ACT II 기둥 합성반강접 골조의 탄소성해석에 관한 연구

김요숙(Kim Yo-Suk),김도범(Kim Do-Bum),김선희(Kim Sun-Hee),염경수(Yem Kung-Su),최성모(Choi Sung-Mo) 대한건축학회 2011 대한건축학회 학술발표대회 논문집 - 계획계/구조계 Vol.31 No.2(구조계)

New shape Welded Built-up Square Column, so-called ACT(Advanced Construction Technology) II, was developed for the practical implementation using a combination of eight bent single-members. To evaluate the beam-to-column connection performance, the ACT II column-to-beam test specimen was built and tested under the cyclic loading program according to KBC 2009. The hysteresis curve of the test results demonstrated as a partially restraint composite connection(PRCC). Therefore, the moment-rotation relationship based on test results was proposed in this study using three-parameter power model. The elasto-plastic frame analysis was performed with the sectional properties of members and the characteristics of beam-to-column connections. Finally, analytical results by the PHINGE program and experimental results will be compared to verify this method.

SM570TMC 강재의 압축재 특성에 관한 연구

임성우,김요숙,장인화,Im, Sung Woo,Kim, Yo Suk,Chang, In Hwa 한국강구조학회 2005 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.17 No.3

There is a great need for high-strength steel especially for the high-rise steel building structure. High-strength steels, however, may have mechanical properties that are significantly different from those of the conventional steels. The application of high-strength steels to building structures should be reviewed as to whether the inelastic behavior equivalent to that of conventional steels can be attained or not. In this study, SM570TMC steel was tested to evaluate buckling strength under axial compressive force. The comparison tests for local buckling strength evaluation of box-type and H-shaped welded columns were performed with variable width-thickness ratios. As for the experimental check, the maximum strength of stub column was determined by local buckling as far as the limit of width-to-thickness ratio was satisfied with current design codes. Also, the strength of the stub column did not decrease suddenly by local buckling before maximum strength even when the ratio is not satisfied. The buckling strength of SM570TMC steel was higher than both ASD (Allowable Stress Design) and LRFD (Load and Resistance Factor Design) specifications. 건축물이 고층이 될 수록 고강도 강재의 사용요구가 증대된다. 그러나 고강도 강재는 일반 강재와는 전혀 다른 기계적 특성을 갖고 있다. 고강도 강재를 건축구조물에 적용하기 위해서는 비탄성 영역에서의 거동이 일반 강재와 동등한가를 확인해야 한다. 본 연구에서는 SM570TMC 강재로 제작된 박스형 및 H형 단면을 갖는 기둥의 국부좌굴강도를 평가하기 위해서 중심압축실험을 세장비를 변수로 수행하였다. 단주압축 실험결과 판폭두께비의 제한치를 만족하는 기둥부재의 최대내력은 국부좌굴에 의해 결정되며, 판폭두께비를 만족시키지 못하는 경우에는 최대내력에 도달하기 전에 국부좌굴이 발생되었으나 급격한 내력저하는 발생되지 않았다. 장주압축 실험결과 SM570TMC 강재는 허용응력도 설계법과 한계상태 설계법에서 정하고 있는 설계기준을 만족하였다.

3차원 강뼈대구조의 비선형 해석

김승억,김요숙,최세휴,김성모,최준호,Kim, Seung Eock,Kim, Yo Suk,Choi, Se Hyu,Kim, Sung Mo,Choi, Joon Ho 한국강구조학회 1999 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.11 No.4

