$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

CFT 기둥의 비선형 유한요소해석을 위한 개선된 강관-콘크리트 간 부착 모델 개발
An Improved Bond Slip Model of CFT Columns for Nonlinear Finite Element Analysis 원문보기

한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea, v.28 no.2, 2015년, pp.213 - 220  

권양수 (한국과학기술원 건설 및 환경공학과) ,  곽효경 (한국과학기술원 건설 및 환경공학과) ,  황주영 (한국과학기술원 건설 및 환경공학과) ,  김진국 (POSCO 철강솔루션센터) ,  김종민 (POSCO 철강솔루션센터)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본 논문에서는 CFT 구조의 강관과 내부 충전 콘크리트 간 복합거동을 유한요소해석 시 적절하게 반영하기 위해 강관과 콘크리트 간 부착 슬립관계 묘사를 위한 알고리즘을 제시하였다. 내부 충전 콘크리트에 축방향 하중 발생 시, 강관과 콘크리트 간 마찰로 인해 강관으로 하중이 전달되며, 이에 따른 강관 슬립량과 힘의 평형관계를 통해 등가강성을 통해 부착관계를 파악할 수 있다. 실제 원형 CFT 부재의 부착응력 실험을 통해 측정된 수직 및 수평 방향 응력 분포 결과와 제안된 해석 기법을 통해 산정된 응력 분포의 비교를 통해 제안된 해석 기법의 타당성을 검증하였다. 또한 비선형 유한요소해석 시 강관과 콘크리트의 부착 거동 묘사에 따라 CFT 기둥의 거동 특성에 영향을 미치게 되므로 축방향 하중이 작용하는 CFT 부재 실험 결과와 제안된 부착-슬립 모델을 반영한 유한요소해석 결과의 하중-변위 곡선 관계 비교를 통해 제안된 기법의 적합성을 검증하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

CFT column has a lot of structural advantages due to the composite behavior between in-filled concrete and steel tube. This paper deals with the development of an effective numerical model which can consider the bond-slip behavior between both components of concrete matrix and steel tube without tak...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 CFT 구조에 하중이 재하 시 마찰에 의하여 발생하는 하중전달 메커니즘을 기반으로 하여 강관의 등가 강성을 고려하고 이를 수치해석에 반영할 수 있는 해석 모델을 개발하였다. 개발된 모델의 적합성을 판단하기 위해 실제 CFT 기둥의 부착응력에 대한 실험결과, 기존 수치해석 방법을 통해 산정된 해석결과와 수직, 수평방향 응력 분포 비교 분석을 수행하였다.
  • 본 연구에서 제안한 부착 모델이 CFT 부재의 극한 강도등 실제 극한 상황까지 하중 재하 시 거동 특성을 적절하게 나타 낼 수 있는지 검증하기 위하여, 실험결과와 강관-콘크리트 간 부착 모델링 방법에 따른 비교하였다. Table 2는 비선형 유한요소해석에 사용된 CFT 기둥의 제원을 나타내었다.
  • 본 연구에서는 CFT 구조의 강관-콘크리트 간 부착 상태를 묘사를 위한 개선 모델을 제안하였다. 개선된 모델을 적용한 비선형 유한요소해석을 통해 축력이 재하된 CFT 기둥 부재에 대하여 강관에 발생하는 수직, 수평 응력분포를 기존 실험결과와 비교하여 제안된 강관-콘크리트 부착 모델의 적합성을 검증하였다.
  • 이 장에서는 CFT 구조의 강관-콘크리트 간 부착 거동특성 모델에 대해 소개한 후, 기존 실험결과와 비교하여 강관 응력 분포에 대한 적합성 및 타당성을 검증하고, CFT 구조의 극한해석을 통해 부착 거동 특성 반영에 따른 CFT 거동 영향에 대해 검토하고자 한다.

