• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.421-432
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• 2009

본 연구는 perfobond rib 전단연결재를 사용한 합성보의 정적거동 특성을 파악하기 위하여 perfobond rib 전단연결재의 push-out 실험과 perfobond rib 전단연결재를 설치한 합성보의 하중재하 실험을 실시하였다. Perfobond rib의 전단저항성능은 콘크리트 강도 증가에 의한 콘크리트 선단지지력 및 콘크리트 다웰의 전단저항 성능 증가로 콘크리트 강도에 비례하며 횡방향 철근의 휨변형 성능에 대한 제한으로 연성효과를 나타내는 상대슬립은 일정 콘크리트 강도이상에서는 증가하지 않았다. 합성보의 하중재하 실험결과, 합성보에 휨 하중과 휨 전단하중이 동시에 작용하게 되므로 rib 홀에 배치된 횡방향 철근과 콘크리트 다웰부의 전단저항에 따라 합성보 콘크리트 슬래브의 rib 홀의 위치에서 횡방향 균열이 발생하였으며, perfobond rib 배치방법에 따라 합성단면 경계에서의 상대변위로 강성전단연결재의 전단거동 특성을 확인하였다. Perfobond rib와 같이 합성보에 대한 전단저항 성능이 큰 강성 전단연결재의 경우 전단연결재에 의한 합성보의 거동이 변화하므로 합성보 단면설계시 이에 대한 고려가 필요하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권5호
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• pp.2396-2402
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• 2012

최근 영구거푸집과 보강재 역할을 동시에 하는 FRP-콘크리트 합성부재에 관한 연구가 많이 진행되고 있으며, 일부에서는 실제 교량바닥판에 적용되고 있다. 본 연구에서는 파괴실험으로 평가한 퍼포본드 FRP 콘크리트 합성보에 대해 비선형 유한요소해석 프로그램을 활용하여 검증해석을 실시하고, 이를 이용하여 FRP 보강재 형상에 따른 매개변수 해석을 수행하였다. 퍼포본드 FRP 보강재의 경우 다우웰 영향으로 내력이 증가하는 양상이 나타났고, 본 해석모델을 중심으로 판단하면 웨브의 높이를 고려하여 25~35mm 범위에서 구멍직경을 결정하는 것이 바람직하다고 판단된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제20권1호
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• pp.71-89
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• 2016

In steel and concrete composite girders, the load transfer between the steel beam and the concrete slab is commonly ensured by installing shear connectors. In this paper, to investigate the nonlinear behavior of perfobond connectors, a total of 60 push-out specimens were fabricated and tested with the variables for the hole diameter, the concrete strength, the thickness of concrete slab, the diameter, strength and existence of perforating rebar, the thickness, height and distance of perfobond ribs. The failure mode and the load-slip behavior of perfobond connectors were obtained. A theoretical model was put forward to express the load-slip relationship. Analytical formulas of shear capacity and peak slip were also proposed considering the interaction between the concrete dowel and the perforating rebar. The calculation results of the proposals agreed well with the experimental values.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권7호
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• pp.3280-3286
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• 2011

최근 철근 콘크리트 바닥판의 단점을 원천적으로 보완할 목적으로 재료적 측면과 구조적 측면에서 새로운 바닥판 시스템을 개발하려는 노력이 계속 되어 왔다. 본 연구에서는 퍼포본드 FRP를 영구거푸집 및 인장 보강재로 이용한 콘크리트 합성보에 대해 비선형 유한요소해석 프로그램을 활용하여 검증해석을 실시하고 이를 분석하였다. 실험결과와 비교해서 극한파괴하중의 경우 약 8-15% 내외의 차이를 보여 주었으며, 파괴 시 변형도 분포형태는 실험과 유사한 경향을 보여주었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.647-657
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• 2009

본 연구는 강-프리스트레스 콘크리트(PSC) 혼합구조 보를 분절형 교량에 적용하기 위해 필수적으로 요구되는 이종 부재간의 연결에 대한 기초연구로써, 연결부 거동과 시공성을 향상시키기 위해 연결부 상․하부 플레이트에 perfobond rib 전단연결재를 설치한 강-PSC 연결부를 제안하였다. 제안된 연결부가 설치된 보 실험체들을 제작하여 하중재하실험을 통해 연결부의 성능을 확인한 결과, 모든 실험체에서 연결부의 파괴 없이 연결부 인접 PSC부에서 실험체의 파괴와 극한강도가 나타났다. 합성 작용에 의하여 실험체의 초기 강성은 우수한 것으로 나타났으며, 균열의 진전 형상도 전형적인 휨 균열 형상을 나타내었다. 또한, 기존 스터드를 적용한 실험체 이상의 강도를 얻을 수 있는 것으로 나타났다. 그러므로 제안된 연결부는 혼합구조 연결부에 효과적으로 적용 가능하다고 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.771-776
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• 2020

