면내 압축력 및 면외 바닥하중을 받는 플랫 플레이트 슬래브

박홍근,Park, Hong-Gun 한국콘크리트학회 1999 콘크리트학회지 Vol.11 No.1

면외 바닥하중과 토압과 수압에 의한 면내 압축력을 받는, 깊은 지하구조에 사용되는 플랫플레이트 슬래브에 대한 수치해석연구를 실시하였다. 비선형 유한요서해석을 위하여 재료와 기하학적 비선형효과를 고려한 수치해석프로그램을 개발하였으며, 이 수치해석방법은 4 변이 단순지지된 플레이트에 대한 실험결과와 비교에 의하여 검증되었다. 해석모델로서 국내 콘크리트계산규준의 직접설계법에 의하여 설계된 플랫플레이트 슬래브가 사용되었다. 하중조합과 하중순서에 대한 연구를 통하여 플랫플레이트 슬래브의 강도를 지배하는 하중조건을 연구하였으며, 이 지배하중을 받는 슬래브에 대한 변수연구를 통하여 철근비, 형상비, 콘크리트강도, 세장비에 따를 슬래브의 강도변화를 연구하였다. 이 연구결과를 바탕으로 바닥하중증대법을 제시하였다. This paper presents a numerical study on the flat plates in deep basements, subjected to out-of-plane floor load and in-plane compressive load due to soil and hydraulic lateral pressure. For nonlinear finite element analysis, a computer program addressing material and geometric nonlinearities is developed. The validity of the numerical model is established by comparison with existing experiments performed on plates simply supported on four edges. The flat plates to be studied are designed according to the Direct Design Method in Korean Building Code for Structural Concrete. Through numerical study on the effects of different load combinations and loading sequence, the load condition that governs the strength of the flat plates is determined. For the plates under the governing load condition, parametric studies are performed to investigate variations of the strength with reinforcement ratio, aspect ratio, concrete strength, and slenderness ratio. Based on the numerical results, the floor load magnification factor is proposed.

대형기둥 적용을 위한 철근콘크리트기둥-강재보 접합부의 내진성능

박홍근,이호준,김창수,황현종,Park, Hong Gun,Lee, Ho Jun,Kim, Chang Soo,Hwang, Hyeon Jong 한국강구조학회 2016 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.28 No.4

대형기둥의 제작성과 시공성을 고려한 철근콘크리트기둥-강재보 접합부의 상세를 제안하였으며, 이를 적용한 접합부의 내진성능을 연구하였다. 접합부의 보강을 위하여, 교차보, 스터드, U형 타이 등의 상세를 고려하였다. 내진성능의 평가를 위해, 2/3 스케일의 대형내부접합부에 대하여 반복가력실험을 수행하였다. 실험체들은 층간변위비 4.0%를 넘는 우수한 변형능력을 발휘하였으며, 보의 항복과 접합부의 항복이 동시에 발생하였다. 최종적으로는, 접합부의 전단파괴로 하중이 감소하였다. 실험강도는 기존 설계모델과 비교되었다. Earthquake resistance of RC column-steel beam (RCS) joints with simplified details were studied. Simplified details are necessary for large columns to improve the productivity and constructability. To strengthen the beam-column joint, the effects of transverse beams, studs, and U-cross ties were used. Four 2/3 scale interior RCS connections were tested under cyclic lateral loading. The specimens generally exhibited good deformation capacity exceeding 4.0% story drift ratio after yielding of both beam and beam-column joint. Ultimately, the specimens failed by shear mechanism of the joint panel. The test strengths were compared with the predictions of existing design methods.

주기하중을 받는 골조강판벽의 실험연구

박홍근,곽재혁,전상우,김원기,Park, Hong Gun,Kwack, Jae Hyuk,Jeon, Sang Woo,Kim, Won Ki 한국강구조학회 2004 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.16 No.6

