• 콘크리트학회논문집
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• 제26권6호
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• pp.761-769
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• 2014

인장강도 및 휨강도가 낮고 취성파괴의 특성을 가지는 일반적인 콘크리트의 단점을 극복하기 위하여 최근에는 압축강도가 180 MPa이상인 고성능 콘크리트에 강섬유를 혼입한 강섬유 보강 초고성능 콘크리트(UHPC)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. UHPC 바닥판과 강재 거더를 이용하여 합성보를 구성할 때, UHPC 바닥판의 높은 강도와 강성으로 인하여 강재거더 상부 플랜지의 역할이 거의 불필요할 것으로 예상된다. 이러한 점을 착안하여 본 논문에서는 합성보 구성 시에 강재 거더의 상부플랜지를 없앤 역T형 거더를 적용하였다. 역T형 거더에 UHPC바닥판을 합성하여 합성보를 구성할 경우, 상부플랜지가 없는 이유로 전단연결재의 설치 위치가 상부플랜지 대신에 강재 거더 복부에 설치해야하는 문제점이 발생되며, 강재 복부에 설치되는 전단연결재에 대한 거동, 역T형 강거더 합성보의 휨거동 특성 등은 현재까지 실험 및 이론적으로 평가된 적이 거의 없는 실정인 이유로 이에 대한 연구가 절실하다. 이를 위하여 본 논문에서는 전단연결재 간격, 바닥판 두께 등을 변수로 하여 역T형 거더와 UHPC바닥판을 합성한 합성보를 8개 제작하여 전단연결재의 거동, 휨거동 특성 등을 파악하고자 하였다. 실험결과를 기준으로 볼 때, 향후 UHPC의 경우 스터의 간격은 100 mm에서 바닥판 두께의 2~3 배 사이로 규정함이 적절할 것으로 예상된다. 또한 실험 부재의 특성 상대변위는 Eurocode-4의 연성거동 기준에 의하면 충분한 연성 거동을 하는 것으로 판정되었으며, 바닥판이 지나치게 얇고 전단연결재의 간격이 지나치게 넓은 경우를 제외한 대부분의 부재들은 일반 콘크리트보다 UHPC의 성능이 우수하여 기존의 AASHTO LRFD 및 Eurocode-4의 식과 실험결과간의 차이가 있음을 알 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권1A호
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• pp.15-24
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• 2008

본 논문에서는 프리캐스트 바닥판을 사용한 단순 강합성보에 교축방향으로 프리스트레스를 도입하는 경우, 콘크리트의 장기거동과 PS강재의 릴렉세이션에 의해 발생하는 프리스트레스의 손실과 장기처짐을 계산하기 위한 장기거동해석방법을 제시하였다. 또한 제시된 해석방법을 이용하여 장기거동해석을 수행하였으며, 이를 통해 합성보의 기하형상, 콘크리트강도 및 초기프리스트레스가 프리캐스트 바닥판을 사용한 강합성보의 장기거동에 미치는 영향을 평가하였다. 해석결과 합성보 기하형상의 영향에서 프리스트레스의 손실과 장기처짐에 영향을 미치는 주요인자는 각각 보의 단면적과 단면2차모멘트였다. 마지막으로, 총 프리스트레스 손실에서 크리프에 의한 손실과 건조수축에 의한 손실의 특성을 분석하여 소요 초기프리스트레스의 산정방법을 제안하였다.

• KIEAE Journal
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• 제10권1호
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• pp.25-31
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• 2010

An experimental investigation of composite beams composed of wide flange steel and precast concrete is presented. The bottom flange of the steel section is encased in precast concrete. The composite beams tested in this study were designed to reduce the depth of the slab and beam. The slabs are constructed on top of the edges of the Structural Composite Hybrid System, instead of on top of the steel flange, decreasing the depth of the beams. When concrete is cast on the metal deck plate located on the edges of the precast concrete, the weight of the concrete slabs and other construction loads must be supported by the contacts between the steel and the precast concrete. This interface must not exhibit bearing failures, shear failures, and failures caused by torque due to the loading of the precast concrete. When the contact area between the concrete and the bottom flange of the steel beam is small, these failures of the concrete are likely and must be prevented. The premature failure of precast concrete must not also be present when the weight of the concrete slabs and other construction loads is loaded. This paper presents a load carrying capacity of Structural Composite Hybrid System in order to observe the failure mode. The symmetrically distributed loading that caused the failure of the composite beam was found. The paper also provides design recommendations of such type of composite structure.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.377-388
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• 2010

