• Steel and Composite Structures
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• 제48권5호
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• pp.507-530
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• 2023

The number of studies investigating the response of concrete-filled tubes (CFTs) under shear has been very limited in the literature. This lack of research has been traditionally reflected in international design standards as rather conservative shear strength predictions for CFTs. The dearth of research on the shear response is even more pronounced for the case of concrete-filled stainless steel tubes (CFSSTs). In line with this, the present study investigates the shear response of circular and square CFSSTs using advanced finite element (FE) analysis. A thorough review of the previous studies on the shear response of carbon steel CFTs is provided along with a summary of past experimental programmes as well as the developed and codified design methods. A comprehensive numerical study is then conducted considering a wide range of circular and square, austenitic and lean duplex CFSSTs with different concrete infills and shear span-to-depth ratios. The effect of the tail length on the shear response is investigated and the minimum required tail length for achieving full shear capacity is established. The simulations are also used to highlight the importance of the dilation of the concrete core in the shear response of concrete-filled tubes and its relationship with the utilised boundary conditions. Furthermore, the numerical results are compared in detail with the predictions of design approaches developed previously for carbon steel CFTs and their accuracy and applicability to the stainless steel counterpart are demonstrated and recommendations are made accordingly.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.575-585
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• 2007

본 논문은 55 MPa 이하 강도의 콘크리트를 사용한 CFT 기둥에 대한 P-M 상관곡선을 제안한 선행연구의 후속연구로서, 2005 AISC에서 새롭게 포함된 55 MPa 이상의 고강도 콘크리트를 사용한 정방형 CFT 기둥의 P-M 설계식을 제안하였다. 선행연구에서 제안한 개념을 적용하여 고강도 콘크리트를 사용한 CFT에서의 최대모멘트와 최대모멘트시의 압축력을 구하기 위해 강관의 폭두께비(b/t)와 강관의 항복강도에 대한 콘크리트의 상대강도(fck/Fy)를 중요 변수로 총 36개의 대상단면을 선정하여 Fiber Analysis를 통한 변수해석을 수행하였다. 강관의 응력-변형율 관계는 완전탄소성으로 가정하였고 콘크리트는 고강도 콘크리트에 적용가능한 Sakino의 모델을 이용하였다. 변수해석으로부터 얻어진 결과로부터 상기의 두 변수를 이용하여 고강도 콘크리트를 사용한 각형 CFT 기둥의 설계에 쉽게 사용할 수 있는 설계식을 제안하였다. 기존의 실험결과와 비교한 결과 본 논문에서 제시하는 방법은, 2005 AISC에서 제시하는 방법에 비해 보다 더 쉽고 간단하게 사용될 수 있는 것으로 나타났다.

• Steel and Composite Structures
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• 제18권4호
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• pp.1023-1044
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• 2015

Concrete-filled tubes (CFT), formed by an outer steel tube filled with plain or reinforced concrete inside, have been increasingly used these recent decades as columns or beam-columns, especially for tall buildings in seismic areas due to their excellent structural response. This improved behavior is derived from the effect of confinement provided by the tube, since the compressive strength of concrete increases when being subjected to hydrostatic pressure. In circular CFTs under compression, the whole tube is uniformly tensioned due to the radial expansion of concrete. Contrarily, in rectangular and square-shaped CFTs, the lateral flanges become subjected to in-plane bending derived from this volumetric expansion, and this fact implies a reduction of the confinement effect of the core. This study presents a numerical analysis of different configurations of CFT stub columns with inner stiffening plates, limited to the study of the influence of these plates on the compressive behavior without eccentricity. The final purpose is to evaluate the efficiency in terms of strength and ductility of introducing stiffeners into circular and square CFT sections under large deformation axial loading.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.537-544
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• 2009

AISC(2005)나 KBC(2005)등의 기준에서는 콘크리트 충전 강관(Concrete Filled Steel Tube) 기둥의 내력산정에서 폭두께비의 제한을 두고 있으며 최대 폭두께비를 초과하는 기둥에 대해서는 설계식을 제시하지 않고 있다. 본 연구는 stiffened (양단지지) 플레이트에서는 좌굴이 발생하더라도 바로 내력저하가 발생하지 않고 상당한 양의 좌굴 후 강도를 발휘할 수 있어 폭두께비가 큰 강관을 사용하는 것이 경제적일 수 있다는 점을 착안, 유효폭 개념을 도입해서 폭두께비가 큰 각형 CFT의 강도를 계산할 수 있는 설계식을 제안하였다. AISC 2005, KBC 2005와 본 연구에서 제안한 식을, 폭두께비를 변수로 수행한 4개의 각형 CFT 기둥 실험결과와 비교하였며 제안된 설계식의 적용가능성을 확인하였다. 이에 Uy(2005), Dalin Liu(2005)는 폭두께비가 큰 단주 CFT에 한에서 선행 연구된 실험데이타를 근거로 제안 설계식을 단순적용 하였다. 폭두께비가 초과된 각형CFT 단주를 검토 대상기본으로 1. 용접 조립된 정사각형 단면 2. 모살용접된 정사각형 단면 (b/t 60mm. 80mm, 100mm) 3. 한 폭면의 폭두께비가 초과하는 직사각형단면의 (b/t 45.5) 실험체를 선정하여 제안식의 타당성을 검토해 보고자 한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권3호
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• pp.279-287
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• 2001

본 논문은 중심축하중을 받는 콘크리트충전 각형강관 단주의 거동에 관한 연구이다. 총 11개의 실험체가 실험되었고, 실험의 변수는 강관의 폭/두께비와 강재의 항복 응력도에 대한 콘크리트의 압축강도비(응력도비)이다. 폭/두께비의 범위는 20.22에서 91.75이고 응력도비는 0.068에서 0.0955이다. 본 실험의 변수범위를 초과하는 기존의 실험결과를 수집하고 변수의 범위를 확장하여, 각각의 변수가 미치는 영향을 고찰하였다. 또한, Hajjar가 제안한 다항식의 모델을 수정하여 콘크리트충전 각형강관 단주의 내력식을 제안하였고.