This study describes the development of innovative connections between steel beams and concrete-filled tube columns that utilize a combination of low-carbon steel and super-elastic shape memory alloy components. The intent is to combine the recentering behavior provided by the shape memory alloys to reduce building damage and residual drift after a major earthquake with the excellent energy dissipation of the low-carbon steel. The analysis and design of structures requires that simple yet accurate models for the connection behavior be developed. The development of a simplified 2D spring connection model for cyclic loads from advanced 3D FE monotonic studies is described. The implementation of those models into non-linear frame analyses indicates hat the recentering systems will provide substantial benefits for smaller earthquakes and superior performance to all-welded moment frames for large earthquakes.

본 연구는 각 연결부에 대한 수치 해석을 통하여 강재-콘크리트 합성 프레임 구조물의 성능을 조사하였다. 본 연구 의 혁신적인 측면은 강재 보와 CFT 기둥의 연결부 사용과 저탄소강과 형상 기억 합금 구성요소의 조합을 활용하 는데 있다. 이러한 새로운 연결부의 목적은 지진 후 건물의 손상과 잔류 흐름을 줄이기 위해 고탄성 형상기억합금 인장부에서 발생하는 교정 작용과 저탄소강의 우수한 에너지 분산 능력을 활용하는 것이다. 연결부의 핀, 전체적인 고정 또는 부분 구속으로 모델링을 할 수 없기 때문에 이러한 구조물들의 해석과 설계는 복잡하여 PR-CFT 연결부 의 전체적인 거동을 알기 위한 수치해석을 위해 정교한 3차원 솔리드 요소로 구성된 유한해석 모델을 개발하였다. 이러한 유한요소 해석으로 얻은 결과를 바탕으로 스프링 요소를 이용하여 간단한 연결부 모델링을 공식화 시켰다. 반복 하중을 가하여 전체 프레임 구조물의 거동을 확인하였고 3D 유한요소 해석을 통하여 단순 거동을 비교하였 다.

The purpose of this study is to deliberate on design application for a structure of beam with partially restrained composite connection to CFT column. It was intended to apply an economic and stable component by adjusting stiffness ratio of column connection through partially restrained composite connection. As a result of the review of stability of the structure, it was confirmed that in case of a low-rise building as a moment frame, it could be resisted without brace, as stiffness was increased when taking advantage of partial restrained composite connection by composite action.

This study aimed at construction of text and graphic database for moment-rotation curves of partially restrained composite beam-to-column connections. key words The M-θ data or figures under monotonic or cyclic tests are made as text files. Also, Eurocode 3 classification is added to the M-θ curve to verify as semi-rigid connections. For structural analysis, linear rotational stiffeness or nonlinear M-θ curves are transformed three-parameter power model. Although this database has some limitation, it will be used for further PRCC researches and tests.

Conventional analysis and design of steel structures are performed using the assumption of a either fully rigid or pinned. However, every steel connection lies in between fully rigid and pinned connection. So, It is important to consider the connection for steel structure design. In this paper Computer-based second-order elastic analysis is used to calculate one story two bay and two story three bay for steel structures with semi-rigid connection. Genetic Algorithms(GAs) and Sequential Unconstrained Minized Technique(SUMT) dynamic programming is used to the method for optimum design of steel structures. The efficiency and validity of the developed continuous and discrete optimum design algorithm was verified by applying the algorithm to optimum design examples.

In this paper, in order to evaluate the seismic performance on semi-rigid column-tree type connections, the experimental results and the finite element analysis results were compared. As a results, both results were considerably similar.

플로팅 상부구조물은 일반 건축물과 형태는 같지만 기초가 땅이 아닌 하부 부체에 지지되는 구조물로 파랑하중에 의한 영향을 크게 받으며, 파랑하중에 의한 하부구조물의 변형이 접합부에 영향을 미쳐 상부구조물의 이용자에게 사용성 및 안전성의 문제를 발생시키게 된다. 이에 따라 본 논문에서는 3차원 플로팅 구조물의 상부구조물과 하부구조물을 일체화한 전해석을 통하여 강접합과 반강접 접합에 대해 탄성 해석을 실시하였다. 구조물의 전해석과 하부구조물을 제외한 분리해석을 비교 분석 하였으며 탄성 해석을 통해 파랑하중의 CASE를 나누어 파랑하중의 변화에 따른 구조물의 모멘트 및 변위를 접합부에 따라 분류하고 비교하였다.

초대형 부유식 구조물의 경우 지진하중보다 파랑하중에 의한 영향이 크게 작용하기 때문에 파랑하중에 의한 하부부체의 변형이 상부구조물에 부가모멘트를 발생시키는 요인이 된다. 이러한 부가모멘트를 저감시키기 위해 본 연구에서는 강접합과 핀접합 사이의 거동을 하는 반강접 접합부를 적용하였다. 초대형 부유식 구조물의 상부구조체에 반강접 접합부를 적용할 경우 보의 부가모멘트를 감소시킬 수 있으며, 더욱 경제적인 설계가 가능하다. 본 논문에서는 4경간 3층 예제구조물에 대하여 파랑하중에 의한 영향을 분석하고, 구조물의 반강접 접합부 적용에 따른 효율성을 검토하였다. 접합부는 각형강관 외-다이아프램 접합부를 적용하였으며 파랑하중에 의한 동적 특성을 분석하기 위하여 시간 이력해석을 수행하였다. 초대형 부유식 구조물의 상부구조물의 경우 파랑하중에 의해서 정하중의 최대모멘트 응답이 강접 구조물에서는 33% 증가하였으며, 스프링 모델을 이용한 반강접 구조물에서는 26% 증가하였다.

초대형 부유식 구조무？ 상부구조는 육상 구조물과는 달리 파량하중의 영향을 받기 때문에 하부부체의 변형에 의해서 상부구조물에는 부가 모멘트가 크게 발생한다. 이와 같은 부가모멘트의 저감을 위하여 보-기둥 접합부에 반강접의 도입에 관한 연구는 시작단계이며 반강접의 비선형 거동을 고려한 상부구조물의 연구는 초기단계이다. 본 논문에서는 초대형 부유식 구조물의 상부구조물에 정적하중과 진폭의 크기가 다른 파랑하중이 동시에 작용할 경우 강접 골조와 부분적으로 반강접 접합부가 사용된 세 가지 접합부 종류에 대한 2차 탄성해석을 수행하였다. 접합부는 웨브에 더블 앵글을 가진 상하 앵글(TSD) 접합과 확장 엔드 플레이트 접합 그리고 각형강관 외다이아프램 접합부를 적용하였으며 중고층 구조물에 파랑하중이 작용할 경우 반강접 접합부의 위치에 따른 모멘트와 수평변위의 응답특성에 대하여 연구하였다.