• Computers and Concrete
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• 제28권5호
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• pp.497-506
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• 2021

Steel-concrete composite structures and precast concrete elements have a common prefabrication process and allow fast construction. The use of hollow-core slabs associated with composite floors can be advantageous. However, there are few studies on the subject, impeding the application of such systems. In this paper, a numerical model representing the considered system using the FE (finite element)-based software DIANA is developed. The results of an experimental test were also presented in Souza (2016) and were used to validate the model. Comparisons between the numerical and test results were performed in terms of the load versus displacement, load versus slip, and load versus strain curves, showing satisfactory agreement. In addition, a wide parametric study was performed, evaluating the influence of several parameters on the behaviour of the composite system: The strength of the steel beam, thickness of the web, thickness and width of the bottom flange of the steel beam and concrete cover thickness on top of the beam. The results indicated a great influence of the steel strength and the thickness of the bottom flange of the steel beam on the capacity of the composite floor. The remaining parameters had limited influences on the results.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.489-496
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• 2016

최근, 건물의 자중을 저감시킴으로서 시공성을 향상시키기 위한 방안으로 중공 PC슬래브에 대한 관심이 높아지고 있다. 국내에서 생산되는 대표적인 중공 PC슬래브인 HCS는 생산방식 특성상 전단보강근의 배근이 어렵기 때문에 안전성 및 사용성 측면에서 문제가 제기되고 있다. 이와 같은 측면에서, 최근 새로운 형태의 부분 PC 슬래브 시스템인 Tripple Ribs Slab (TRS)가 개발되었다. TRS는 전단보강근의 배근이 가능한 하프PC형 중공슬래브이다. 본 연구에서는 TRS의 전단성능을 검토하기 위해 전단실험을 진행하였다. 시공단계별로 형성되는 단면조건에 대하여 비대칭 1점 가력으로 실험하였으며 실험결과 강도를 기준 식들과 비교하였다. 실험에서의 변수는 CIP 유무와 래티스바의 유무 또는 래티스바의 종류이다. 실험으로부터, TRS는 설계하중을 충분히 지지할 수 있는 전단성능을 가지고 있으며 실험체의 강도는 국내콘크리트구조기준에서 제시하는 일반식으로 적절하게 예측될 수 있는 것으로 나타났다. CIP가 타설되지 않은 시공단계에서는 래티스바의 기여도가 현저히 낮기 때문에 래티스바의 전단강도를 제외하고 설계하는 것이 바람직하다고 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.493-504
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• 2008

본 연구는 속빈 PC 슬래브와 채널을 사용한 매입형 합성보의 휨거동에 관한 것이다. 철골보와 PC슬래브의 경계면에 발생하는 전단력은 채널에 의해서 전달된다. 철골보의 춤에 따라서 총 3개의 실대형 실험체를 제작하여 실험을 수행하였으며 기존에 수행된 전단접합 방식과 비교검토를 수행하였다. 채널 용접형 매입형 합성보의 실험결과, 별도의 전단연결재를 설치하지 않아도 자체가 가지고 있는 기계적․화학적 부착응력으로 인해 완전합성보에 가까운 거동을 나타내었다. 또한, 기존의 합성보의 거동과 같이 탄성구간, 항복구간, 매우 큰 연성, 휨파괴모드(소성힌지), 경계면에서의 매우 낮은 상대슬립 및 연성적인 파괴거동을 나타내었다. 따라서 제안된 전단연결 방식의 경우, 실제 건물에 적용시 규준에서 요구하는 구조적 성능을 만족할 수 있는 것으로 나타났다.

• Steel and Composite Structures
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• 제46권4호
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• pp.451-469
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• 2023