본 논문에서는 3차원 강뼈대구조물의 비선형 해석 기법을 개발하였다. 본 해석은 재료적 비선형과 기하학적 비선형을 고려하였다. 재료적 비선형으로 휨에 의한 점진적인 소성화를 고려하였다. 기하학적 비선형으로 $P-{\delta}$와 $P-{\Delta}$ 효과를 고려하였다. 절점에서의 재료적 비선형성은 여러개의 화이버로 구성되어 있는 P-M 힌지 개념을 사용함으로써 고려하였다. 기하학적 비선형성은 안정함수 (Stability function)를 사용하여 고려하였다. 단 전단과 비틀림에 의해 발생하는 비선형형은 고려하지 않았다. 수치해석법으로는 수정변위증가법을 사용하였다. 본 연구에서 제안된 해석방법으로 예측된 하중-변위가 다른 해석기법의 결과들과 잘 일치하였다. In this paper a nonlinear analysis of three-dimensional steel frames is developed. This analysis accounts for material and geometric nonlinearities. The material nonlinearity includes gradual yielding associated with flexural behaviors. The geometric nonlinearity includes the second-order effects associated with $P-{\delta}\;and\;P-{\Delta}$ effects. The material nonlinearity at the node is considered using the concept of P-M hinge consisting of many fibers. The geometric nonlinearity is considered by the use of stability function. The nonlinearity caused by shear and torsional interaction effects is neglected. The modified incremental displacement method is used as the solution technique. The load-displacements predicted by the proposed analysis compare well with those given by other approaches.

SM570TMC 강재의 재료특성에 관한 연구

임성우,김요숙,장인화,Im, Sung Woo,Kim, Yo Suk,Chang, In Hwa 한국강구조학회 2005 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.17 No.3

건축물이 고층이 될 수록 고강도 강재의 사용요구가 증대된다. 그러나 고강도 강재는 일반 강재와는 전혀 다른 기계적 특성을 갖고 있다. 고강도 강재를 건축구조물에 적용하기 위해서는 비탄성 영역에서의 거동이 일반 강재와 동등한가를 확인해야 한다. 본 연구에서는 최근 국내에서 개발된 SM570TMC 강재를 건축구조용으로 사용하기 위해서 기계적 성질 및 용접부 특성을 평가하였다. 연속항복현상을 보이는 SM570TMC 강재는 판두께가 증대되어도 강도저감이 발생되지 않았으며, 최소 항복강도가 440MPa로 나타났다. 또한 판두께 방향으로 균일한 경도분포를 보였다. -5oC에서의 Charpy 충격값도 충분한 인성을 보였다. 용접성과 관련있는 탄소당량은 기존 건축구조용 강재보다 훨씬 낮았으며, 용접부 특성도 우수하였다. There is increasing need for high-strength steel especially for the high-rise steel building structure. High- strength steels, however, may have mechanical properties that are significantly different from those of the conventional steels.The application of high-strength steels to building structures should be reviewed as to whether inelastic behavior equivalent to that of conventional steels can be attained or not. In this study, SM570TMC steel, which was developed recently in Korea, was tested to evaluate mechanical properties and welding characteristics for use as a structural steel. Yield phenomenon of SM570TMC steel, which is continuous yielding, is quite different from that of conventional steel. The distributions of yield strength of SM570TMC steel were uniform regardless of thickness, while the minimum yield strength was 440MPa. Also, the flat distributions of hardness in z-direction were found to comprise one of the important properties. Results of the charpy impact tests at -5oC revealed toughness values of SM570TMC steel, which were higher than those of equivalent as rolled steel. Carbon equivalent(Ceq) values of SM570TMC steel, which were related to welding performance, were lower than those of equivalent as rolled steel.

이형 하부다이아프램으로 보강된 각형 CFT 기둥-보 접합부의 내진성능에 관한 연구

최성모,윤여상,김요숙,김진호,Choi, Sung Mo,Yun, Yeo Sang,Kim, Yo Suk,Kim, Jin Ho 한국강구조학회 2003 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.15 No.5

