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        내부앵커형 콘크리트 충전 기둥의 내력 및 변형능력에 관한 연구

        김선희,염경수,최성모,Kim, Sun Hee,Yom, Kong Soo,Choi, Sung Mo 한국강구조학회 2013 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.25 No.4

        최근, 콘크리트 충전강관 기둥(CFT)은 우수한 구조성능을 인정받아 현장적용이 활발하게 이뤄지고 있다. 한편 강재개발과 가격 상승으로 인해 단면을 효율적으로 사용하고자 하는 연구가 지속적으로 진행되고 있다. 본 연구실에서는 단면의 효율을 극대화 하기 위해 얇은 L형 플레이트 4개를 각형강관으로 형성한 단면을 제안한다. 이로 인해 강관 내부에 형성된 리브는 폭 중앙에 위치하고 있어 콘크리트와의 앵커역할이 가능하다. 또한 동일한 단면적을 갖는 일반 CFT기둥에 비해 우수한 좌굴내력과 변형성능이 발휘됨을 실험으로 평가되었다. 본 연구에서는 활용범위를 넓히고자 얇은 강판으로 조립된 신형상 기둥을 제안하며 구조적 성능을 재평가 하고자 한다. 실험 주요변수 폭두께비(b/t: 78,96,107) 이다. 실험결과 규준에서 제시하고 있는 폭두께비를 초과했음에도 내부에 설치된 리브의 앵커역할로 인해 충분한 내력을 발휘하며, 변형성능 향상에 유리한 것으로 분석되었다. Recently, In recognition of outstanding structural performance the use of Concrete Filled steel Tube(CFT) columns has been increased. Research is ongoing that effective use of cross-sectional because steel strength development and rising prices. In this Lab, suggests new shape by Thin steel plates bent to be L-channel welded to form square steel tube to maximize efficiency of the cross section. In addition, since the rib placed at the center of the tube width acts as an anchor; higher load capacity of buckling is acceptable. we have developed New shape welded built-up square tube for broader usability which were bent to be L-shaped and thin Plate each unit member were welded. In order to apply the new shape built-up square columns, we predicted structure behavior, stress distribution with parameter Width thickness ratio. The experimental results presented in standards and even exceed the b/t of the rib anchors installed in the role due to exert enough strength and deformation to improve performance was favorable.

      • KCI등재

        외다이아프램 응력경로에 따른 용접조립 각형기둥-보 접합부의 내진성능 평가

        김선희,염경수,최성모,Kim, Sun Hee,Yom, Kyong Soo,Choi, Sung Mo 한국강구조학회 2014 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.26 No.4

        콘크리트 충전강관 기둥에 모멘트 접합부를 만들기 위해서는 추가적인 다이아프램 설치가 필요하다. 그 중 내측 다이아프램과 관통 다이아프램을 용접하기 위해서는 기둥강관에 특수한 용접기술이 필요하다. 하지만 이런 기술은 제작업체의 특수장비 보유에 따라서 제작성 저하와 생산단가 상승 유도 등의 문제를 갖고 있다. 따라서 본 연구에서는 외다이아프램을 갖는 실대형 기둥-보 접합부를 제작하였고, 반복가력 실험을 수행하였다. 다이아프램의 용접 유무와 콘크리트 충전 여부, 형상에 따른 총 6개의 T자형 접합부 실험을 통해 내진성능을 평가하였다. 또한 외다이아프램 내력식에 대한 분석이 이뤄졌다. 본 실험에서 나온 결과를 인장내력식의 적절성을 검토 하였다. Concrete filled tubular structure should be installed diaphragms for moment connection. However internal and through diaphragm should be special welded when connected to column tube. The other hand, that has become increase of stress concentration and extend of construction error. Therefore, In this study the seismic performance of beam to column connections with External Diaphragms and implement cycle loading experiment. we had evaluated seismic performance with mentioned experiment which is concrete filled or not, variable shapes, to be welded or not of diaphragm. Also, formula of strength of external diaphragm was analyzed and looked into adequacy with regard to formula of tension strength.