HSB600 및 HSB800 고성능강재를 적용한 정모멘트부 강합성거더의 휨거동을 비선형 모멘트-곡률 해석법으로 분석하였다. 연성특성이 다른 3개의 대표적인 강합성거더 기본 단면을 선정하여 모멘트-곡률 해석법으로 모멘트-곡률 이력과 휨저항강도를 구하고 비선형 유한요소해석 프로그램 ABAQUS(2008)로 구한 결과와 비교하여 모멘트-곡률 해석 프로그램을 검증하였다. 비선형 유한요소해석 시에는 플랜지, 복부판 및 콘크리트 바닥판을 판요소로 모델링하여 3차원 강합성거더 유한요소모델을 적용했으며 초기변형과 단면의 잔류응력을 고려하여 해석하였다. 강합성거더 단면에서 콘크리트 바닥판의 28일 압축강도는 30~50MPa를 고려하였으며, 콘크리트 재료는 CEB-FIP(1990) 모델로, 일반 강재와 HSB600 및 HSB800 고성능 강재는 탄소성-변형경화 재료로 모델링하였다. 강합성단면의 연성비, 강거더의 강종, 콘크리트 바닥판의 압축강도, 소성중립축의 위치 등이 강합성거더의 연성특성 및 휨저항강도에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.413-423
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• 2007

기존의 층고절감형 합성보 시스템은 철골보의 웨브면에 바닥판을 삽입하여 시공하기 때문에 상대적으로 기존 합성보 형식과 비교하여 층고를 대폭적으로 줄일 수 있지만, 적용되는 철골보 춤이 제한되기 때문에 적용 가능한 스팬이 한정되어 있어 여러 가지 다양한 건축구조의 수요에 능동적으로 대처하기가 어려운 단점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 기존의 층고절감형 합성보의 단점을 해결하기 위하여 합성보의 춤을 자유로이 조절할 수 있는 층고절감형 매입형 합성보를 개발하였다. 본 연구는 콘크리트에 매입된 강팡성형 철골보를 가지는 불완전 합성보의 휨거동에 관한 것이다. 총 5개의 실대형 실험체를 전단연결재 및 보강근의 사용유무, 슬래브 형식을 주요변수로 하여 실험을 수행하였다. 실험결과, 별도의 전단연결재를 설치하지 않은 실험체는 자체가 가지고 있는 기계적 화학적 부착응력으로 인해 $0.20{\sim}0.76N/mm^2$의 부착응력을 나타내었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2000년도 가을 학술발표회 논문집(II)
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• pp.989-994
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• 2000

Nine tests to failure are performed on full-scale eight composite beams with unreinforced web opening having ribbed slabs with formed deck which are perpendicular to the steel section and one steel beam. The effects of slab width, reinforcing of stud, moving of rib, moment-shear ratio are studied. At the low M/V ratio, Vierendeel action around the high moment end of the opening is occurred and the large deflection across the opening and transverse cracking are occurred with increasing of applied load. As the M/V ratio increases, the relative deflection across the opening decreases. And at failure, full tensile strain are occurred at bottom T section of steel beam, and concrete crushes at the High Moment End of the opening. With narrow slabs, diagonal tension failure at the high moment end of the opening is occurred. And with wide slabs, rib punch-through failure is occurred near the high moment end of the opening. The implications for design are discussed.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.19-29
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• 2023

