콘크리트 충전강관은 국부좌굴을 방지하고 내화성이 향상되기 때문에 건설현장에서 많이 적용되며 휨성능을 향상시 키기 위해 강관 내부에 철근을 보강하여 사용한다. 그러나 철근은 부식되며 내구성이 저하되기 때문에 이를 대신할 소재에 대 한 연구가 진행되고 있다. 탄소섬유보강근은 철근에 비해 경량이며 고강도와 내부식성이 우수하다는 이점이 있다. 그러나 임계 온도가 250℃로 철근의 임계온도인 538℃에 비해 현저히 낮기 때문에 내화피복이 필요하다. 따라서 열전달해석을 통해 탄소섬 유보강근을 사용하였을 때 온도분포를 확인하고 P-M상관도를 도출하여 적용 가능여부를 확인하고자 한다. 해석결과 내화성능을 확보하기 위해 콘크리트 피복두께 40mm, 뿜칠내화피복재 30mm를 적용하거나 콘크리트 피복두께 60mm, 뿜칠내화피복재 20mm 를 적용하면 3시간 내화성능을 만족하는 것으로 평가되었다.

천연골재의 부족으로 골재 수급이 날이 갈수록 심각해지면서 재활용 가능한 재료에 대한 사회적 관심이 높아지고 있다. 하지만 국내에서는 선진외국에 비해 순환골재에 대한 연구데이터와 그를 사용한 현장 적용실정이 매우 부족한 실정이다. 본 논문에서는 현장에서 사용하는 레미콘 사의 가이드 배합에 순환골재를 전량 치환하는 배합비를 추출하여 압축강도를 평가하였 고 추출된 배합비의 순환골재 콘크리트를 원형강관 내부에 충전하여 순환골재콘크리트충전 합성기둥이 국내ㆍ국외 설계식을 반 영한 내력과 비교하여 구조부재로써 사용이 적합하다고 사료되는 결과를 얻었다. 또한, 강관의 콘크리트 구속효과로 인해 강관 내부의 콘크리트 강도가 미세하게 증가함을 확인하였다.

Recycled aggregate is a solution to reduce construction waste and to be environmentally friendly, but concrete using it has various disadvantages in terms of structure. Therefore, the interaction effect of the two materials can be expected by filling the cyclic aggregate concrete in the CFT column. Eighteen specimens were constructed to confirm the compressive behavior of RCFT (Recylced Concrete Filled Tube) columns, which can be applied to real buildings by making high strength concrete with recycled aggregate. Variable is the shape and thickness of steel pipe, concrete strength and mixing ratio, and coarse aggregate and fine aggregate are all used as recycled aggregate. A total of three recycled aggregate concrete preformulations were used to find the optimal mixing ratio and the compressive behavior was analyzed through the load - displacement curves of RCFT columns.

Concrete using recycled aggregate instead of natural aggregate reduces environmental waste and is a future oriented material. However, use of the structure is limited to negative recognition of recycled aggregate quality. In this study, 50 MPa concrete was developed using recycled aggregate. In order to verify the possibility of using as a column member, we aimed to confirm the compressive behavior of RCFT (Recycled Concrete Filled Tube) columns filled with concrete using recycled aggregate. Circular type steel pipe was used, and concrete strength (30, 40, 50MPa) and mixing ratio were the experimental parameters. Through 72 specimen compression tests, 50MPa strength of recycled aggregate concrete was confirmed and stable behavior of 9 RCFT columns was confirmed.

Concrete filled steel tube (CFT) columns have been widely used in moment resisting frame structures both in seismic zones. This paper discusses the design of such members based on the advanced methods introduced in the 2005 AISC Specification and the 2005 Seismic Provisions. This study focuses particularly on design following both linear and nonlinear methods utilizing equivalent static and dynamic loads for low-rise moment frames. The paper begins with an examination of the significance of pseudo-elastic design interaction equations and the plastic ductility demand ratios due to combined axial compressive force and bending moment in CFT members. Based on advanced computational simulations for a series of five-story composite moment frames, this paper then investigates both building performance and new techniques to evaluate building damage during a strong earthquake. It is shown that 2D equivalent static analyses can provide good design approximations to the force distributions in moment frames subjected to large inelastic lateral loads. Dynamic analyses utilizing strong ground motions generally produce higher strength ratios than those from equivalent static analyses, but on more localized basis. In addition, ductility ratios obtained from the nonlinear dynamic analysis are sufficient to detect which CFT columns undergo significant deformations.

The concrete filled steel tube (CFT) that shows an excellent performance can be more economically used when the steel tube has a large width-to-thickness ratio. However, national codes such as KBC or AISC limits the use of a plate with a large width-to-thickness ratio, resulting in exclusion of possibility of more effective use of CFT. The purpose of this study is to remove the limitations by applying the concept of effective area which can consider local buckling and post-buckling strength. As a starting point, the effective area concept used in pure hollow steel sections in the current codes are applied to composite CFT columns and the results indicates that the limitations can be successfully removed.