      • KCI등재

        강섬유 콘크리트가 충전된 용접조립 각형강관 기둥의 구조성능 실험연구

        김선희,염경수,최성모,Kim, Sun Hee,Yom, Kong Soo,Choi, Sung Mo 한국강구조학회 2015 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.27 No.1

        본 연구에서는 콘크리트 내에 강섬유를 혼입하여 기둥자체의 인성력을 확대시키는 방안을 구조실험을 통해 분석하고자 한다. 내부 앵커형 용접조립 각형 기둥에 강섬유 보강 콘크리트를 충전하여 구조 거동을 고찰하였다. 강섬유 혼입량과 가력조건을 변수로 하여 총 10개의 단주를 제작하여 단조재하 실험을 수행하였다. 그 결과 휨 모멘트력이 발생될 때 강섬유 콘크리트는 특유의 성질인 균열 후 인장강도가 발현되어 내력 및 거동에 유리하게 작용되는 것으로 보인다. 미소 분량의 강섬유 혼입으로 축력과 휨내력이 향상 가능한 것은 매우 합리적인 단면설계가 가능하며 이를 적극적으로 설계에 반영될 필요가 있다. This study suggests mixing steel fibers in concrete to secure the toughness of the columns. Therefore, to evaluate the structural behavior of welded built-up square columns filled with steel fiber reinforced concrete, ten stub column specimens were fabricated for compressive loading test with variables of steel fiber mixing ratio and loading condition. It is deduced that the steel fibers continue to provide tensile strength even after the concrete cracks and thus improve the strength and behavior of the column when bending moment is applied to it. A small amount of steel fibers can improve compressive strength and bending strength and thus produce economically efficient results when employed in structural design.

      • KCI등재

        시공단계를 고려한 피복충전형 콘크리트충전 각형기둥의 구조적 거동 분석

        김선희,염경수,최성모,Kim, Sun Hee,Yom, Kong Soo,Choi, Sung Mo 한국강구조학회 2015 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.27 No.1

        구조물의 기둥은 층에 따라 받는 내력이 상이함에도 시공의 오차를 줄이고 구조설계의 편의를 위해 상부층부터 하부층의 기둥단면은 동일하게 설계되고 있다. 그럼에도 불가피하게 상하부의 기둥의 단면이 상이하는 경우가 발생된다. 예를들어 초고층 구조물 또는 증축 및 보수에 의해 기둥을 보강할 경우이다. 이렇듯. 선 기둥과 후 피복이 되는 기둥을 피복충전형 콘크리트 충전기둥이라 할 때, 가력조건이 다르므로 재하상태를 나뉘어 구조적 안정성을 확인할 필요가 있다. 그럼에도 국내외적으로 가력조건에 따른 합성기둥에 대한 내력과 변형연구는 전무한 상태에 있다. 따라서 본 연구에서는 구조실험을 통해 가력조건 및 콘크리트 강도, 피복두께 변화에 의한 피복충전형 콘크리트 각형 기둥의 내력과 거동을 분석하였다. Constructions of buildings downtown are increasing as much as ever with a strong demand. Top-Down Method is suitable for its advantage in minimizing its disturbance to the neighborhood. Pre-founded when applied to CFT Column on-site welded is required for splicing. To complement the welded built-up square composite Column was developed. Top-down process will be pouring concrete in accordance with a step-by-step process. Thus, Pre-founded Column and cover concrete to determine the stress condition. Therefore, Concrete filled steel square tubular columns encased with precast concrete were studied. Five Centrally loaded Columns were tested to investigate the axial load carrying capacity. we analyzed the strength and behavior of CET Column by Loading conditions and concrete strength, thickness of cover concrete through structure experiments.

      • KCI등재

        강섬유 콘크리트 혼입율에 따른 내부앵커형 콘크리트 충전기둥 내화성능에 관한 해석적 연구

        김선희,염경수,김용환,최성모,Kim, Sun Hee,Yom, Kong Soo,Kim, Yong Hwan,Choi, Sung Mo 한국강구조학회 2016 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.28 No.1

