• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.247-258
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• 2007

본 논문은 철골보의 하부 플랜지의 높이 조절이 가능하여 합성바닥판의 춤이 자유로운 신형상의 매입형 합성보에 관한 실험적 연구이다. 이를 위하여 강판성형 철골보 단면을 개발하였고 바닥 슬래브용으로 250mm의 춤을 가진 춤이 깊은 데크 플레이트(이하 Deep Deck)를 사용하여 장스팬에 유리하도록 계획하였다. 실험은 전단스터드 및 인장보강근의 사용유무, 사용강판의 두께, 웨브 개구부의 유무를 주요 변수로 하여 총 7개의 매입형 합성보에 대한 단순지지 휨실험 수행하였다. 실험결과, 강판성형 매립형 합성보는 전단연결재의 설치 없이 철골보와 콘크리트의 부착력에 의해 수평전단력이 전달되는 방식임에도 불구하고 대단히 우수한 합성거동을 나타냄을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.67-79
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• 2008

본 연구에서는 매입형 합성보에서 전체 보의 휨거동 및 합성면에서의 상대변위(Slip) 등을 분석함으로써 화학적 부착, 부착파괴 후 기계적 맞물림 및 마찰작용, 전단 스터드가 합성보 전체의 강도 및 강성과 합성단면에서의 전단합성거동에 기여하는 정도를 해석해 보고자 한다. 이를 위해 U자형 성형강판을 이용한 합성보 및 CT형강 용접방식 강판성형 합성보에 대해 구조성능 실험과 유한요소해석을 수행하였다. 실험 및 해석결과에 의하면, 전단 스터드의 설치 유무에 따라 매입형 합성보의 극한 모멘트성능 차이는 약 10% 미만을 나타내었다. 이것은 강재 보의 단면형상으로 인한 화학적 및 기계적 부착력이 크기 때문에 이에 의한 합성작용으로도 일정 이상의 모멘트성능 발휘가 가능하여 완전합성상태에 해당하는 소성 모멘트내력과의 차이가 비교적 크지 않으며, 합성율이 증가하는 것에 비해 휨모멘트 내력은 완만하게 증가하기 때문으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권6호통권73호
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• pp.747-757
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• 2004

강-콘크리트 합성보에서 강과 콘크리트 사이의 불완전 합성거동은 완전 합성보에 비해서 처짐이 매우 증가하게 된다. 특히, 춤이 깊은 데크 및 속 빈 PC슬래브 등을 사용한 매립형 합성보의 경우, 자체의 형상에 기인하여 처짐에 매우 취약하다. 본 연구에서는 기존 연구에서 유도한 슬립효과를 고려한 처짐 계산법 및 실험으로부터 구한 하중-슬립 관계로부터 매립형 합성보의 전단부착응력 및 슬립에 의한 추가 처짐 값을 제시하였다. 매립형 합성보의 처짐에 미치는 슬립의 영향은 완전 합성보의 강성 값에 비해 약 30%정도 감소함을 알 수 있었다. 또한, 실험 및 예측 값의 비교결과, 6%내외의 오차로 비교적 좋은 결과를 나타내었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권5호통권72호
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• pp.575-586
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• 2004

본 논문은 새롭게 개발된 춤이 깊은 데크 플레이트(이하 Deep Deck) 및 비대칭 H형강 하부플랜지에 플레이트를 용접한 비대칭 철골보로 구성된 매립형(슬림플로어) 합성보의 웨브면에 개구부를 가진 유공 합성보의 휨성능에 관한 실험적 연구이다. 실험은 철골보 춤(250mm, 300mm), 개구부의 위치 및 가력조건에 따라 5개의 유공 합성보에 대한 단순지지 휨실험 수행하였다. 실험결과, 매립형 유공합성보는 전단연결재를 사용하지 않고도 콘크리트의 면내 부착력에 의해 충분한 합성작용을 하는 것으로 나타났고, 개구부 주변이 콘크리트에 의해 구속되어 개구부의 보강없이 충분한 구조적 성능을 발휘할 수 있음을 확인하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제59권4호
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• pp.775-793
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• 2016

This paper presents a numerical method for estimating the curvature, deflection and moment capacity of FRP-reinforced concrete encased steel composite beams (FRP-RCS). A sectional analysis is first carried out to predict the moment-curvature relationship from which beam deflection and moment capacity are then calculated. Comparisons between theoretical and experimental results of tests conducted elsewhere show that the proposed numerical technique can accurately predict moment capacity and deflection of FRP-RCS composite beam. The numerical results also indicated that beam ductility and stiffness are improved when encased steel is added to FRP reinforced concrete beams. ACI, ISIS and Bischoff models for deflection prediction compared well at low load, however, significantly underestimated the experimental results for high load levels.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권2호
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• pp.143-153
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• 2015