본 연구에서는 기존 원형 CFT기둥 실험체와 탄소섬유쉬트로 추가구속된 원형 CFT기둥 실험체의 단조압축거동 및 압축내력평가에 관한 실험을 수행하였다. 실험변수는 탄소섬유쉬트 보강겹수와 직경-두께비이며, 실험변수에 따라 총 10개의 실험체를 제작하여 단조압축실험을 수행하였다. 실험을 통하여 기존 CFT 실험체와 탄소섬유쉬트로 구속된 CFT 실험체의 파괴거동, 하중-축변위 곡선, 최대내력, 변형성능을 비교한다. 끝으로 탄소섬유쉬트의 추가구속을 통해 기둥의 국부좌굴을 지연시켰으며 구속효과로 인해 내력은 상승하는 것으로 나타났다.

최근, 교량교각과 같은 기둥구조물의 사용성능을 향상시킴과 동시에 복잡한 도심지 내 효율적 공간활용을 위해 콘크리트 충전강관(CFT: concrete-filled steel tube)의 적용이 점차 증가하고 있다. 이러한 기둥구조물의 정확한 설계를 위해서는 재료 및 기하학적 특성에 따른 콘크리트 충전강관 기둥의 거동에 관한 실험적 연구가 요구된다. 이에 본 연구에서는 압축강도실험을 통하여 외경-두께비 (D/t) 및 강재-콘크리트 단면적비 (As/Ac)에 따른 콘크리트 충전강관 기둥의 극한강도 분포특성에 대해 명확히 파악하였다. 또한 콘크리트 배합강도에 따른 콘크리트 충전강관 기둥의 극한강도 분포특성을 실험을 통하여 명확히 파악하였다. 실험결과의 고찰을 통하여 압축하중을 받는 콘크리트 충전강관 기둥의 극한강도는 콘크리트 강도보다 강과의 단면특성에 주로 의존함을 알 수 있었다.

TR-CFT(Transversely Reinforced Concrete Filled Steel Tube) 기둥은 CFT 기둥의 국부좌굴부위를 탄소섬유쉬트로 보강을 하여 국부좌굴을 방지하거나 지연시키는 기둥부재이다. 본 연구에서는TR-CFT 기둥의 휨내력 산정을 위한 설계식을 제안하였다. CFT 기둥의 ACI 설계식은 강관내부에 발생하는 콘크리트의 구속효과를 고려하지 않아 저평가 되고 있다. 따라서 본 연구에서는 구속효과를 고려한 콘크리트의 응력-변형률 곡선를 이용하여 CFT 기둥과 TR-CFT 기둥의 휨내력 산정식을 제안했으며 해석에 의한 예측 값들은 실험값과 잘 일치함을 확인할 수 있었다.

CFT(Concrete Filled Steel Tube)기둥은 부재의 합성효과와 경제적인 측면 때문에 최근 고층건물 시공 시 널리 쓰이고 있다. 그러나 기존의 연구문헌을 살펴보면 CFT 기둥은 강관의 항복이후 강관의 일정지점에 국부좌굴이 생기는 단점을 지니고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 예상 국부좌굴부위를 탄소섬유쉬트로 보강하여 국부좌굴을 방지하거나 지연시키는 TR-CFT (Transversely Reinforced Concrete Filled Steel Tube) 기둥에 관한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 고강도 콘크리트를 사용한 TR-CFT기둥의 실험을 수행하였으며 휨내력에 대한 해석을 수행한 결과 실험값과 해석값이 잘 일치하였다. 또한 기존의 ACI 318 설계법은 강관내부에서 발생하는 콘크리트에 대한 구속효과를 고려하지 않아 저평가가 되어있음을 알 수 있었다.

교량의 교각과 같은 원형기둥구조물의 성능과 강도을 향상시키기 위해 최근 콘크리트 충전강관(CFT: concrete-filled steel tube)의 적용이 점차 증가하고 있다. 이러한 콘크리트 충전강관 구조물의 정확한 소성설계를 위해서는 사용된 재료인 강재 및 콘크리트의 대변형 거동을 구현할 수 있는 소성모델이 필요하다. 본 연구에서는 사용강재의 실험을 통하여 제안된 소성모델을 적용한 탄소성 대변형 해석을 개발하였으며 콘크리트 충전강관 기둥 해석과 실험 결과에 비교하여 그 정도 및 타당성을 검증하였다. 그리고 개발된 프로그램을 이용하여 콘크리트 충전강관 기둥의 초기처짐이 극한장도에 미치는 영향 및 상관관계를 명확히 파악하였다.

본 연구에서는 반복 횡하중을 받는 콘크리트충전 탄소섬유튜브기둥의 휨성능 평가실험을 수행하였다. 시험체의 단면형상은 각형과 원형이며 탄소삼유튜브의 두께 및 와인딩각도(winding angle)를 실험변수로 채택하였다. 모든 시험체는 건물의 한 층 높이와 유사한 높이를 갖는 full scale 크기로 제작되었으며 3대의 가력기(actuator)를 동시에 가동시켜 축하중과 횡하중을 가력하였다. 실험결과를 분석하여 기둥의 휨강도, 변형능력 및 에너지소산능력을 평가하였으며, 횡하중에 대한 기둥의 연성거동 또한 평가되었다.

