• Steel and Composite Structures
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• 제15권5호
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• pp.507-518
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• 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
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• 제16권5호통권72호
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• pp.641-652
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• 2004

철골 기둥-보 강축 접합부에 대한 연구는 그 동안 국내외에서 오랜 기간 연구가 진행되어 내진성능 및 접합부의 강도를 개선시킬 수 있는 많은 접합 형식이 개발되어 사용 중에 있으나, 약축 접합 형식에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 또한 현재 국내에서는 시공성을 고려하여 기존의 브라켓형식 용접 접합부를 선호하고 있으나, 용접량이 많아 취성적인 거동이 우려되며 과대 설계된 경향이 있다. 본 연구의 실험 결과에서 기존 브라켓 형식 용접접합은 용접량이 과도한 것으로 나타났으며, 기둥 웨브와 보의 웨브의 용접은 불필요한 것으로 판단된다. 그리고 본 연구에서 제안한 새로운 기둥-보 약축 접합형식들에 대한 실험 결과에서 기존 브라켓형식 용접접합보다 우수한 내력 및 연성을 보유하여 구조적으로 안전함을 확인할 수 있었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제27권3호
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• pp.337-353
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• 2018

In previous weak-axis moment connection tests, brittle fracture always initiated near the edge of the beam flange groove weld due to force flow towards the stiffer column flanges, which is the opposite pattern as strong-axis moment connections. As part of the China NSFC (51278061) study, this paper tested two full-scale novel weak-axis reduced beam section moment connections, including one exterior frame connection specimen SJ-1 under beam end monotonic loading and one interior frame joint specimen SJ-2 under column top cyclic loading. Test results showed that these two specimens were able to satisfy the demands of FEMA-267 (1995) or ANSI/AISC 341-10 (2010) without experiencing brittle fracture. A parametric analysis using the finite element software ABAQUS was carried out to better understand the cyclic performance of the novel weak-axis reduced beam section moment connections, and the influence of the distance between skin plate and reduced beam section, a, the length of the reduced beam section, b, and the cutting depth of the reduced beam section, c, on the cyclic performance was analyzed. It was found that increasing three parametric values reasonably is beneficial to forming beam plastic hinges, and increasing the parameter a is conducive to reducing stress concentration of beam flange groove welds while increasing the parameters b and c can only reduce the peak stress of beam flange groove welds. The rules recommended by FEMA350 (2000) are suitable for designing the proposed weak-axis RBS moment connection, and a proven calculation formulation is given to determine the thickness of skin plate, the key components in the proposed weak-axis connections. Based on the experimental and numerical results, a design procedure for the proposed weak-axis RBS moment connections was developed.

• Earthquakes and Structures
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• 제8권5호
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• pp.1039-1054
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• 2015

The purpose of this study was to evaluate the seismic performance of weak-axis column-tree type connections used in steel moment frames. These connections are composed of a shop-welded and fieldbolted steel structure and can improve welding quality. On this basis, column-tree type connections are widely used in steel moment resisting frames in Korea and Japan. In this study, splices designed with a semirigid concept regarding the seismic performance of column-tree connections were experimentally evaluated. The structures can absorb energy in an inelastic state rather than the elastic state of the structures by the capacity design method. For this reason, the plastic hinge might be located at the splice connection at the weak-axis column-tree connection by reducing the splice plate thickness. The main variable was the distance from the edge of the column flange to the beam splice. CTY series specimens having column-tree connections with splice length of 600 mm and 900 mm were designed, respectively. For comparison with two specimens with the main variable, a base specimen with a weak-axis column-tree connection was fabricated and tested. The test results of three full-scale test specimens showed that the CTY series specimens successfully developed ductile behavior without brittle fracture until 5% story drift ratio. Although the base specimen reached a 5% story drift ratio, brittle fracture was detected at the backing bar near the beam-to-column connection. Comparing the energy dissipation capacity for each specimen, the CTY series specimens dissipated more energy than the base specimen.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권6호
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• pp.513-523
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• 2015

