• Steel and Composite Structures
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• 제38권2호
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• pp.223-239
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• 2021

This paper presents the analytical modeling and finite element (FE) analysis, using ABAQUS software, of the new types of steel reinforced lightweight aggregate concrete (SRLAC) columns with cross-shaped (+shaped and X-shaped) steel section, using proposed three analytical and two FE models in total. The stress-strain material models for different components in the columns, including the confined zones of the lightweight aggregate concrete (LWAC) using three and four concrete zones divisions approaches and with and without taking into account the stirrups reaction effect, are established first. The analytical models for determining the axial load-deformation behavior of the SRLAC columns are drawn based on the materials models. The analytical and FE models' results are compared with previously reported test results of the axially loaded SRLAC columns. The proposed analytical and FE models accurately predict the axial behavior and capacities of the new types of SRLAC columns with acceptable agreements for the load-displacement curves. The LWAC strength, steel section ratio, and steel section configuration affect the contact stress between the concrete and steel sections. The average ratios of the ultimate test load to the three analytical models and FEA model loads, Put /Pa1, Put /Pa2, Put /Pa3, and Put /PFE1, for the tested specimens are 0.96, 1.004, 1.016, and 1.019, respectively. Finally, the analytical parametric studies are also studied, in terms of the effects of confinement, LWAC strength, steel section ratio, and the reinforcement ratio on the axial capacity of the SRLAC column. When concrete strength, confinements, area of steel sections, or reinforcement bars ratio increased, the axial capacities increased.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2001년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.162-169
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• 2001

Tubular joints are usually reinforced using thicker can section or ring stiffeners to increase the load carrying capacity. In this paper, a numerical study has been performed for evaluation of axial strength for X-joints with internal ring stiffener, The finite element analysis software was used for nonlinear strength analysis. According to variation of ring geometries, the effect of ring stiffener for X-joints are investigated. Internal ring stiffener is found to be efficient improving ultimate strength of tubular joints. Relations of thickness of ring and axial strength are observed considering geometric parameters of ring stiffeners.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권2호
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• pp.173-180
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• 2014

세그먼트 설계시, 축력과 휨모멘트가 주로 고려되는 하중이다. 두개의 하중에서 축력이 모멘트 보다 상대적으로 매우 크기 때문에 전단면이 압축상태에 있으며, 이는 균열 폭을 줄이는 효과가 있다. 그러나 콘크리트 구조물의 사용성 검토에서 축력은 고려하지 않고 있기 때문에 설계는 사용성에 지배되고, 사용성을 만족시키기 위하여 소요 철근량을 증가시키게 된다. 본 논문에서는 축력이 세그먼트의 사용성에 미치는 영향을 시험과 단면해석을 통하여 분석하였다. 세그먼트에 대한 시험을 수행하였으며, 초기균열저항성능에 대하여 고찰하였다. 분석결과 사용성 분석에서 축력을 고려함으로서 더욱 합리적인 설계가 가능한 것을 확인할 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제14권1호
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• pp.89-93
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• 2008

보강판은 선박이나 해양구조물에서 폭넓게 사용되고 있는 기본적인 강도 부재이다. 이러한 보강판은 선박의 갑판부, 선측부, 선저부에 흔히 사용되고 있다. 보강판은 보강재가 어느 한 방향으로 또는 양방향으로 구성되어 있으며 후자에 대해서 보통 그릴리지라고 한다. 보강판의 좌굴 및 소성붕괴는 선각거더의 파손 원인이 되므로 좌굴 및 최종강도가 정확하게 규명할 필요가 있다. 본 연구에서는 범용유한요소해석코드인 ANSYS를 이용하여 좌굴 및 좌굴 후 거동에 대한 평가를 수행하고 보강재 치수변화, 수압의 영향을 고려하여 압축최종강도에 대해 해석 수행하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제43권2호
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• pp.201-219
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• 2022