스티프너가 없는 얇은 강판을 사용한 골조강판벽 시스템에 대한 실험연구를 실시하였다. 1경간 3층의 골조강판벽에 주기횡하중을 재하하였으며, 주요한 실험 변수는 강판의 두께, 기둥의 강도이다. 실험결과를 이용하여 강판벽의 강도, 변형능력, 에너지 소산능력을 연구하였으며, 이를 토대로 골조강판벽의 파괴메카니즘을 분석하였다. 실험결과, 얇은 강판을 사용하는 골조강판벽은, 높은 강도, 낮은 연성능력, 캔틸레버거동특성을 나타내는 일반적인 가새골조나 스티프너 보강된 강판벽과는 여러 면에서 다른 거동특성을 나타낸다. 골조강판벽에서는 강판의 조기국부좌굴과 인장응력장 작용이 발생하면서, 전 층에 고르게 항복변형이 분포된다. 이로 인하여 변형형태는 휨변형과 전단변형의 복합형태를 나타내며, 우수한 강도 및 에너지 소산능력과 연성모멘트 골조에 버금가는 변형능력을 나타내었다. 그러나 일반적인 가새골조와는 달리 보, 기둥 등의 골조부재는 강판의 인장응력장을 지지할 수 있도록 설계되어야 하며, 따라서 기둥의 강도가 작고 콤팩트 단면을 사용하지 않은 경우에는 약층현상이 발생하며 강도가 급격히 저하되었다. 얇은 강판을 사용하는 골조강판벽은 일반적인 가새골조나 스티프너 보강 강판벽과는 차별되는 우수한 변형능력을 갖고 있으므로 연성내진구조시스템으로 활용할 수 있다. Experiments were performed to study the cyclic behavior of framed steel walls with thin web plates. Five specimens of single-bay and three-story steel plate walls were tested for cyclic lateral load. The parameters for the test specimens included the plate thickness and the column strength. Based on the test results, the strength, deformability, and energy dissipation capacity of the framed steel walls were studied. The test results showed that the behavioral characteristics of the framed steel walls with thin web plates were different in many aspects from those of the conventional braced frame, and the steel wall with a stiffened web plate exhibited cantilever action, high strength, and low ductility. With the framed steel plate walls, local plate buckling and tension-field action developed in the thin web plates, and plastic deformation was uniformly distributed along the wall's height. As a result, the framed steel plate walls exhibited combined flexural and shear deformation, but they also showed high strength and energy dissipation capacity. Moreover, such walls have high deformability, which was equivalent to that of the conventional moment frame. Frame members such as columns and beams, however, must be designed to resist the tension-field action of the thin web plates. If the column does not have sufficient strength, and if its sections are not compact enough, the overall strength of the framed steel wall might be significantly decreased by the development of the soft-story mechanism. The framed steel walls with thin web plates have advantages, such as high deformability and high strength. Therefore, they can be used as ductile elements in earthquake-resistant systems.

면내 압축력을 받는 플랫 플레이트 슬래브에 대한 모멘트 증대법

박홍근,Park, Hong-Gun 한국콘크리트학회 1999 콘크리트학회지 Vol.11 No.1

면외 바닥하중과 면내 압축력을 받는 플랫플레이트 슬래브에 적용할 수 있는 모멘트증대법을 개발하기 위하여 수치해석연구를 실시하였다. 수치해석연구를 위하여 재료와 기하학적 비선형효과를 고려한 비선형 유한요서 해석프로그램을 개발하였으며, 해석모델로서 국내 철근콘크리트계산규준의 직접설계법에 의하여 설계된 플랫플레이트 슬래브를 사용하였다. 본 연구는 지배하중조건인 수직하중후 1축압축력의 조합하중을 받는 슬래브에 대한 좌굴하중과 모멘트증대계수를 제안하였다. 좌굴하중은 두 개의 요소, 즉 슬래브의 기하학적 형태의 영향을 나타내는 좌굴계수와 압축과 인장 균열에 의한 손상정도를 나타내는 유효휨강성으로 정의된다. 변수연구를 통하여 좌굴계수와 유효휨강성의 변화를 연구하였으며, 이 수치해석결과를 바탕으로 좌굴계수와 유효휨강성의 설계값과, 이를 사용하는 모멘트증대법을 제안하였다. This paper presents a numerical study for developing the moment magnifier method that is applicable to RC flat plates subject to combined axial compressive and floor load. For the nonlinear finite element analysis, a computer program addressing material and geometric nonlinearities was developed. The flat plates to be studied are designed in accordance with the Direct Design Method in Korean Building Code for Structural Concrete. This paper proposes the buckling force and the moment magnification factor for the flat plate under the governing load condition that is the combined vertical and subsequently applied uniaxial compressive load. The buckling force is defined with two ingredients: the buckling coefficient and the effective flexural rigidity. Parametric studies are performed to investigate variations of the buckling coefficient and the effective flexural rigidity. Based on the numerical results, this paper provides the design values of the buckling coefficient and the effective flexural rigidity, and the design procedure for the moment magnifier method.