본 연구에서는 천공된 웨브를 가진 FRP판을 거푸집 및 보강재로 활용한 퍼포본드 FRP-콘크리트 합성보의 휨/전단 거동 특성을 해석적인 방법으로 거동특성을 파악한다. 기존 실험결과와 비교하여 그 유용성을 입증하고 차후 실무에 활용하고자 한다. 본 사례와 같이 비선형성이 매우 큰 경우에는 외연적 방법에 의한 비선형 유한요소해석이 효과적일 것이다. 본 연구에서 채택한 콘크리트손상소성(concrete damage plasticity: CDP)모델은 콘크리트의 비선형적 거동을 적절히 모사할 수 있는 것으로 사료되며, 모델에서 필요한 여러 변수 인자의 결정은 실험결과와 비교하여 연구에서 사용한 값들을 추천하나, 보다 다양한 케이스에 대한 검토 및 조정이 필요할 것이다. 웨브가 천공된 합성보의 퍼포본드의 효과는 초기강성의 확보 측면에서 다소 효과가 있는 것으로 판단되나 정점에서의 경우 단면 손실과 결합력 증진 효과를 적절히 안배해야 할 것으로 사료된다. FRP 판과 콘크리트의 미끄러짐 등의 접촉문제는 초기 강성이 실험결과보다 다소 크게 나타난 이유 중에 하나라 판단되며 정점 이후 콘크리트와 FRP 의 분리문제 등이 실험결과와 다소 차이를 보인 원인으로 생각한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권2호
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• pp.121-127
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• 2010

퍼포본드 FRP 판을 영구 거푸집 및 인장 보강재로 이용한 합성보에 대한 실험을 수행하였다. FRP 판을 영구 거푸집 및 인장 보강재의 합성이용은 재래적인 방법에서 필요한 거푸집 조립 및 탈형 등의 작업이 수반되지 않으므로 빠른 시공이 가능하다. FRP 판과 콘크리트가 합성 구조체로 작용하기 위해서는 FRP 판의 표면처리가 필요하다. 이를 위해 FRP 판에 잔골재를 현장에서 많이 사용하는 에폭시를 이용하여 부착하고 FRP 판의 웨브에 구멍을 천공하였다. 합성보에 추가적인 휨 및 전단보강은 하지 않았다. 비교를 위해 두가지 종류의 비교 실험시편을 제작하였다. FRP 판의 웨브에 구멍을 천공하지 않은 비교 실험시편과 FRP 판 대신에 철근으로 보강한 비교 실험시편이다. 모든 시험체는 중앙에 집중하중을 재하하여 파괴까지 실험하였다. 본 연구 결과 퍼포본드 FRP 판은 콘크리트 구조물의 영구 거푸집 대용 및 인장 보강재로도 활용 할 수 있는 가능성을 보여주었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제21권3호
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• pp.537-551
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• 2016

A new type of composite beam which consists of a wide flange steel shape beam and an innovative type of composite slab was introduced. The composite slab is composed of concrete slab and normal flat steel plates, which are connected by perfobond shear connectors (PBL shear connectors). This paper describes experiments of two large-scale specimens of that composite beam. Both specimens were loaded at two symmetric points for 4-point loading status, and mechanical behaviors under hogging and sagging bending moments were investigated respectively. During the experiments, the crack patterns, failure modes, failure mechanism and ultimate bending capacity of composite beam specimens were investigated, and the strains of concrete and flat steel plate as well as steel shapes were measured and recorded. As shown from the experimental results, composite actions were fully developed between the steel shape and the composite slab, this new type of composite beams was found to have good mechanical performance both under hogging and sagging bending moment with high bending capacity, substantial flexure rigidity and good ductility. It was further shown that the plane-section assumption was verified. Moreover, a design procedure including calculation methods of bending capacity of this new type of composite beam was studied and proposed based on the experimental results, and the calculation methods based on the plane-section assumption and plastic theories were also verified by comparisons of the calculated results and experimental results, which were agreed with each other.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제68권4호
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• pp.485-495
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• 2018

This paper presents the results of an experimental study on the structural performance of an innovative GFRP-concrete composite beam construction, which is reinforced with longitudinal GFRP pultruded box-profile and transverse steel stirrups. GFRP perfobond (PBL) shear connectors are employed to enhance the bonding performance between the GFRP profile and the concrete portion. To investigate the shear and flexural performance of this composite system, eight specimens were designed and tested under three-point and four-point bending. The main variables were the height of the composite beam and the shear span-to-depth ratio. The test results indicated that bonding cracks did not occur at the interface between the GFRP profile and the concrete until the final stage of the test. This shows that the specimens performed well as composite beams during the test and that the GFRP PBL connectors were reliable. Based on the test results, two calculation methods were used to determine the flexural and shear capacity of the composite beams. A comparative study of the test and theoretical results suggests that the proposed methods can reasonably predict both the flexural and shear capacities of the specimens, whereas the provisions of ACI 440 are relatively conservative on both counts.

• Steel and Composite Structures
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• 제20권3호
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• pp.651-669
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• 2016

The behavior of shear connectors plays a significant role in maintaining the required strength of a composite beam in normal and hazardous conditions. Various types of shear connectors are available and being utilized in the construction industry according to their use. Channel connectors are a suitable replacement for conventional shear connectors. These connectors have been tested under different types of loading at ambient temperature; however, the behavior of these connectors at elevated temperatures has not been studied. This investigation proposes a numerical analysis approach to estimate the behavior of channel connectors under fire and compare it with the numerical analysis performed in headed stud and Perfobond shear connectors subjected to fire. This paper first reviews the mechanism of various types of shear connectors and then proposes a non-linear thermo-mechanical finite element (FE) model of channel shear connectors embedded in high-strength concrete (HSC) subjected to fire. Initially, an accurate nonlinear FE model of the specimens tested at ambient temperature was developed to investigate the strength of the channel-type connectors embedded in an HSC slab. The outcomes were verified with the experimental study performed on the testing of channel connectors at ambient temperature by Shariati et al. (2012). The FE model at ambient temperature was extended to identify the behavior of channel connectors subjected to fire. A comparative study is performed to evaluate the performance of channel connectors against headed stud and Perfobond shear connectors. The channel connectors were found to be a more economical and easy-to-apply alternative to conventional shear connectors.