The use of precast hollow-core slabs (PCHCS) in civil construction has been increasing due to the speed of execution and reduction in the weight of flooring systems. However, in the literature there are no studies that present a finite element model (FEM) to predict the load-slip relationship behavior of pushout tests, considering headed stud shear connector and PCHCS placed at the upper flange of the downstand steel profile. Thus, the present paper aims to develop a FEM, which is based on tests to fill this gap. For this task, geometrical non-linear analyses are carried out in the ABAQUS software. The FEM is calibrated by sensitivity analyses, considering different types of analysis, the friction coefficient at the steel-concrete interface, as well as the constitutive model of the headed stud shear connector. Subsequently, a parametric study is performed to assess the influence of the number of connector lines, type of filling and height of the PCHCS. The results are compared with analytical models that predict the headed stud resistance. In total, 158 finite element models are processed. It was concluded that the dynamic implicit analysis (quasi-static) showed better convergence of the equilibrium trajectory when compared to the static analysis, such as arc-length method. The friction coefficient value of 0.5 was indicated to predict the load-slip relationship behavior of all models investigated. The headed stud shear connector rupture was verified for the constitutive model capable of representing the fracture in the stress-strain relationship. Regarding the number of connector lines, there was an average increase of 108% in the resistance of the structure for models with two lines of connectors compared to the use of only one. The type of filling of the hollow core slab that presented the best results was the partial filling. Finally, the greater the height of the PCHCS, the greater the resistance of the headed stud.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.3-11
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• 2016

건물의 자중을 저감시킴으로서 시공성을 향상시키기 위한 방안으로 중공 PC슬래브에 대한 관심이 높아지고 있다. 이와 같은 측면에서, 최근 새로운 형태의 부분 PC 슬래브 시스템인 Tripple Ribs Slab (TRS)가 개발되었다. TRS부재는 3개의 리브와 스트랜드로 프리스트레싱된 바닥구조로 구성되어 있다. TRS 바닥구조는 웨브와 웨브 사이에 스티로폼(styrofoam)을 채운 뒤 토핑 콘크리트를 타설함으로서 슬래브 시스템을 구축한다. 본 연구에서는 TRS의 휨성능을 검토하기 위해 휨실험을 진행하였다. Full scale로 제작된 5개의 실험체를 제작한 뒤 휨파괴되도록 단순지지조건으로 실험하였으며 실험결과 강도를 기준 식들과 비교하였다. 실험에서의 변수는 부재의 깊이와 토핑 또는 슬립포밍시 형성되는 추가의 콘크리트 턱의 유무이다. 또한 실험체들에 대하여 비선형 단면해석을 실시하였으며 그 결과를 실험결과와 비교하였다. 실험으로부터, TRS는 설계하중을 충분히 지지할 수 있는 휨성능과 연성능력을 가지고 있으며 실험체의 강도는 기준 식으로 적절하게 예측될 수 있는 것으로 나타났다. 추가의 턱은 실험체의 강도에 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났으며 이에 따라 이들 턱은 굳이 추가의 작업을 통하여 제거할 필요는 없는 것으로 사료된다. 비선형 단면해석을 통하여 TRS의 휨거동을 보다 정확하게 예측하기 위해서는 슬립포밍에 의한 콘크리트의 취성적인 특성을 해석에서 고려할 필요가 있는 것으로 판단된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제17권6호
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• pp.577-585
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• 2017

HPC공법은 기존 PC공법의 구조성능과 시공성을 개선하기 위해 개발하고 있는 공법이다. 본 연구의 목적은 HPC공법의 공사절차 프로토타입을 개발하고, HPC공법의 공사기간을 하프슬래브공법과 비교하여 분석하는 것이다. 공사절차를 개발하기 위해 기존 하프슬래브공법의 공사자료를 분석하였다. 최근 5년 이내에 하프슬래브공법으로 시공된 9개 건축공사의 설계도면, 시방서, 공사계획서 등을 분석하였다. 공사자료 분석결과를 기반으로 하프슬래브공법의 공사절차 프로토타입을 도출하였다. 도출된 하프슬래브공법의 공사절차 프로토타입에 HPC공법의 핵심기술을 적용하여 HPC공법의 공사절차 프로토타입을 개발하였다. 공사절차 분석 결과, 두 공법 간의 공사절차 차이는 'PC부재 조립'과 '토핑콘크리트 타설'인 것으로 나타났다. 두 공법 간의 차이점을 적용하여 7개 공사사례에 적용하여 공사기간을 분석하였다. 기둥PC를 분절하여 사용한 사례1과 사례2는 HPC공법을 적용하면 기준층의 공사기간이 약 16%정도 단축되는 것으로 나타났다. HPC공법의 공사기간 단축은 기둥 부재의 수가 감소하기 때문인 것으로 분석되었다. 특히 대형 기둥을 사용하는 건축공사 현장에서 HPC공법을 적용하면, 기존 하프슬래브 공법에 비해 공사기간을 단축할 수 있는 것으로 분석되었다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2006년도 추계 학술논문 발표대회 논문집
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• pp.57-60
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• 2006