콘크리트 충전 강관(Concrete Filled Steel Tube : CFT) 기둥은 내력 및 변형능력 등 구조적 성능이 뛰어남에도 불구하고 강관내부에 충전한 콘크리트의 재료분리저항성 및 유동성이 확보되는 고품질의 콘크리트가 요구되며, 또한, 다이어프램 하부의 충전 확인이 어렵다는 문제점을 안고 있다. 따라서 CFT기둥의 장점인 내력 및 시공성을 살리고, 현장 충전 공법에서의 단점을 극복하기 위하여 CFT부재의 PC화가 연구되어 왔다. 그러나 CFT부재의 PC화는 고중량물이기 때문에 운반과 양중능력의 확보 등 다른 문제를 낳게된다. 본 연구에서는 현장타설 CFT기둥의 단점과 공장생산 CFT기둥의 단점을 보완하기 위하여 새로운 형태인 중공 CFT 구조를 제안하고 중심축하중 하의 이력특성에 대한 기본적인 연구를 수행하였다. 이를 위하여 설정된 주된 실험변수는 CFT기둥의 충전율과 충전재의 강도이며, 특히 충전율은 0%, 30%, 50%, 80%, 100%를 설정하였다. 얻어진 결과는 기본적으로 항복강도레벨에 이르기까지 선형적인 거동을 나타내고 있으며, 내부 충전율이 증가함에 따라 강도, 강성 및 변형능력이 크게 나타나고 있다.

본 논문은 콘크리트 충전 원형 및 각형 합성 강관을 기둥부재로서의 적합성 및 적용성을 위한 연구로 두개의 강관을 합성한 콘크리트 충전 강관 기둥의 축압축 좌굴내력 및 변형형상에 대한 실험적 연구이다. 강관 기둥에 대한 연구는 콘크리트 충전 원형 강관 기둥, 콘크리트 충전 각형 강관 기둥, 콘크리트 충전 합성 강관 기둥으로 분류하여 실험을 수행하였다.

건축물이 고층화, 대형화 되어감에 따라 기둥이 부담해야할 내구성이 커진다. 이런 요구로 인하여 콘크리트 충전강관기둥의 형식을 개발하게 되었고, 역학적 거동을 규명하기 위해 연구가 이루어지고 있다. 본 연구는 실험에서 규명하기 힘든 콘크리트코어와 원형강관의 두 이질재료간의 접촉면에서의 상호작용에 대한 해석적 연구로써 비선형 해석프로그램인 ABAQUS/Standard Version 5.8을 이용하여 쉬어코넥트의 부착형태 및 위치에 따른 부착응력을 비교하고, 접촉면에 대한 역학적 특성을 나타낼 수 있는 모델링기법, 해석기법에 대하여 제시하고, 역학적 특성을 규명하고자 한다.

An analytic study on the bond stress between steel tube and concrete in concrete filled steel(CFT) rectangular column is presented in this paper. Recently buildings need members which are enhanced durability and ductility. Concrete filled rectangular column system is proposed as alternative plan. In this paper, ABAQUS/Standard Version 5.8 which is identified as usefulness for finite element analysis and has various element library is used. The variables in this study are the location and type of shear-connector. The modeling on contact problem practiced by Contact Pair and Contact Pressure method. In the step of physical bond, it is practiced by Change friction option After yielding of models, analytic results is less than that of experimental results.

This paper is presented an experimental studies on bond stress between steel and concrete in concrete filled steel tubes. In the actual building frames, vertical dead and live loads on beams are usually transferred to columns by beam-to-column connections. In case when concrete filled steel tubes are used as columns of an actual building frame which has a simple connection, shear forces in the beam ends are not directly transferred to the concrete core but directly to the steel tube. Provided that the bond effect between steel tube and concrete core should not be expected, none of the end shear in the beams would be transferred to the concrete core but only to the steel tube. Therefore, it is important to investigate the bond strength between steel tube and concrete core in the absence of shear connectors.

일정한 축하중과 반복적인 횡하중을 받는 콘크리트충전 강합성 기둥의 내진성능에 관한 실험적인 연구가 수행되었다. 강합성 기둥은 충전콘크리트가 강판의 국부좌굴로 인한 내측방향의 변형을 억제하고, 강판의 콘크리트 측압에 대한 구속효과와 같은 상호작용에 의해서 콘크리트와 강재의 단순누가강도 이상의 강도증진효과를 가지며, 강재 및 콘크리트기둥에 비해 우수한 연성 및 에너지 흡수능력을 나타내었다. 단면분할법을 이용하여 콘크리트충전 강합성 기둥의 비선형 모멘트-곡률 관계를 예측해 보았으며, 이는 실험결과와 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났다. 또한, 구조물의 내진설계의 중요한 요소인 강합성 기둥의 연성 및 응답수정계수를 평가해 보았다. 실험결과 강합성 기둥은 효과적인 내진구조 부재로 판단되었다.