가설 설정

  • 강관-내부 콘크리트 간 부착거동 묘사를 위해 제 유한요소 해석에 있어 실제 사용되는 요소의 크기에 대하여 부착강성의 산정이 필요하다. Fig. 3과 4와 같이 임의의 콘크리트 요소와 부착이 발생하는 강관은 강성(ks)을 갖는 부착 요소로 가정할 수 있다. 부착요소에 전달되는 힘(Fbond)를 힘의 평형에 따라서 수식 (8)과 같이 정의할 수 있고, 요소 크기(s)에 따라서 ks는 수식 (9)과 같이 산정할 수 있다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
원형 충전 강관 구조의 수치해석을 위해 필요한 것은 무엇인가? CFT 구조의 구조적 장점은 강관과 내부 충전 콘크리트의 복합거동에 의한 것으로 CFT 구조의 적절한 수치해석을 위해서는 두 재료 간 부착거동에 대한 이해 및 수치해석 모델에 이를 반영하는 것이 필요하다.
원형 충전 강관(Concrete-Filled Tube, CFT) 구조란 무엇인가? 원형 충전 강관(Concrete-Filled Tube, CFT) 구조는 원형 또는 각형의 강관에 콘크리트를 충전한 구조로서 강관이 콘크리트를 구속하는 특성으로 인해 강성 등 구조적 거동뿐만 아니라 강관이 거푸집의 역할을 함에 따라서 시공성 등 여러 장점을 갖는 구조형식이다.
CFT 구조를 대상으로 한 실험연구에서 수치해석의 활용이 필요한 이유는 무엇인가? CFT에 대한 실험연구 및 해석적 연구는 지난 수년간 여러 연구자들에 의하여 수행되었으며, 그 결과를 바탕으로 하여 AISC(2005), ACI(2008) 및 Eurocode(2004)에 CFT에 대한 기본적인 설계방법들이 규정되어 있다. 그러나 CFT 구조를 대상으로 한 실험연구는 실험조건 등 구조거동 이해에 있어서 필요한 변수설정에 제약이 있기 때문에 이를 보완 하기 위한 적절한 수치해석의 활용이 필요하다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (17)

  1. ABAQUS (2013) Abaqus Analysis User's Manual version 6.13., Dassault Systemes Simulia Corp. 

  2. ACI (2008) Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary, Farmington Hills, Michigan, p.503. 

  3. AISC (2005) Specifications for Structural Steel Buildings, Chicago, IL, p.460. 

  4. Baltay, P., Gjelsvik, A. (1990) Coefficient of Friction for Steel on Concrete at High Normal Stress, J. Mater. Civil Eng. ASCE, 2(1), pp.46-49. 

  5. CEB-FIP (1990) CEB-FIP Model Code 90, Cornite Euro International Du Beton, pp.82-87. 

  6. Eurocode 4, EN 1994-1-1 (2004) Design of Composite Steel and Concrete Structures, Part 1.1 General Rules and Rules for Buildings, European Union, p.118. 

  7. Fung, Y.C., Tong, P. (2001) Classical and Computational Solid Mechanics, World Scientific, Singapore, p.940. 

  8. Goto, Y., Kumar, G.P., Kawanishi N. (2010) Nonlinear Finite-Element Analysis for Hysteretic Behavior of Thin-Walled Circular Steel Columns with In-Filled Concrete, J. Struct. Eng. ASCE, 136, pp.1413-1422. 

  9. Hu, H.T., Huang, C.S., Wu, M.H., Wu, Y.M. (2003) Nonlinear Analysis of Axial Loaded Concrete-filled Tube Columns with Confinement Effect, J. Struct. Eng. ASCE, 129(10), pp.1322-1329. 

  10. Huang, C.S., Yeh, Y.-K., Liu, G.-Y., Hu, H.-T., Tsai, K.C., Weng, Y.T., Wang, S.H., Wu, M.-H. (2002) Axial Load Behavior of Stiffened Concrete Filled Steel Columns, J. Struct. Eng. ASCE,, 128(9), pp.1222-1230. 

  11. Kwak, H.G. (1994) Development of an Analytic Algorithm to Simulate Bond-Slip Effect, J. Korean Soc. Civil Eng., 14, pp.711-719. 

  12. Kwak, H.G., Filippou, F.C. (1990) Finite Element Analysis of Reinforcement Concrete Structures under Monotonic Loads, Report No. UCB/SEMM- 90/14, Univ. of California at Berkeley, Berkeley, p.120. 

  13. Kwon, S.H., Kim, J.K. (2001) Bond Stress in Concrete Filled Steel Tubular Column, J. Korea Concr. Inst., 13(2), pp.93-98. 

  14. Lee, H.L., Kim, H.J., Hwang, W.S. (2011) Behavior of the Foundation of Concrete Filled Tubular Pier, J. Comput. Struct. Eng. Inst. Korea, 24(5), pp.491-498. 

  15. Lee, J., Fenves, G.L. (1998) Plastic-damage Model for Cyclic Loading of Concrete Structures, J. Eng. Mech., ASCE, 124(8), pp.892-900. 

  16. Moon, J., Ko, H., Lee, H.E. (2012) Development of Non-linear Finite Element Modeling Technique for Circular Concrete-filled Tube (CFT), J. Korean Soc. Civil Eng., 32(3A), pp.139-148. 

  17. Schneider, S.P. (1998) Axially Loaded Concretefilled Steel Tubes, J. Struct. Eng. ASCE, 124(10), pp.1125-1138. 

저자의 다른 논문 :

LOADING...

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

GOLD

오픈액세스 학술지에 출판된 논문

섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로