        콘크리트 충전강관 기둥은 강관의 구속효과에 의해 콘크리트의 압축내력 상승과, 콘크리트에 의한 강관의 국부좌굴 보강효과에 의해 부재내력이 상승하고 뛰어난 변형성능을 발휘한다. 하지만, 기둥단면이 커질 경우 합성효과를 발휘하기 위하여 스터드 볼트나 후 시공 앵커 볼트를 사용해야 하는 시공상의 문제점이 발생된다. 이를 극복함과 동시에 합성효과를 증대시키기 위한 방안으로 내부에 리브가 설치된 용접조립 기둥이 소개되었다. 내부 리브는 콘크리트와 맞물려 있어 리브의 변형은 콘크리트의 균열을 촉진시키는 역할을 동반하게 된다. 이러한 잠재적인 문제에 대한 해결책은 강관 리브의 변형에 저항할 수 있도록 콘크리트 인성을 증가시킬 수 있는 방안이 필요하다. 언급된 두 가지의 문제점이 효과적으로 해결될 경우 용접조립 각형강관 기둥은 내화성능 확보가 가능하다고 판단된다. 본 연구에서는 해결방안으로 내부 콘크리트를 강섬유와 혼입하여 기둥 자체의 연성과 인성을 증대시키는 것에 중점을 맞추고 있다. 내화성능 평가를 위한 시험체는 총 8개 로 하중비에 따른 재하가열 실험을 실시하고 화재 전후 거동과 열 변형 능력을 주요변수별로 분석하였다. 실험결과와 선행연구 비교를 통해 열 전달과 열응력 해석 모델의 신뢰성을 확보하였으며, 강섬유 혼입율에 따른 변수해석을 수행하였다. Concrete filled steel tube system has two major advantages. First, the confinement effect of steel tube improves the compressive strength of concrete. Second, the load capacity and deformation capacity of members are improved because concrete restrains local buckling of steel tube. It does, however, involve workability problem of using stud bolts or anchor bolts to provide composite effect for larger cross-sections. While the ribs inside the columns are desirable in terms of compressive behavior, they cause the deterioration in load capacity upon in-plane deformation resulting from thermal deformation. Since the ribs are directly connected with the concrete, the deformation of the ribs accelerates concrete cracking. Thus, it is required to improve the toughness of the concrete to resist the deformation of the ribs. Welding built-up tubular square columns can secure safety in terms of fire resistance if the problem are solved. This study focuses on mixing steel fiber in the concrete to improve the ductility and toughness of the columns. In order to evaluate fire resistance performance, loaded heating test was conducted with 8 specimens. The behavior and thermal deformation capacity of the specimens were analyzed for major variables including load ratio. The reliability of heat transfer and thermal stress analysis model was verified through the comparison of the results between the test and previous study.

      • KCI등재

        내화성능 개선을 위한 강섬유 보강 내부 앵커형 각형강관 합성기둥의 실험연구

        김선희,염경수,김용환,최성모,Kim, Sun Hee,Yom, Kong Soo,Kim, Yong Hwan,Choi, Sung Mo 한국강구조학회 2014 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.26 No.6

        본 연구에서는 해결방안으로 내부 콘크리트를 강섬유와 혼입하여 기둥자체의 연성과 인성을 증대시키는 것에 중점을 맞추고 있다. 즉, 강섬유 혼입량과 하중조건에 따른 내력 및 변형능력을 종합적으로 파악하여 강섬유 콘크리트와 용접조립각형 강관기둥의 상호작용을 구조, 내화측면에서 분석해 보고자 한다. 동일한 형상과 경계조건(하중비)에서 강섬유 혼입(0.375%)으로 내화성능은 약 1.1~1.3배 향상된 실험결과를 얻을 수 있었다. 강섬유 콘크리트의 균열 억제 특성은 열 하중에 의한 콘크리트의 변형저항 성능을 증가 시키면서 내화성능의 향상을 가져온 것으로 판단된다. 또한, 내부 리브의 열 변형에도 내부 콘크리트 단면은 건전한 상태로 남아있어 하중 분담능력이 증폭된 결과로 분석됐다. This study focuses on mixing steel fiber in the concrete to improve the ductility and toughness of the columns. The purpose of the study is to evaluate the load capacity and deformation capacity associated with the amount of steel fiber and loading condition and to analyze the interplay between the steel fiber reinforced concrete and the welding built-up square tube in terms of structure and fire resistance performance. Reinforcement of concrete with steel fiber(Vf=0.375%), when cross-section shape and boundary condition (load ratio) remained unchanged, improved fire resistance performance by 1.1~1.3 times. It is deemed that the area resisting thermal load increased and fire resistance performance was improved since the concrete reinforced with steel fiber restrained cracking. In addition, the fact that the cross-sections of the concrete were barely damaged indicates that load share capacity was greatly improved.