H형강 철골 모멘트 골조에서는 기둥의 강축 방향 용접 모멘트접합부를 활용하는 것이 구조적으로 가장 이상적이다. 하지만, 모멘트 골조가 직교하는 경우, 기둥의 약축 방향으로도 용접 모멘트접합부를 사용해야 한다. 국내에서는 특히 강축 및 약축 방향 모두를 용접 모멘트접합부를 자주 사용하는 관행이 있다. 대표적인 연성내진상세인 RBS(reduced beam section, 보단면감소)접합부의 경우 국내외적으로 강축접합 위주로 실험연구가 진행되어 약축 RBS 용접모멘트접합부에 대한 실험자료가 매우 희소하다. 본 연구에서는 RBS를 도입한 약축 용접 모멘트접합부의 내진성능을 실험적으로 고찰하였다. Gilton-Uang (2002)의 선행연구를 참고하여 보 플랜지는 연속판과 맞댐용접하고 웨브는 전단이음판과 C-형 필릿용접부로 설계하여 실험을 수행하였다. 보에 사용된 강재가 내진용 강재가 아닌 일반 SS400 강재임에도 불구하고 3% 이상의 소성회전각을 발휘하였다. 제한된 결과이긴 하지만, 전단이음판과 보 웨브 사이의 C-형 필릿용접부 설계에서 보 웨브에 작용하는 휨모멘트와 전단력의 편심의 영향을 구체적으로 고찰할 필요가 있는 것으로 판단된다. 본 실험결과를 토대로 전단이음판 부근의 보 웨브 파단을 방지할 수 있는 C-형 필릿용접 형상 및 설계방안을 제안하였다. 보 플랜지와 연속판의 완전용입 용접부는 맞댄이음(butt joint) 형식이 되어 국부좌굴에 취약하고 이로 인해 피로파괴가 발생하는 경향이 있으므로 용접작업에 지장이 없는 범위에서 용접접근공(스켈럽)의 크기를 최소화할 필요가 있다. RBS형상, 스틱아웃, 트림, 연속판 두께 증가 등과 같이 이미 검증된 약축 모멘트 용접접합부의 내진상세들은 따르는 것이 바람직하다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 1997년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.111-118
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• 1997

Generally, H-section is used for columns and beams in the middle and low building steel structure, But it has a axis and a weak axis. Thus if H-section is used for columns, the structure needs reinforcement on the weak axis. Therefore recently, square hollow section(S.H.S) is used for columns because it is able to cover the vulnerability of H-section. Structural analysis is usually executed under the assumption that connections are either ideally pinned joint or fully joint. Actually all connections are semi-rigid which possess a rotational stiffness. Therefore it can be designed economically as using the property of connections which has a rotational stiffness. This paper presents a prediction model curve which is fitted with Kishi-Chen Power Model about the behavior of connection between H-beam and S.H.S column in the previous experimental paper. It also suggests the new analysis algorithm considering the non-linear of semi-rigid connection and the geometrical non-linear under the effect of axial force.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권1호통권68호
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• pp.169-180
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• 2004

강구조 기둥-보 접합부에 대한 연구는 그동안 국내외에서 오랜 기간 연구가 진행되어 내진성능 및 집합부의 강도를 개선시킬 수 있는 많은 접합 디테일이 개발되어 사용 중에 있으나, 현재 국내에서는 시공성을 고려하여 기존의 브라켓 형식의 접합부를 선호하고 있다. 본 연구에서는 약축 접합부의 연성적인 거동을 확보하면서 시공이 편리한 기둥-보 접합부를 실험과 이론해석을 통해 개발함으로써 철골구조시스템이 중저층 건물에도 사용할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. 또한 약축에 대한 기둥-보 접합부의 구조설계 및 시공에 필요한 기초 자료를 제시하고자 한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권2호
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• pp.169-180
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• 2017