This paper firstly proposed high performance composite columns for cold-region infrastructures using ultra-high performance concrete (UHPC) and ultra-high strength steel (UHSS) Q960E. Then, 24 square UHPC-filled UHSS tubes (UHSTCs) at low temperatures of -80, -60, -30, and 30℃ were performed under axial loads. The key influencing parameters on axial compression performance of UHSS were studied, i.e., temperature level and UHSS-tube wall thickness (t). In addition, mechanical properties of Q960E at low temperatures were also studied. Test results revealed low temperatures improved the yield/ultimate strength of Q960E. Axial compression tests on UHSTCs revealed that the dropping environmental temperature increased the compression strength and stiffness, but compromised the ductility of UHSTCs; increasing t significantly increased the strength, stiffness, and ductility of UHSTCs. This study developed numerical and theoretical models to reproduce axial compression performances of UHSTCs at low temperatures. Validations against 24 tests proved that both two methods provided reasonable simulations on axial compression performance of UHSTCs. Finally, simplified theoretical models (STMs) and modified prediction equations in AISC 360, ACI 318, and Eurocode 4 were developed to estimate the axial load capacity of UHSTCs at low temperatures.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 춘계 학술발표회
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• pp.1088-1093
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• 2010

The Smart bi-directional pile load test with variable end plate overcomes the shortcoming of the Osterberg cell test. It is possible that the ultimate bearing capacity of piles can be known by using two different end plates. The first step is to measure end bearing capacity with smaller end plate and the second step is similar to the conventional O-cell test. In this study, model test was performed to evaluate the smart bi-directional pile load test in sand. Vertical displacement of the model pile were messured at the axial loading condition.

• Steel and Composite Structures
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• 제32권1호
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• pp.59-66
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• 2019

Hollow steel-reinforced concrete-filled GFRP tubular member is a new kind of composite members. Firstly set the mold in the GFRP tube (non-bearing component), then set the longitudinal reinforcements with stirrups (steel reinforcement cage) between the GFRP tube and the mold, and filled the concrete between them. Through the axial compression test of the hollow steel-reinforced concrete-filled GFRP tubular member, the working mechanism and failure modes of composite members were obtained. Based on the experiment, when the load reached the ranges of $55-70%P_u$ ($P_u-ultimate$ load), white cracks appeared on the surface of the GFRP tubes of specimens. At that time, the confinement effects of the GFRP tubes on core concrete were obvious. Keep loading, the ranges of white cracks were expanding, and the confinement effects increased proportionally. In addition, the damages of specimens, which were accompanied with great noise, were marked by fiber breaking and resin cracking on the surface of GFRP tubes, also accompanied with concrete crushing. The bearing capacity of the axially compressed components increased with the increase of reinforcement ratio, and decreased with the increase of hollow ratio. When the reinforcement ratio was increased from 0 to 4.30%, the bearing capacity was increased by about 23%. When the diameter of hollow part was decreased from 55mm to 0, the bearing capacity was increased by about 32%.

• 국제초고층학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.335-344
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• 2021

In structural engineering practice, understanding the performance of composite columns under extreme loading conditions such as high-rise bulding, long span and heavy loads is essential to accuratly predicting of material responses under severe loads such as fires or earthquakes. Hitherto, the combined effect of partial axial loads and subsequent elevated temperatures on the performance of hollow steel column filled fly ash concrete have not been widely investigated. Comprehensive test was carried out to investigate the effect of elevated temperatures on partial axially loaded square hollow steel column filled fly ash concrete as reported in this paper. Four batches of hollow steel column filled fly ash concrete ( 30 percent replacement of fly ash), (HySC) and normal concrete (CFHS) were subjected to four different load levels, n_f of 20%, 30%, 40% and 50% based on ultimate column strength. Subsequently, all batches of the partially damage composite columns were exposed to transient elevated temperature up to 250℃, 450℃ and 650℃ for one hour. The overall stress - strain relationship for both types of composited columns with different concrete fillers were presented for each different partial load levels and elevated temperature exposure. Results show that CFHS column has better performance than HySC at ambient temperature with 1.03 relative difference. However, the residual ultimate compressive strength of HySC subjected to partial axial load and elevated temperature exposure present an improvement compared to CFHS column with percentage difference in range 1.9% to 18.3%. Most of HySC and CFHS column specimens failed due to local buckling at the top and middle section of the column caused by concrete crushing. The columns failed due to global buckling after prolong compression load. After the compression load was lengthened, the columns were found to fail due to global buckling except for HySC02.

