• Steel and Composite Structures
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• 제22권1호
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• pp.141-159
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• 2016

Commonly in steel frames, steel beam and concrete slab are connected together by shear keys to work as a unit member which is called composite beam. When a composite beam is subjected to positive bending, flexural strength and stiffness of the beam can be increased due to "composite action". At the same time despite these advantages, composite action increases the strain at the beam bottom flange and it might affect beam plastic rotation capacity. This paper presents results of study on the rotation capacity of composite beam connected to Rectangular Hollow Section (RHS) column in the steel moment resisting frame buildings. Due to out-of-plane deformation of column flange, moment transfer efficiency of web connection is reduced and this results in reduction of beam plastic rotation capacity. In order to investigate the effects of width-to-thickness ratio (B/t) of RHS column on the rotation capacity of composite beam, cyclic loading tests were conducted on three full scale beam-to-column subassemblies. Detailed study on the different steel beam damages and concrete slab damages are presented. Experimental data showed the importance of this parameter of RHS column on the seismic behavior of composite beams. It is found that occurrence of severe concrete bearing crush at the face of RHS column of specimen with smaller width-to-thickness ratio resulted in considerable reduction on the rate of strain increase in the bottom flange. This behavior resulted in considerable improvement of rotation capacity of this specimen compared with composite and even bare steel beam connected to the RHS column with larger width-to-thickness ratio.

• Steel and Composite Structures
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• 제1권1호
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• pp.17-32
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• 2001

The Rosette-joining system is a completely new press-joining method for cold-formed steel structures. One Rosette-joint has a shear capacity equal to that of approximately four screws or rivets. The Rosette thin-walled steel truss system presents a new fully integrated prefabricated alternative to light-weight roof truss structures. The trusses are built up on special industrial production lines from modified top hat sections used as top and bottom chords and channel sections used as webs which are joined together with the Rosette press-joining technique to form a completed structure easy to transport and install. A single web section is used when sufficient but can be strengthened by double-nesting two separate sections or by using two lateral profiles where greater compressive axial forces are met. An individual joint in the truss can be strengthened by introducing a hollow bolt into the joint hole. The bolt gives the connection capacity a boost of approximately 20%. A series of laboratory tests have been carried out in order to verify the Rosette truss system in practice. In addition to compression tests on individual sections of different lengths, tests have also been done on small structural assemblies and on actual full-scale trusses of a span of 10 metres. Design calculations have been performed on selected roof truss geometries based on the test results, FE-analysis and on the Eurocode 3 and U.S.(AISI) design codes.

• Earthquakes and Structures
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• 제24권2호
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• pp.81-90
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• 2023

The maximum drifts are important to the seismic evaluation of steel buildings and connections, but the information can hardly be obtained from the post-earthquake field investigation. This research studies the feasibility of using the loss rate of bolt pretension as an earthquake damage predictor. Full-scale tests were made on four steel connections using bolted-web-welded-flange details. One connection was unreinforced (UN), another was reinforced with double shear plates (DS), and the other two used reduced beam sections (RBS). The preinstalled strain gauges were used to control the pretensions and monitor the losses of the high-strength bolts. The results showed that the loss rate of bolt pretension was highly related to the damage of the connections. The pretensions lost up to 10% in all the connections at the yield drifts of 0.5% to 1%. After yielding of the connections, the pretensions lost significantly until fracture occurred. The UN and DS connections failed with a maximum drift of 4 %, and the two RBS connections showed better ductility and failed with a maximum drift of 6%. Under the far-field-type loading protocol, the loss rate grew to 60%. On the contrary, the rate for the specimen under near-fault-type loading protocol was about 40%. The loss rate of bolt pretension is therefore recommended to use as an earthquake damage predictor. Additionally, the 10% and 40% loss rates are recommended to predict the limit states of connection yielding and maximum strength, respectively, and to define the performance levels of serviceability and life-safety for the buildings.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2006년도 추계 학술발표회 논문집
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• pp.25-28
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• 2006

In general, post-installed dowel bars are used as a shear connector to ensure the composite actions between new slabs and existing slabs in an apartment remodelling constructions expecially for enlarging the interior space outward the existing buildings. But, it has not been checked that the connection performance between existing and new slab is satisfactory not only for the structural safety condition but also the for serviceability and dwelling requirements. In this research, an experimental works were presented to evaluate the load transfer capacity for the planar joints between existing and new slab. The existing slabs were obtained from the existing apartment housing which will be demolished, and were retrofitted with carbon fiber plate. Test results showed that the planar joints with post-installed dowel bars behaved in full composite modes until ultimate capacity of test specimens, so sufficient ultimate and serviceability performance are confirmed.

