가시키는 것으로 나타났다. 또한, 2 방향 구속철판이 동일하지 않은 경우가 구속철판이 동일한 경우보다 전단내력이 더욱 증가한 것으로 나타나 구속철판이 동일하지 않은 경우가 효율적이었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제55권4호
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• pp.765-784
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• 2015

Connections are usually designed either as pinned usually associated with simple construction or rigid normally is associated with continuous construction. However, the actual behaviour falls in between these two extreme cases. The use of partial strength or semi-rigid connections has been encouraged by Euro-code 3 and studies on semi-continuous construction have shown substantial savings in steel weight of the overall construction. Composite connections are proposed in this paper as partial or full strength connections. Standardized connection tables are developed based on checking on all possible failure modes as suggested by "component method" for beam-to-column composite connection on major axis. Four experimental tests were carried out to validate the proposed standardised connection table. The test results showed good agreement between experimental and theoretical values with the ratio in the range between 1.06 to 1.50. All tested specimens of the composite connections showed ductile type of failure with the formation of cracks occurred on concrete slab at maximum load. No failure occurred on the Trapezoidal Web Profiled Steel Section as beam and on the British Section as column.

• 국제초고층학회논문집
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• 제7권4호
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• pp.375-387
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• 2018

This paper presents a review on progressive collapse mechanism of steel framed buildings exposed to fire. The influence of load ratios, strength of structural members (beam, column, slab, connection), fire scenarios, bracing systems, fire protections on the collapse mode and collapse time of structures is comprehensively reviewed. It is found that the key influencing factors include load ratio, fire scenario, bracing layout and fire protection. The application of strong beams, high load ratios, multi-compartment fires will lead to global downward collapse which is undesirable. The catenary action in beams and tensile membrane action in slabs contribute to the enhancement of structural collapse resistance, leading to a ductile collapse mechanism. It is recommended to increase the reinforcement ratio in the sagging and hogging region of slabs to not only enhance the tensile membrane action in the slab, but to prevent the failure of beam-to-column connections. It is also found that a frame may collapse in the cooling phase of compartment fires or under travelling fires. This is because that the steel members may experience maximum temperatures and maximum displacements under these two fire scenarios. An edge bay fire is more prone to induce the collapse of structures than a central bay fire. The progressive collapse of buildings can be effectively prevented by using bracing systems and fire protections. A combination of horizontal and vertical bracing systems as well as increasing the strength and stiffness of bracing members is recommended to enhance the collapse resistance. A protected frame dose not collapse immediately after the local failure but experiences a relatively long withstanding period of at least 60 mins. It is suggested to use three-dimensional models for accurate predictions of whether, when and how a structure collapses under various fire scenarios.

• 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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• 제23권6호
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• pp.737-745
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• 2011

콘크리트충전강관(Concrete Filled Tube 이하 CFT)구조는 강관 속에 콘크리트를 충전시킨 구조물로서 강관은 콘크리트를 구속시켜 압축내력을 증가시키며 콘크리트는 강관의 국부좌굴을 감소시키는 역할을 한다. CFT구조의 기둥-보 접합부는 강관의 국부좌굴을 방지하기위해 다이아프램이 필요하다. 외측다이아프램 형식은 관통다이아프램 형식보다 콘크리트의 충전성이 좋으나 시공성과 건축설비와 공조하는 측면에서 불편함이 있다. 이 연구는 원형CFT구조의 접합부의 상, 하부에 각각 다른 형식의 다이아프램을 적용시켜 콘크리트 충전성을 개선시킨 구조의 구조성능을 실험과 유한요소해석 프로그램을 통하여 알아보았다. CFT구조 접합부의 상부 다이아프램은 외측다이아프램 형식으로 하고 하부 다이아프램은 관통다이아프램 형식으로 하였다. 이것은 건축물에서 바닥슬래브가 있으므로 상부 다이아프램은 바닥슬래브와 일체가 되고 하부 다이아프램으로 관통다이아프램을 적용하여 건축설비와의 마찰을 피하고자 한 것이다. 결과적으로 충전성을 개선시킨 CFT구조의 구조성능은 상, 하부 모두 관통다이아프램을 적용한 구조와 비교하면 동일 하다는 것을 알 수 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.595-602
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• 2006

본 연구의 목적은 중력 하중에 저항하도록 설계된 플랫 플레이트 외부 접합부의 이력 거동을 평가하는 데 있다. 이러한 목적을 위하여 2/3의 크기가 조정된 PT 슬래브-기둥 외부 접합부 2개와 RC 슬래브-기둥 외부 접합부 1개를 대상으로 실험적 연구를 수행하였다. 여기서 각각의 PT 실험체는 서로 다른 강선 배치 형태를 띄고 있다. 중력 하중은 동일하게 설정하였고, 지속적인 정적 하중 하에서 유사 정적 횡하중을 적용하였다. 한편 모든 실험체는 ACI 318-05과 ACI 352.1R-89에 근거하여 기둥 폭 내에 하부 철근을 배근 하였다. 또한 PT 외부 접합부의 이력 거동에 대한 일반적인 결론을 얻기 위하여 기존 연구자들의 실험 결과와 함께 비교하였다. 이번 연구를 통하여 강선의 배치는 PT 접합부의 이력 거동을 결정하는 중요한 변수임을 확인하였다. 즉 횡변형 성능, 에너지 소산 능력, 파괴 메커니즘, 그리고 연성 능력이 강선의 배치에 따라 다르게 나타났다. 또한 ACI 352.1R-89에서 구조적 일체성을 위해 제공된 하부 철근의 양은 모멘트 역전에 의해 발생된 정모멘트를 저항하는데 있어서도 적절하다는 것이 밝혀졌다. 또한 실험체의 전단 강도는 강선의 포스트 텐션에 의한 평균 콘크리트 압축 응력($f_{pc}$)의 효과가 고려된 식이 그렇지 않은 식보다 전단 강도를 정확히 예측하는 것으로 나타났다.