콘크리트충전 강판(CFT)기둥과 H-형강 보 접합부의 기존 보강 방식은 상 하 동일 다이아프램 형태로 처리하는 것이 일반적이지만, 우리나라와 같은 중 약진지역에서는 하부플랜지에 인장 발생률이 적으므로 하부측을 단순화시켜 경제적인 접합부를 만들 수 있다. 우선적으로 본 논문에서는 단순인장실험을 실시하여 인장거동을 파악하고, 그 결과를 확장 적용하여 하부측 단순화의 타당성을 검증하였다. 본 실험에서는 상부에 복합십자형 다이아프램(Combined Diaphragm)을 하부에는 네 가지 형식 즉, 복합십자형, 무보강, 수평 T-bar, 수직 Plate를 다아아프램으로 제작한 실대크기의 실험체를 ANSI/AISC SSPEC-2002 가력 프로그램(AISC,2002)에 따라 반복가력실험을 하였다. 하부다이아프램에 사용된 수평 T-bar와 수직 Flat bar의 스터드 볼트는 횡력에 의해 하부다이아프램에 인장력이 가해질 때 보 플랜지의 인장력을 내부 콘크리트에 전달하기 위함이다. 각각의 실험체는 하부 인장시 내력의 차이가 조금 있었으나 모든 실험체가 AISC에서 규정하고 있는 합성보통모멘트 골조인(AISC,2002) 0.01rad의 비탄성회전 능력을 발휘하였다. 하부 접합부의 거동을 분석한 결과, 단순화된 하부다이아프램은 내력과 강성뿐만 아니라 소성 변형 능력이 우수하며 현장에 사용하기에 충분한 내진성능을 나타냄을 입증하였다. Most beam-to-column connections are symmetrically reinforced because of the reverse action caused by earthquakes. However, in weak-earthquake regions like Korea, asymmetrically reinforced connections could be used. In particular, the connections between concrete-filled tube (CFT) column and H-shape beam could be applied using a simplified lower diaphragm. The tensile capacity or Combined Cross Diaphragm for upper reinforcing was tested using a simple tension test. Four types for lower reinforcing combined Cross, none, horizontal T-bar, and vertical plate were tested using the ANSI/AISC SSPEC 2002 loading program. Horizontal T-bar and stud bolts in vertical flat, bar transmit tensile stress from the beam's bottom flange to filled concrete. All test specimens satisfied 0.01 radian inelastic rotational requirement in ordinary moment frame of AISC seismic provision. According to the results of the parametric studies simplified lower diaphragms demonstrated outstanding strength, stiffness, and plastic deformation capacity which could lead to more sufficient seismic performance in the field.

한계상태방정식에 따른 평면응력요소의 신뢰성해석

박석재,최외호,김요숙,신영수,Park, Seok Jae,Choi, Wae Ho,Kim, Yo Suk,Shin, Yeong-Soo 한국강구조학회 2001 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.13 No.5

구조해석에 사용되는 확률변수들의 통계적 특성들을 고려하기 위해 기존의 접근방법은 경험에 근거한 안전계수를 사용하여 구조물의 안전성을 평가하여왔다. 또한 실제 구조물들은 하중 재료적 특성 및 부재 치수들의 불확실량을 포함한 형태로 해석되어져 왔다. 그러나 구조 해석을 정확히 하기 위해서는 불확실량이 체계적으로 고려되어야 한다. 기존의 구조 설계 개념에 의한 방법으로는 구조물의 안전성을 정확히 파악할 수 없기 때문에 최근에는 확률이론에 근거한 신뢰성이론을 적용하여 구조물의 안전성을 판단하는 시도가 이루어지고 있다. 따라서 본 연구에서는 기존의 유한요소방법에 확률이론을 도입한 확률 유한요소법을 개발하였다. 이 연구에서는 3개의 한계상태방정식 즉 Von-Mises, Tresca, Mohr-Coulomb의 파괴조건 식들을 이용하여 개선된 1계2차모멘트방법에 의해 평면응력 구조물의 신뢰성을 평가하였다. 본 연구 결과의 검증은 Von-Mises의 항복기준으로 Monte Carlo Simulation 방법을 사용하였으며, 본 연구 결과의 파괴확률과는 1.2% 차이가 있었다. 본 연구의 장점은 Monte Carlo Simulation 방법에서 사용된 16만번의 반복계산을 PFEM은 3번으로 줄여 해석시간이 대단히 짧아진 것과 설계변수가 파괴확률에 미치는 영향을 알 수 있다는 것이다. 셀계변수가 파괴확률에 미치는 영향을 분석해 본 결과 가장 민감한 변수는 부재두께와 하중순이었다. In order to consider statistical properties of probability variables used in the structural analysis the conventional approach using the safety factor based on past experience usually estimated the safety of a structure Also the real structures could only be analyzed with the error in estimation of loads material characters and the dimensions of the members. But the errors should be considered systematically in the structural analysis Safety of structure could not precisely be appraised by the traditional structural design concept Recently new aproach based on the probability concept has been applied to the assessment of structural safety using the reliability concept Thus the computer program by the Probabilitstic FEM is developed by incorporating the probabilistic concept into the conventional FEM method. This paper estimated for the reliability of a plane stress structure by Advanced First-Order Second Moment method using von Mises, Tresca and Mohr-Coulomb failure criterions. Verification of the reliability index and failure probability of attained by the Monte Carlo Simulation method with the von Mises criterion were same as PFEM, but the Monte Carlo Simulation were very time-consuming. The variance of member thickness and load could influence the reliability and failure probability most sensitively among the design variables from the results of the parameter analysis. The proper failure criterion according to characteristic of materials must be used for safe design.

