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일축 압축력을 받는 콘크리트충전 각형강관 단주의 구조적 거동
유영찬(Yeong-Chan Yoo) 한국산학기술학회 2021 한국산학기술학회논문지 Vol.22 No.2
각형강관 기둥에 콘크리트를 충전하여 사용하는 콘크리트충전 강관구조가 구조부재로 사용되면 기둥 부재의 내력과 변형 능력이 증가되어 높은 효율성을 가진 구조물 구현이 가능해 진다. 콘크리트충전 강관구조에 대한 국내의 설계기준은 대한건축학회에서 2005년에 제정한 후, 2009년과 2016년에 각각 개정되었다. 연구 목적은 콘크리트충전 각형강관 단주를 대상으로 일축 압축실험을 실시하여 압축내력 및 변형능력에 주는 영향을 파악하고, 국내의 건축구조기준의 기준식을 검증하여 차후 수정 및 보완에 필요한 자료를 제공하는데 있다. 실험에서 강관은 냉간가공으로 제작된 각형강관을 사용하였고, 시험체는 강관의 폭두께비를 변수로 총 26개를 제작하여 중심 압축실험을 실시하였다. 실험결과 콘크리트충전 각형강관 단주의 압축내력과 변위관계 및 파괴모드를 얻었고, 실험결과를 분석하여 콘크리트의 충전효과와 폭두께비의 영향을 파악하였다. 충전된 콘크리트의 압축내력은 일축응력 상태보다 9%정도 증가하였는데, 이것은 차후 건축구조기준에 반영할 필요가 있다. 실험결과를 건축구조기준과 비교한 결과, 냉간가공된 각형강관의 경우 건축구조기준의 콤팩트단면 한계폭두께비 2.26은 다소 과대 평가하고 있기 때문에 수정이 필요하며, 보수적으로 보완한 계수 1.35로 제한하여 보다 더 안정적인 설계식을 제안하였다. Concrete-filled steel tubular columns can improve the strength and deformation capacity of structures, thereby enabling the development of efficient structures. The Korean design standard (KDS41) regarding concrete-filled steel tubular structures, established by the architectural institute of Korea in 2005, was revised in 2009 and 2016. The objective was to understand the compressive strengths and deformation capacity of stub columns for concrete-filled square steel tubes under uniaxial compression and validate the KDS41"s standard code for necessary corrections. Experiments were conducted on 26 specimens with parameters, such as the width-thickness ratio of cold-formed square tubes. The following values of the stub columns for concrete-filled square steel tubes were obtained: compressive strengths, relationship between the axial load and axial displacement, and failure modes. An analysis of these results enabled an understanding of the concrete-filled effect and the influence of the wide-thickness ratio. The compressive strengths of filled concrete saw a 9% increase compared to a state of uniaxial stress, which must be noted in a future edition of KDS41. After benchmarking the results regarding square steel tubes generated by cold forming to the guidelines provided by the KDS41, the KDS41"s value of 2.26 for the limiting width-to-thickness ratio for the compact section was found to be inflated. With a safety concern, this paper proposes a more conservative value of 1.35.
유영찬(Yeong Chan Yoo),안형준(Hyung Joon Aan),최창식(Chang Sik Choi),오영석(Young Suk Oh),이리형(Li Hyung Lee),문태섭(Tae Sup Moon) 한국강구조학회 1993 韓國鋼構造學會誌 Vol.5 No.2
A preflex beam is a type of concrete encased steel beam of which prestressing has been introduced in the lower flange concrete. To build up preflex beam, preflexion load are first applied to the steel beam, and secondly, while keeping the steel beam bent, the lower flange concrete is cast. Then, releasing the applied loads after the concrete hardened, the prestress is introduced into the concrete. This preflex beam has merits such as large flexural stiffness with smaller beam depth and low maintenance costs. Recently, in this merits, it has been demanded to apply the preflex beam to building structure of large span such as bowling center and gymnasium. In this paper, the strength and deformation characteristics of preflex beam are discussed through positive and negative bending experiments of preflex beam as a strength test.