전단지배 강판벽의 연성능력

박홍근,최인락,전상우,김원기,Park, Hong Gun,Choi, In Rak,Jeon , Sang Woo,Kim, Won Ki 한국강구조학회 2006 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.18 No.4

얇은 웨브강판을 사용한 전단지배 강판벽의 최대 에너지소산능력 및 연성능력을 연 구하기 위한 실험 연구를 실시하였다. 이를위해서 얇은 강판을 사용한 3층 골조 강판벽 실험을 수행하였다. 주요 실험 변수는 강판의 형상비와 기둥 단면의 전단강도이며, 골조 강판벽 시스템의 상대적 비교를 위해 중심가새골조 및 모멘트저항골조와의 비교실험을 실시하였다. 골조 강판벽 실험체는 중심가새골조와 모멘트저항골조 실험체에 비하여 매우 우수한 연성도와 에너지소산능력을 나타냈다. 따라서 전단지배형 골조강판벽은 큰 강도, 강성 및 변형능력을 동시에 달성할 수 있는 이상적인 내진구조시스템으로 사용할 수 있다. 전단지배 강판벽의 주기거동을 예측하기 위하여, 본 연구의 실험결과와 기존 실험결과를 토대로 강판벽의 에너지소산능력을 예측할 수 있는 방법을 제시하였다. An experimental study was performed to investigate the maximum energy dissipation and the ductility capacity of shear-dominated steel plate walls with thin web plates. Three specimens of three-story plate walls with thin web plates were tested. The parameters for the test specimens were the aspect ratio of the web plate and the shear strength of the column. A concentrically braced frame and a moment-resisting frme were a also tested for comparison. The steel plate walls exhibited much better ductility and energy dissipation capacity than the concentrically braced frame and the moment-resisting frame. The results showed that unlike other structural systems, the sh as well as strength, and can therefore be used as an effective earthquake-resisting system. A method of predicting the energy dissipation capacity of a steel plate wall was proposed.

콘크리트채움 U형 강재보-강재기둥 합성 내진접합부에 대한 주기하중 실험

박홍근,이철호,박창희,황현종,이창남,김형섭,김성배,Park, Hong-Gun,Lee, Cheol-Ho,Park, Chang-Hee,Hwang, Hyeon-Jong,Lee, Chang-Nam,Kim, Hyoung-Seop,Kim, Sung-Bae 한국강구조학회 2011 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.23 No.3

본 논문에서는 콘크리트 채움 U형 강재보와 강재 H단면 기둥으로 구성된 접합부의 내진 성능을 평가하였다. 접합부 내진성능을 평가하기 위하여 세 개의 보-기둥 접합부 실험체를 반복주기하중에 대하여 실험하였다. 합성보는 콘크리트 슬래브와 스터드를 이용하여 일체화 되었으며, 슬래브에는 부모멘트를 위한 철근이 배치되었다. 접합부 상세를 실험 변수로 하였으며, 보 접합부의 강화방안 및 약화방안, 합성효과의 정도를 고려하였다. 합성보의 춤은 슬래브 두께를 포함하여 600mm이며, 강재보와 슬래브의 철근은 H형강 기둥과 용접을 통해 접합하였다. 접합부 강화방안은 합성보 플랜지에 덧댐플레이트를 용접하였으며, 약화방안으로서 소성힌지 발생지점에 채움콘크리트 안에 스티로폼을 삽입하였다. 실험 결과 완전합성 실험체는 강도와 변형능력, 에너지 소산에 있어서 우수한 성능을 보여주었다. 변형능력은 특수모멘트골조 기준인 4% 이상의 회전각을 발휘하였다. In this study, seismic resistance of concrete encased U-shaped steel beam-to-steel H-shaped column connections was evaluated. Three specimens of the beam-to-column connection were tested under cyclic loading. The composite beam was integrated with concrete slab using studs. Re-bars for negative moment were placed in the slab. The primary test parameter was the details of the connections, which are strengthening and weakening strategies for the beam end and the degree of composite action. The depth of the composite beams was 600mm including the slab thickness. The steel beam and the re-bars in the slab were weld-connected to the steel column. For the strengthening strategy, cover plates were weld-connected to the bottom and top flanges of the steel beam. For the weakening strategy, a void using styrofoam box was located inside the core concrete at the potential plastic hinge zone. The test results showed that the fully composite specimens exhibited good strength, deformation, and energy dissipation capacities. The deformation capacity of the beam exceeded 4% rotation angle, which is the requirement for the Special Moment Frame.