본 연구에서는 국내 소규모 철골조 건축물에서 실제 시공된 보-기둥 약축 접합부에 대한 현황조사를 바탕으로 시공성을 향상시킨 약축접합부 상세를 제안하였으며, 제안된 약축접합부에 대한 반복가력 실험을 통해 접합부 내진성능을 평가하였다. 실험변수는 보-기둥 접합부에 사용된 볼트의 개수이다. 실험결과, 본 연구에서 제안하고 있는 보-기둥 약축 접합부의 거동은 수평 스티프너에 연결되는 고력볼트의 개수의 의해 결정되는 것으로 나타났다. 접합부에 4개 이상의 볼트접합이 사용될 경우 현행 기준에서 요구하는 부분 강접합 요구조건을 만족시키는 것으로 나타났다. 모든 실험체는 플랜지 연결플레이트의 연단쪽 보 플랜지 볼트 구멍 주위에서 국부적인 지압파괴와 파단 등이 발생하였다. 하지만, 웨브 높이와 플랜지 폭이 작은 기둥을 사용할 경우, 접합부에 사용되는 고력볼트의 개수가 제한적으로 사용되어야 할 것으로 판단되므로 향후 이 부분에 대한 추가적인 연구가 필요하다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제38권6호
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• pp.825-847
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• 2011

This paper investigates the design using wind-moment method for semi-rigid un-braced steel frames bending on weak axis. A limiting sway method has been proposed to reduce the frame sway. Allowance for steel section optimization between moment of inertia on minor axis column and major axis beam was used in conjunction with slope-deflection analysis to derive equations for optimum design in the proposed method. A series of un-braced steel frames comprised of two, four, and six bays ranging in height of two and four storey were studied on minor axis framing. The frames were designed for minimum gravity load in conjunction with maximum wind load and vice-versa. The accuracy of the design equation was found to be in good agreement with linear elastic computer analysis up to second order analysis. The study concluded that the adoption of wind-moment method and the proposed limiting sway method for semi-rigid steel frame bending on weak axis should be restricted to low-rise frames not more than four storey.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.483-491
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• 2008

1994년 노스리지 지진 이후, 철골모멘트골조 강축방향 접합부의 내진성능 평가에 관한 연구가 국내 외에서 활발하게 진행되어온 반면, 국내 철골모멘트골조 내진설계 및 시공의 실무에 관행적으로 적용되고 있는 철골모멘트골조 약축방향 접합부의 내진성능 평가 연구가 국내는 물론 국외에서도 그 사례를 찾아보기 힘든 상황이다. 따라서 본 연구에서는 국내에서 내진성능 확보 여부가 확인되지 않은 상태에서 내진설계 실무에서 가장 많이 사용되고 있는 브라켓 형식 및 WUF-B 형식의 접합상세를 갖는 철골모멘트골조 약축접합부의 실물대(Full scale) 실험체를 제작 및 실험하여 이와 같은 형상의 접합부에 대한 내진성능을 평가하여 향후 이와 같은 형상을 갖는 철골모멘트골조 약축접합부의 설계를 위한 기초자료를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, 현장조사 및 설계도서등의 기존 자료를 통해 총 2개의 실험체를 제작하여 내진성능을 평가 실험연구를 수행하였다. 실험결과로부터 최대내력 비교, 하중-변위 이력 및 응력도 등에 대한 거동을 비교 분석 하였다. 실험결과 층간변위각 5%의 BR-W 실험체가 층간변위각 4%를 갖는 WUF-B 실험체에 비해 우수한 구조적 거동을 보여주었으며, 설계 내력을 상회하는 내력을 보유하고 있는 것을 알 수 있었다. 또한 브라켓 형식의 실험체는 최대내력 도달 이후 완만한 강도 저하를 나타내었으나, WUF-B 형식의 실험체는 최대내력 도달 이후 급격한 하중 저하를 나타내며 취성적인 거동을 보였다.