• 한국항해항만학회지
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• 제31권3호
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• pp.271-279
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• 2007

선체구조는 기본적으로 판부재의 조합으로 이루어져 있으며, 이러한 판부재의 하중분담 능력 혹은 최종강도 평가는 선체구조의 합리적인 설계 및 구조의 안정성 평가에 있어서는 아주 중요하다. 또한, 선체구조를 구성하고 있는 구조요소들은 작용외력에 대하여 개별적으로 작용하지 않으며 전체적으로 연속거동을 하게 된다. 실제 선박에서의 붕괴형태 중 한가지는 종방향 굽휨에 의해서 갑판 혹은 선저부에 좌굴 및 소성붕괴이다. 그래서, 합리적인 설계에서는 이러한 급작스런 붕괴형태를 방지하기 위하여 좌굴 및 소성붕괴 거동을 파악하는 것이 아주 중요하며, 실제 선박에서는 갑판부와 선저부에서는 하중분담 능력을 증가시키기 위하여 여러개의 종보강재를 가진 보강판 구조의 설계를 하게 된다. 본 연구에서는 선체 판넬구조의 모델링 방법에 따른 최종강도 거동의 차이를 분석하여, 합리적인 모델링영역을 규명하고자 한다. 사용된 해석 모델은 실제 상선의 이중저구조에서 사용되는 판넬에서 채택하였으며 유한요소해석 모델링 시 3가지 단면형상에 대해 각각 6가지 서로 다른 해석모델을 적용하였으며, 이때 보강재의 단면형상을 변화하였다. 본 연구의 목적은 압축하중이 작용하는 선체 보강판구조에서 해석영역에 대한 좌굴 및 최종강도 거동의 특성을 분석하였다.

• 콘크리트학회지
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• 제7권3호
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• pp.199-210
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• 1995

충전형 강관콘크리트 구조는 강관과 콘크리트 두 재료의 이질적인 재료특성을 상호 보완적으로 발휘하여 구조적 성능향상을 꾀한 것으로서 제구조 특성상 우수한 구조형식이라 할 수 있다. 강관으로 구속된 콘크리트가 중심축력을 받게 되면 내부의 콘크리트는 압괴에 의한 체적 팽창을 외부의 강관에 의해 구속 받게 되므로 3축 압축응력 상태로 되어 압축강도가 증대된다. 또한 콘크리트의 압괴에 의한 탈락 현상이 방지되므로서 단면의 결손이 없어져 내력 저하가 작아진다는 잇점을 가진다. 따라서 본 연구에서는 원형강관으로 구속된 내부 콘크리트의 구조적 거동 특성을 규명하기 위한 것으로서 폭두께비와 충전 콘크리트의 강도를 주요 변수로 하여 일련의 실험을 통하여 강관으로 구속(3축 응력)된 콘크리트의 구조적 거동 특성을 고찰하였다. 일련의 실험을 통하여 얻어진 결론을 요약하면 다음과 같다. (1)강관에 의한 콘크리트의 구속효과는 강관의 폭두께비와 충전 콘크리트의 강도가 낮을수록 현저하며, 원형강관으로 구속된 내부 콘크리트는 최대내력시의 변형능력에 있어서 횡방향 구속이 없는 콘크리트보다 4~7배 정도까지 증대시켜 연성효과를 높일 수 있을 것으로 기대된다. (2)콘크리트의 구속계수를 이용하여 강관으로 구속된 내부 콘크리트의 강도와 콘트리트 충전강관 기둥의 최대내력을 산정할 수 있는 식을 제시하였다.