다양한 웨브강판 상세에 따른 골조강판벽의 구조성능

박홍근,최인락,전상우,김원기,Park, Hong Gun,Choi, In Rak,Jeon, Sang Woo,Kim, Won Ki 한국강구조학회 2007 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.19 No.1

웨브강판의 상세에 따른 골조강판벽의 거동특성을 연구하기 위하여 실험 연구를 실시하였다. 실험체는 웨브강판에 스티프너를 사용하지 않은 3층 골조강판벽을 1/3 축소모델로 제작하였다. 주요 실험 변수는 골조와 웨브강판의 연결 상세로서, 용접접합과 볼트접합, 강판의 용접부위 및 길이, 연결강판벽이다. 골조강판벽 실험체들은 대체로 실험변수와 관계없이 우수한 강도, 변형능력 그리고 에너지소산능력을 나타냈다. 다만, 볼트접합을 사용한 강판벽은 강판의 전 모서리를 용접한 강판벽보다 다소 작은 변형능력을 나타냈다. 이러한 결과는 시공성과 경제성 향상을 위해 강판 구조성능의 큰 손실 없이 다양한 상세를 사용할 수 있음을 보여주었다. 본 연구의 실험결과와 해석결과를 토대로 다양한 상세를 갖는 강판벽 실험체의 강도 및 에너지소산능력을 예측할 수 있는 방법을 제시하였다. In this study, we performed an investigation on the variations in the structural capacity of steel plate walls with various infill plate details. Five three-story plate walls with thin web plates were tested. Parameters for the test specimens were the connection details between the moment frame and infill plates, such as weld and bolt connections, the location and length of weld connection, and coupling wall. Regardless of the details of infilled steel plate, the steel plate wall specimens showed excellent initial stiffness, strength, and energy dissipation capacity. However, the wall with bolt-connected infill plates showed slightly low deformation capacity. This result showed that for workability and cost efficiency,various wall details can be used in practice without causing a significant decrease in the structural capacity of steel plate walls. A method for making projections on strength and energy dissipation capacity of steel plate wall specimens with various details was developed.

콘크리트피복충전 각형강관 기둥-보 접합부의 주기하중 실험

박홍근,이호준,박성순,김성배,Park, Hong Gun,Lee, Ho Jun,Park, Sung Soon,Kim, Sung Bae 한국강구조학회 2014 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.26 No.1

In this study, the beam-to column connections of concrete-encased-and-filled steel tube columns were tested under cyclic loading. Two specimens using steel beams and two specimens using precast concrete beams were tested. The dimension of the column cross section was $670mm{\pm}670mm$. The beam depths were 488mm and 588mm for the steel beams and 700mm for the precast concrete beams. The longitudinal bar ratios of the precast concrete beams were 1.1% and 1.5%. For the connections to the steel beams, continuity plates were used in the tube columns. For the connections to the PC beams, couplers were used for beam re-bar connections. The test results showed that except for a specimen, deformation capacities of the specimens were greater than 4% rotation angle, which is the requirement for the Special Moment Frame. Particularly, specimens using precast concrete beam showed excellent performances in the strength, deformation, and energy dissipation. 본 논문에서는 콘크리트충전 각형강관에 구조용 피복콘크리트를 적용한 합성기둥 접합부의 내진 성능을 평가하였다. 이를 위하여 두 개의 강재 보와 두 개의 프리캐스트 콘크리트 보에 대한 접합부 실험체를 제작하고 반복주기하중실험을 실시하였다. 2/3 축소모델인 기둥 단면은 670mm이고 보춤은 강재보의 경우 488mm, 588mm, PC보의 경우 700mm이다. 강재 보는 보의 춤을 실험 변수로 하였으며 PC보는 보의 휨철근비를 실험 변수로 하였다. 프리캐스트 콘크리트 보의 상부 휨철근비는 1.1%, 1.5%이다. 플랜지는 연속강판을 사용하여 강관과 연결하였으며 휨철근의 정착 및 이음을 위해서는 커플러를 적용한 특수 상세가 사용되었다. 실험결과, 하나의 강재보 실험체를 제외한 모든 실험체는 특수모멘트골조 기준인 4% 이상의 회전각을 발휘하였다. 특히 PC보 실험체는 강도와 변형능력, 에너지 소산에 있어서 우수한 성능을 보였다.

KBC 2016의 지진하중

박홍근(Park, Hong-Gun),이기학(Lee, Kihak),김동관(Kim, Dong-Kwan) 대한건축학회 2016 建築 Vol.60 No.9

프리캐스트 콘크리트 보-기둥 내진 접합부

박홍근(Park, Hong Gun),홍성걸(Hong, Sung Gul),이봉학(Lee, Bong Hak),유승룡(Yu, Sung Yong) 한국콘크리트학회 2004 콘크리트학회지 Vol.16 No.5