외부다이아프램으로 보강한 콘크리트충전 각형강관 기둥-H형강보 접합부의 거동
유영찬,이승준,문태섭,Yoo, Yeong Chan,Lee, Seung Joon,Moon, Tae Sup 한국강구조학회 1997 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.9 No.2
본 연구는 콘크리트충전 각형강관을 이용한 기둥-보 접합부에 있어서 시공성과 충전성을 고려하여 외부다이아프램으로 보강한 콘크리트충전 각형강관 기둥-H형강보 접합부를 제시하고, 1차적으로 보의 인장플랜지와 충전 각형강관 기둥 접합부와의 인장거동을 실험적으로 관찰한 후, 내진설계 개념을 적용하여 수평 하중을 반복적으로 가할 경우의 접합부 실험을 실시하고 제시한 접합부의 내력 및 변형 특성을 파악한다. 실험결과로부터 항복선 이론을 적용하여 내력을 평가하고 접합부의 내력식을 제안하며, 향후 국내의 콘크리트충전 강관구조 규준 제정에 필요한 기초 자료를 제시하는데 그 목적이 있다. The objective of this study is to investigate the structural behavior of concrete-filled steel tubular column-H beam connections with exterior stiffeners. As a preliminary test, simple tensile test on the column to H-beam flange connections stiffened were conducted The paramaters of tensile test are the thickness(T=9, 12, 15m) and the width(W=50, 75, 100, 150mm) of exterior stiffeners. The simple tensile test were conducted to 7 kinds of specimens. Estimating the load, displacement, and strain from each kind, results of simple tensile test were compared with results of second test. On the basis of simple tensile test, test on the column to H-km connections stiffened with the sames under monotonic and cyclic load were conducted. Specimens of 5 for the second experiment were made. In analysis, comparing each strengthes and stiffnesses we estimated deformation capacity. Comparing and estimating each yielding strength ratios and maxium-strength ratios on the basis of yield line theory, new strength formula of beam-to-column connections was suggested.
유영찬,신영재,Yoo, Yeong Chan,Shin, Young Jae 한국강구조학회 2003 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.15 No.3
본 연구는 등분포 축하중과 자유단의 집중하중으로 구성된 조합하중을 받는 등단면 기둥을 대상으로 휨과 전단변형을 고려한 비선형 미분 방정식을 유도하고, 미분 변환을 적용한 수치해석을 실시하여 좌굴 하중을 구하고 좌굴 후 거동 해석을 수행하였다. 자유단의 여러가지 기울기에 따른 좌굴하중을 구하였으며, 미분 변환으로 얻어진 본 연구의 결과는 기존의 연구 결과와 양호한 대응을 나타냈다. 본 연구를 통하여 미분 변환법이 좌굴 후 거동 해석과 같은 비선형 미분방정식의 해법에 적용될 수 있음을 확인하였고, 향후 좀 더 복잡하고 다양한 문제에도 응용될 수 있을 것으로 기대된다. The governing equation of the post-buckling of shear-deformable uniform columns under a combined load consisting of a uniformly distributed axial load and a concentrated load at a free end was derived and the post-buckling analysis was investigated by using differential transformation. The loads were obtained for various end-slopes. The results obtained by the present method agree well with published results. In this paper, the differential transformation method was illustrated through its application to the non-linear differential equation of the post-buckling. It is expected that applications of the method to more challenging problems will are expected follow in future to ensue.
강판보강 콘크리트충전 각형강관 기둥-H형강보 접합부의 거동
유영찬,신경재,오영석,문태섭,Yoo, Yeong Chan,Shin, Kyung Jae,Oh, Young Suk,Moon, Tae Sup 한국강구조학회 1998 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.10 No.2
본 연구는 큰크리트충전 각형강관을 이용한 기둥-보 접합부에 있어서 시공성과 충전성을 고려하여 강판으로 보강한 콘크리트충전 각형강관 기둥-H형강보 접합부를 제시하고, 1차적으로 보의 인장플랜지와 충전 각형강관 기둥 접합부와의 인장거동을 실험적으로 관찰한 후, 내진설계 개념을 적용하여 수평 하중을 반복적으로 가할 경우의 접합부 실험을 실시하고 제시한 접합부의 내력 및 변형 특성을 파악한다. 실험결과로부터 항복선 이론을 적용하여 내력을 평가하고 접합부의 내력식을 제안하며, 향후 국내의 콘크리트충전 강관구조 규준 제정에 필요한 기초 자료를 제시하는데 그 목적이 있다. The objective of this study is to investigate the structural behavior of Concrete-Filled Steel Tubular Column-H Beam connections with plate stiffeners. The first, we made experiment on the Column to H-beam flange connections stiffened with simple tensile loading. The paramaters of tensile experiment are the area of each plates. The simple tensile experiment is conducted to 5 kinds of specimens. Eestimating the load, displacement, and strain from each kind, we compared them with results of second experiment. The second, we made experiment on the Column to H-beam connections stiffened with the sames under monotonic and cyclic load. we made specimens of 5 for the second experiment. In analysis, comparing each strengthes and stiffnesses we estimated deformation capacity. Comparing and estimating each yielding strength ratios and maxium-strength ratios on the basis of Yield line theory, we suggested new Strength Formula of Beam-to-Column Connections.