단순 증가하중을 받는 보-기둥 접합부의 신뢰성해석에 관한 연구

신수미(Shin Su-Mi),김요숙(Kim Yo-Suk),박성수(Park Sung-Soo) 대한건축학회 2003 大韓建築學會論文集 : 構造系 Vol.19 No.7

This paper measures characteristics of behavior and changes of mechanical properties, in case that loading conditions are pressed in connection of a beam-to-column, and according to the basics of theoretical consideration, this paper presents a limit state formular in connection parts. A new analytical technique, which can carry out a probabilistic reliability analysis of the connection parts in beam-columns, is presented by a devised limit-state formular of this paper, and the present method shows good agreement with Monte carlo method. Using a reliability index β and a probability of failure Pf , which are obtained by the proved program, this thesis shows relations between a curve of moment-rotatioal angle and a reliability index at each type of connection parts as 3-dimentional curves, and it follows as a consequence that this paper presents a margin of safety and a degree of reinforcement and describe mutual relations of each connection part.

보-기둥 앵글 접합부의 수정된 AFOSM 해석에 관한 연구

신수미(Shin Su-Mi),김요숙(Kim Yo-Suk),박성수(Park Sung-Soo) 대한건축학회 2003 大韓建築學會論文集 : 構造系 Vol.19 No.8

Beam-to-column connections are involved in material and geometric uncertainties. In the deterministic structural analysis, it is difficult to estimate proper safety factor of structures because it could not consider theses uncertainties. Therefore, structural reliability analysis is more reasonable method because means and standard deviations of design parameters as these uncertainties are measured by introduction of safety factor of structures. In this study, three-parameter power model proposed by Richard is used for defining the moment-rotation relationship ofangle-type connections. For structural reliability analysis, probability distribution functions of three parameters treated as randomvariables are assumed to be normal distribution. Three parameters are ultimate moment Mu, initial rotational stiffness Rki andshape parameter n. The reliability indices and probabilities of failure at a certain M-θ point are calculated by AdvancedFirst-Order Second-Moment method. the accuracy of the present method is verified by Monte Carlo Simulation, which is one ofaccurate methods to obtain failure probability.

복합십자형으로 보강한 콘크리트충전 각형기둥-보 접합부의 내진성능에 관한 실험적 연구

최성모(Choi Sung-Mo),윤여상(Yun Yeo-Sang),김요숙(Kim Yo-Suk),김진호(Kim Jin-Ho) 대한건축학회 2004 大韓建築學會論文集 : 構造系 Vol.20 No.1

The combined cross connection is one of the details developed for the connection & support of square CFT column and steel beam and is suggested to be used for the structure of asymmetric span ratio. The structural and functional characteristic of this connection lies in the penetration of the beam flange at the side of strong axis (long span side) through the column for the smooth flow of stress in long span beam. The purpose of this study is to analyze the dynamic behavioral characteristics & stress flow of the CFT column-to-beam structure adopting combined cross connection and to evaluate the resistance to shock associated with the connection part. Four T-type CFT column-to-beam specimens using combined cross diaphragm along with interior & through diaphragms, the existing CFT column-to-beam connections, were made for repeated load test guided by the load program of ANSI/AISC SSPEC 2002. The result showed that the proposed connection part is more efficient than existing ones in terms of strength, stress flow & energy absorption and has the resistance against seismic performance required in the region of light/moderate earthquakes.

통합적 노후화를 고려한 공동주택 기계설비 성능평가모델 개발에 관한 연구

강소연(So-Yeon Kang),이진영(Jin-Young Lee),김요숙(Yo-Suk Kim),최종문(Jong-Mun Choi),성재훈(Jae-Hun Seong),장원복(Won-Bok Jang) 대한설비공학회 2004 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2004 No.-