본 연구에서는 매립형 합성보와 슬림플로어보의 내화성능평가를 위한 재하가열실험 및 수치해석연구를 수행하였다. 이를 통해 화재 시 합성보의 온도 및 처짐 변화를 분석하고 하중비, 철근, 화재노출면 등의 합성보 설계변수들이 내화성능에 미치는 영향을 비교하였다. 화재실험결과 매립형 합성보와 슬림플로어보의 경우 강재의 온도상승이 일반형 합성보에 비해 상당히 지연됨을 확인하였다. 그리고 매립콘크리트 내에 보강된 철근은 최소 90분까지는 상온강도를 발휘할 수 있는 온도이하를 유지하였다. 무보강 매립형 합성보, 철근을 보강한 매립형 합성보와 슬림플로어보의 경우 처짐량 제한 기준만으로도 2시간 이상의 내화성능을 달성하였다. 이는 무피복 매립형 합성보와 슬림플로어보가 강재보의 내화성능을 증진하는 합리적인 대안이 될 수 있음을 시사한다. 합성보 재하가열실험에 대하여 ABAQUS를 활용한 유한요소해석을 수행한 결과 전체적인 처짐 양상 및 내화시간의 예측에 있어서 해석결과가 실제 실험결과를 신뢰성 있게 구현하고 있음을 확인하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제44권6호
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• pp.883-898
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• 2022

A hollow-core partially-encased composite beam, named HPEC beam, is investigated in this paper. HPEC beam comprises I-beam, longitudinal reinforcement, stirrup, foam formwork, and cementitious grout. The foam formwork is located on both sides of the web, and cementitious grout is cast within the steel flange. To investigate the shear performance of HPEC beams, static loading tests of six HPEC beams and three control beams were conducted. The shear span ratio and the number of studs on the shear behavior of the HPECspecimens were studied. The failure mechanism was studied by analyzing the curves of shear force versus both deflection and strain. Based on the shear span ratio (𝜆), two typical shear failure modes were observed: shear compression failure when 1.6 ≤ 𝜆 ≤ 2; and diagonal compression failure when 𝜆 ≤ 1.15. Shear studs welded on the flange can significantly increase the shear capacity and integrity of HPEC beams. Flange welded shear studs are suggested. Based on the deformation coordination theory and superposition method, combined with the simplified modified compression field model and the Truss-arch model, Modified Deformation Coordination Truss-arch (M.D.C.T.) model was proposed. Compared with the shear capacity from YB9038-2006 and JGJ138-2016, the calculation results from M.D.C.T. model could provide reasonable predictions.

• Steel and Composite Structures
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• 제50권4호
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• pp.419-428
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• 2024

Prefabricated partially-encased composite (PEC) structural component is widely used in construction industry due to its superior structural performance and easy assembly characteristic. However, the solid web in traditional PEC components tends to split concrete into two halves, thus potentially reduces structural integrity and requires double concrete pouring. To overcome the above disadvantages, a new PEC beam with open-web π-shaped steel is proposed in this paper. Four open-web PEC beams with varying sectional height, flange thickness and web void rate were constructed and tested under flexural loads. During experimental tests, all beams exhibited typical flexural failure modes with strong moment capacities and excellent ductility. Owing to the unique construction form of web opening, steel-concrete bonding properties were enhanced and very small relative steel-concrete slips were observed. Experimental results also showed that the flexural capacity of such PEC beams increased with the increase of the sectional height and flange thickness, while was not affected by the web void rate. At last, a flexural capacity formula of the open-web PEC beam was proposed based on the whole section plastic rule. The formula results agreed well with experimental results.

• Steel and Composite Structures
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• 제14권5호
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• pp.493-509
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• 2013

Bending behavior of reinforced concrete slabs encased over shallow I-sections at different levels of compression heads were investigated in present study. 1500 mm long I-sections were used to create composite slabs. Compression heads of monolithic experimental members were encased at different levels into the concrete slabs. Shear connections were welded over some of the I-sections. The testing was carried out in accordance with the principles of four-point loading. Results revealed decreasing load bearing and deflection capacities of composite beams with increasing encasement depths into concrete. Mechanical properties of concrete and reinforcing steel were also examined. Resultant stresses calculated for composite beams at failure were found to be less than the yield strength of steel beams. Test results were discussed with regard to shear and slip effect.

• Steel and Composite Structures
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• 제20권2호
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• pp.251-266
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• 2016

The paper combines two distinct parts. First the behavior of welded headed studs with small diameters of 10 and 13 mm acting as shear connectors (which are not embraced in current standards) is studied. Based on standard push tests the load-slip relationships and strengths are evaluated. While the current standard (Eurocode 4 and AISC) formulas used for such studs give reasonable but too conservative strengths, less conservative and full load-slip rigidities are evaluated and recommended for a subsequent investigation or design. In the second part of the paper the partially encased beams under bending are analyzed. Following former experiments showing rather indistinct role of studs used for shear connection in such beams their role is studied. Numerical model employing ANSYS software is presented and validated using former experimental data. Subsequent parametric studies investigate the longitudinal shear between steel and concrete parts of the beams with respect to friction at the steel and concrete interface and contribution of studs with small diameters required predominantly for assembly stages (concreting). Substantial influence of the friction and effect of concrete confinement was observed with rather less noticeable contribution of the studs. Distribution of the longitudinal shear and its sharing between friction and studs is presented with concluding remarks.