• Geomechanics and Engineering
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• 제34권4호
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• pp.437-447
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• 2023

Inclined piles are commonly used in civil engineering constructions where significant lateral resistance is required. Many researchers proved their positive performance on the seismic behavior of the supported structure and the piles themselves. However, most of these numerical studies were done within the framework of linear elastic or elastoplastic soil behavior, neglecting therefore the soil non-linearity at low and moderate soil strains which is questionable and could be misleading in dynamic analysis. The main objective of this study is to examine the influence of the pile inclination on the seismic performance of the soil-pile-structure system when both the linear elastic and the nonlinear soil models are employed. Based on the comparative responses, the adequacy of the soil's linear elastic behavior will be therefore evaluated. The analysis is conducted by generating a three-dimensional finite difference model, where a full interaction between the soil, structure, and inclined piles is considered. The numerical survey proved that the pile inclination can have a significant impact on the internal forces generated by seismic activity, specifically on the bending moment and shear forces. The main disadvantages of using inclined piles in this system are the bending forces at the head and pile-to-head connection. It is crucial to account for soil nonlinearity to accurately assess the seismic response of the soil-pile-structure system.

• 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.

• 토지주택연구
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• 제1권1호
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• pp.67-73
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• 2010

PHC 말뚝에서 강선을 노출시켜 건축물의 기초판과 연결시키는 기존 강선남김 방식은 강결합과 힌지결합의 중간형태로 공동주택(아파트)과 같은 건축구조물에 흔히 사용되는 방법이다. 그러나 이 방법은 역학적인 성능이 검증되지 않았으며 시공과정도 복잡하다. 이에 본 연구는 기존 관련 연구의 결과를 분석하고, PHC 말뚝의 콘크리트 단면적 대비 강선면적 비인 0.3%를 말뚝 접합부의 최소 철근보강량으로 선정하여 PHC 말뚝과 기초판과의 최적의 철근보강 방법을 말뚝 규격별(PHC 450, PHC 500, 및 PHC 600)로 제시하였다. PHC 말뚝과 기초판 접합부의 역학적 성능(인장강도와 전단강도)을 평가하기 위해 실물크기의 실험을 실시하였다. 그 결과, 모든 경우에 대해 요구강도를 만족하였으며 실제 적용되어도 문제가 없음을 확인하였다. 본 결과는 기존 연구에서 제시되었던 접합부의 철근 보강량보다 그 양이 대폭 감소하는 것으로 나타나 PHC 말뚝 시공 시 원가 절감에도 기여할 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.503-514
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• 2011

본 연구에서는 콘크리트채움 U형 합성보와 H형강 기둥 십자형 합성접합부의 내진상세를 제시하고, 2개의 실물대 실험체를 설계/제작하여 강구조내진기준의 표준실험절차에 따라 내진성능을 평가하였다. 주요 실험체 구성요소는 춤 450mm(실험체 A) 및 550mm(실험체 B) U형 강재보, 두께 165mm의 골데크플레이트 위에 타설된 콘크리트 바닥슬래브, U형보의 완전합성작용을 하기 위한 전단스터드, 부모멘트 전달을 위한 4개의 주철근 및 H형강 기둥에 정착을 위한 용접커플러 그리고 접합부 보강을 위한 보강판으로 구성된다. 순수 강재 보-기둥 접합부와 상이한 U형 합성접합부의 독특한 특성을 고려하여, 지진하중 하에서 내진성능에 결정적 영향을 미치는 보-기둥 접합부의 용접부 취성파단, 강판의 국부좌굴, 주철근의 휨좌굴, 콘크리트 압괴 등의 한계상태가 적절히 제어되도록 실험체를 설계하였다. 강구조내진기준의 지진하중 가력프로그램에 따른 실험결과, 설계에서 의도한 바와 같이 여러 한계상태가 적절히 제어되어 실험체 A 및 B는 각각 6% 및 6.8% 라디안에 이르는 매우 뛰어난 층간변형능력을 발휘하였다. 이는 특수모멘트골조에 요구되는 4% 라디안 수준을 충분히 상회하는 만족스런 층간변형능력이다. 특히 접합부 강화전략에 의해 제안된 합성접합부 상세는 설계에서 의도한 것과 같이 소성힌지를 보강단부로서 밀어냄으로서 취약할 수 있는 보-기둥 용접접합부를 효과적으로 보호하였다. 실험체 A의 최종 파괴모드는 6.0% 층간변위에서 발생한 보강단부에 인접한 냉간성형 코너부의 점진적 저사이클피로에 의한 하부플랜지의 파단에 의해 발생하였다. 한편, 실험체 B는 8.0%의 높은 수준의 층간변위에서 발생한 볼트이음부 파단에 의해 내력을 상실하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.385-396
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• 2014