      • KCI등재

        관통형 다이아프램을 갖는 조립형 콘크리트 충전 각형 합성기둥-보 접합부의 내진성능

        김선희,염경수,최성모,Kim, Sun Hee,Yom, Kyong Soo,Choi, Sung Mo 한국강구조학회 2014 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.26 No.5

        콘크리트 충전형 기둥은 두 재료의 상호작용으로 인해 강도와 연성이 증대되어 기둥부재로 많이 사용되고 있다. 부재를 효율적으로 사용하고자 하는 노력에서 얇은 강판을 사용한 폭두께비가 큰 용접조립각형 기둥형상을 제안하였다. 세장비가 큰 용접조립 각형 기둥-보 접합부에 관한 연구로써 구조적 특성을 명료하게 평가하고 접합부의 내진성능을 고찰하고자 한다. 따라서 본 논문에서는 T자형 기둥-보 접합부의 반복가력 실험을 수행하였으며, 주 변수는 다이아프램 설치 유무와 콘크리트 충전유무이다. 모멘트-회전각 관계, 소산에너지, 파괴거동등을 비교하여 변수에 따른 용접조립각형기둥-보 접합부의 응력전달 메커니즘을 평가하고자 한다. Concrete filled tubular columns are widely used because the mutual reaction between the concrete and the tube improves strength and ductility of the columns. In an attempt to secure efficient use of members, built-up square columns featuring large width-thickness ratio and the use of thin steel plates are suggested in this study. In order to evaluate the structural characteristics and seismic performance of the column-to-beam connections of the new shape columns, cyclic load test of T-shaped column-to-beam connections was conducted with variables of diaphragms and concrete-filling. Moment-rotational angle relationship, dissipated energy and failure behavior were compared to evaluate stress transfer mechanism of the new shape built-up square column-to-beam connections associated with the variables.

      • KCI등재

        용접조립 각형 CFT 단주의 구조특성에 관한 실험적 연구

        이성희,최영환,염경수,김진호,최성모,Lee, Seong Hui,Choi, Young Hwan,Yom, Kyong Soo,Kim, Jin Ho,Choi, Sung Mo 한국강구조학회 2008 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.20 No.5

        용접조립 각형강관은 얇은 강판을 L형으로 절곡한 4개의 단위 부재를 플레어 용접으로 용접한 강관으로 용접조립 각형강관이 CFT 기둥으로 사용될 경우 콘크리트와 강관 폭의 중앙에 설치된 리브가 국부좌굴을 방지하는 역할을 하며 강관은 내부의 콘크리트의 구속하여 콘크리트의 구조내력을 향상시키는 역할을 한다. 본 연구에서는 용접조립 각형강관기둥의 제작방법을 소개하고 용접조립 각형강관과 용접조립 각형CFT 기둥 의 구조성능을 평가하기 위해 강관의 형상(용접조립 각형강관, 일반강관)과 폭두께비(B/t=50, 58, 67), 콘크리트의 강도(f'c=, 10MPa, 40MPa) 를 변수로 총 15개의 실대형 실험체를 제작하여 구조실험을 수행하였으며 용접조립 각형강관의 단면효율과 구조내력의 우수성을 확인하였다. Welded built-up square tubes are manufactured by flare welding at the center of the column width for cold-formed L-shaped four-piece plates and improved composite effect of concrete and steel by vertical inner anchor. Also, the axial resistance of concrete is increased by the thinness of the steel column, and the composite effect of concrete and steel prevents the steel column from local buckling. In this study, we introduced a manufacturing method of built-up square column steel square concrete-filled tubular column with vertical inner anchor and superior structural performance of the square stub column verified by the structural test for 15 specimens with parameters of shape of tube (built-up square tube, general steel tube), width over thickness of the steel tube (B/t=50, 58, 67) and the strength of concrete (f'c=10MPa, 50MPa).

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