This study proposes the physical properties of the hardened lightweight cement using the polyethylene tube and to make the fundamental data regarding a new lightweight concrete development. The aerated concrete is displaying various effects such as lightweight, insulation characteristic and it is coming to be widely applied the slab layer of apartment as an insulating material but currently the aerated concrete has many problems. Therefore, demonstrating similar property of former aerated concrete and improving the defects, developing new hardened cement is needed. In this study, we predict adopting possibility of hollow core polyethylene tube, as a material to make cement hardening containing a lot of void. So we changed the mixing ratio, a diameter and length of the polyethylene tube and improved the compressive strength and unit capacity weight of the lightweight cement hardening body. From the test results, we judge that the aerated concrete is a developmental possibility.

• 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.

• Steel and Composite Structures
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• 제29권1호
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• pp.1-22
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• 2018

Multi-storey precast concrete skeletal structures are assembled from individual prefabricated components which are erected on-site using various types of connections. In the current design of these structures, beam-to-column connections are assumed to be pin jointed. Welded plate beam to-column connections have been used in the precast concrete industry for many years. They have many advantages over other jointing methods in component production, quality control, transportation and assembly. However, there is at present limited information concerning their detailed structural behaviour under bending and shear loadings. The experimental work has involved the determination of moment-rotation relationships for semi-rigid precast concrete connections in full scale connection tests. The study reported in this paper was undertaken to clarify the behaviour of such connections under symmetrical vertical loadings. A series of full-scale tests was performed on sample column for which the column geometry and weld arrangements conformed with successful commercial practice. Proprietary hollow core slabs were tied to the beams by tensile reinforcing bars, which also provide the in-plane continuity across the connections. The strength of the connections in the double sided tests was at least 0.84 times the predicted moment of resistance of the composite beam and slab. The secant stiffness of the connections ranged from 0.7 to 3.9 times the flexural stiffness of the attached beam. When the connections were tested without the floor slabs and tie steel, the reduced strength and stiffness were approximately a third and half respectively. This remarkable contribution of the floor strength and stiffness to the flexural capacity of the joint is currently neglected in the design process for precast concrete frames. In general, the double sided connections were found to be more suited to a semi-rigid design approach than the single sided ones. The behaviour of double sided welded plate connection test results are presented in this paper. The behaviour of single sided welded plate connection test results is the subject of another paper.

• Steel and Composite Structures
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• 제29권5호
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• pp.603-622
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• 2018

Precast concrete structures are erected from individual prefabricated components, which are assembled on-site using different types of connections. In the present design of these structures, beam-to-column connections are assumed pin jointed. Bolted billet beam to-column connections have been used in the precast concrete industry for many years. They have many advantages over other jointing methods in component production, quality control, transportation and assembly. However, there is currently limited information concerning their detailed structural behaviour under vertical loadings. The experimental work has involved the determination of moment-relative rotation relationships for semi-rigid precast concrete connections in full-scale connection tests. The study reported in this paper was undertaken to clarify the behaviour of such connections under symmetrical vertical loadings. A series of full-scale tests was performed on sample column for which the column geometry and bolt arrangements conformed to successful commercial practice. Proprietary hollow core floor slabs were tied to the beams by 2T25 tensile reinforcing bars, which also provide the in-plane continuity across the connections. The contribution of the floor strength and stiffness to the flexural capacity of the joint is currently neglected in the design process for precast concrete frames. The flexural strength of the connections in the double-sided tests was at least 0.93 times the predicted moment of resistance of the composite beam and slab. The secant stiffness of the connections ranged from 0.94 to 1.94 times the flexural stiffness of the attached beam. In general, the double-sided connections were found to be more suited to a semi-rigid design approach than the single sided ones. The behaviour of double sided bolted billet connection test results are presented in this paper. The behaviour of single sided bolted billet connection test results is the subject of another paper.