1994년 미국 노스리지 지진 당시 상당 부분의 피해가 보 하부 플랜지에서 발생하였는데, 이의 원인으로 여러 가지가 거론되었지만 바닥슬래브와 합성작용에 의한 중립축 상승이 주요한 역학적 원인으로 인정되고 있다. 국내의 경우 지진에 저항하는 모멘트골조에 속하는 보(moment frame beam)의 경우에 순철골보로서 설계하고도 실제 시공시에는 보 상부 플랜지에 전단스터드를 필요 이상으로 과도하게 배치하는 오랜 관행이 존재하고 있어 내진성능 확보 차원에서 문제를 유발할 소지가 있다. 본 논문에서는 의도하지 않은 또는 과도한 합성작용이 내진성능에 미치는 부작용을 실물대 실험을 통해 재현하고 이의 개선방향을 모색하고자 하였다. 국내 관행에 따른 접합상세와 합성바닥구조를 갖는 실험체(PN700-C)의 경우, 합성도가 23% 정도임에도 불구하고, 상부플랜지 압축응력에 대해 중립축이 현저히 상승하였고 결국 3% 층간변위에서 콘크리트 압괴를 수반하면서 하부플랜지 취성파단이 발생하였다. 반면 합성바닥이 포함되어 있으나 합성작용이 최소화되도록 설계된 RBS접합부실험체(DB700-C)는 순철골(비합성) RBS접합부실험체(DB700-NC)와 유사한 이력거동을 보이면서 어떤 취성파괴도 없이 5% 수준의 뛰어난 층간변형 능력을 발휘하였다. 본 연구결과는 강구조접합부의 내진보강이나 신축에 있어 모멘트골조에 속한 철골보 및 접합부는 바닥구조와의 합성작용이 최소화되도록 설계 및 시공되어야 함을 시사한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.433-439
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• 2007

본 연구는 하나의 프리캐스트 거더를 분할하여 세그먼트로 각각 공장에서 제작하여 현장으로 운반한 후 포스트텐션 방식으로 체결하여 가설하는 분절공법으로 제작된 철도교 조립식 콘크리트 박스 거더의 정적 성능을 검증하고자 한다. 길이 20m의 실물 조립식 콘크리트 거더를 3등분으로 분절하여 제작한 후, 정적 성능 검증을 위해 같은 제원의 일체 거더와 동일한 조건에서 재하 실험을 수행하였다. 분절 거더 및 일체 거더에 대해 중앙 처짐, 단부 회전각, 균열 양상 등을 비교하였다. 또한 분절 거더의 접합부 거동을 모니터링하기 위해서 수직 상대 변위 및 수평 상대 변위를 최대 재하 하중까지 측정하였다. 분절 거더의 처짐은 육안으로 균열이 감지되는 균열하중 이상부터 일체 거더보다 상대적으로 크게 발생하고 있음을 알 수 있었다. 그러나 분절 거더는 균열하중에 도달하기 전까지 일체 거더와 동일한 거동을 보였다. 또한 분절부의 전단변형 여부를 조사하기 위한 수직 및 수평 상대 변위를 측정한 결과, 최종 재하 하중까지 전단에 의한 변형이 발생하지 않고 있음을 확인하였다. 또한 각 하중단계 별로 비교한 균열 양상은 분절 거더가 일체 거더와 같이 휨에 의한 사인장균열의 형태로 파괴가 진행되고 있음을 보였다.