실리카 흄과 같은 고가의 혼화재 투입 없이 원심성형 공정 활용으로 콘크리트의 수밀성 증대 통한 콘크리트 압축강도 100 MPa급 초고강도 프리스트레스 각형보를 개발하였다. 벽체에 가설된 초고강도 원심성형 각형보는 상부슬래브 콘크리트와 합성된 후에 공용하중을 받게 되는데, 원심성형 보와 바닥판 사이에는 휨에 의해 수평전단응력이 발생되고 이는 스터드나 철근 등의 전단연결재를 통해서 보와 바닥판이 합성거동을 하게 된다. 본 연구에서는 공장에서 생산된 100 MPa급 원심성형 각형보 상부에 RC슬래브를 제작하여 합성시킨 실물모형 시험체에 대한 휨재하시험을 수행하였으며, 합성단면은 설계 공칭휨강도를 넘어 안정적인 합성거동을 하면서 파괴되어 구조적인 신뢰성을 입증하였다.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제7권1호
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• pp.51-59
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• 2013

The use of light-gauge steel framing in low-rise commercial and industrial building construction has experienced a significant increase in recent years. In such construction, the wall framing is an assembly of cold-formed steel (CFS) studs held between top and bottom CFS tracks. Current construction methods utilize heavy hot-rolled steel sections, such as steel angles or hollow structural section tubes, to transfer the load from the end seats of the floor joist and/or from the load-bearing wall studs of the stories above to the supporting load-bearing wall below. The use of hot rolled steel elements results in significant increase in construction cost and time. Such heavy steel elements would be unnecessary if the concrete slab thickening on top of the CFS wall can be made to act compositely with the CFS track. Composite action can be achieved by attaching stand-off screws to the track and encapsulating the screw shank in the deck concrete. A series of experimental studies were performed on full-scale test specimens representing concrete/CFS flexural elements under gravity loads. The studies were designed to investigate the structural performance of concrete/CFS simple beams and concrete/CFS continuous headers. The results indicate that concrete/CFS composite flexural elements are feasible and their structural behavior can be modeled with reasonable accuracy.

• Steel and Composite Structures
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• 제29권1호
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• pp.107-123
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• 2018

The conception and experimental assessment of a removable friction-based shear connector (FBSC) for precast steel-concrete composite bridges is presented. The FBSC uses pre-tensioned high-strength steel bolts that pass through countersunk holes drilled on the top flange of the steel beam. Pre-tensioning of the bolts provides the FBSC with significant frictional resistance that essentially prevents relative slip displacement of the concrete slab with respect to the steel beam under service loading. The countersunk holes are grouted to prevent sudden slip of the FBSC when friction resistance is exceeded. Moreover, the FBSC promotes accelerated bridge construction by fully exploiting prefabrication, does not raise issues relevant to precast construction tolerances, and allows rapid bridge disassembly to drastically reduce the time needed to replace any deteriorating structural component (e.g., the bridge deck). A series of 11 push-out tests highlight why the novel structural details of the FBSC result in superior shear load-slip displacement behavior compared to welded shear studs. The paper also quantifies the effects of bolt diameter and bolt preload and presents a design equation to predict the shear resistance of the FBSC.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.725-736
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• 2011

합성보에는 강재보와 철근콘크리트 슬래브의 경계면에서 작용하는 수평전단력에 저항하기 위해 전단연결재를 설치한다. 또한 일반적으로 강재보에는 거푸집용 철선일체형 데크플레이트가 주로 사용되는데 시공 중 데크플레이트의 탈락 및 낙하 등 안전을 확보하기 위해 철근트러스 거더가 끝나는 양단부의 상부철선에 직봉을 설치한다. 따라서, 본 연구는 이형철근과 강판을 이용하여 동등 이상의 내력을 확보하면서 직봉의 기능을 포함하는 새로운 형상의 전단연결재를 개발하고 활용하는 방안을 검토하였다. Push-out 실험결과, 이형철근과 강판을 사용한 전단연결재는 ${\phi}16$ 스터드커넥터 이상의 내력과 연성을 확보하였으며, 직봉과 전단연결재를 겸용하는 것이 가능한 것으로 나타났다.