• Steel and Composite Structures
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• 제45권6호
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• pp.797-818
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• 2022

Steel-precast ultra-high-performance concrete (UHPC) composite beams with demountable high-strength friction-grip bolt (HSFGB) shear connectors can be used for accelerated bridge construction (ABC) and achieve excellent structural performance, which is expected to be dismantled and recycled at the end of the service life. However, no investigation focuses on the demountability and reusability of such composite beams, as well as the installation difficulties during construction. To address this issue, this study conducted twelve push-out tests to investigate the effects of assembly condition, bolt grade, bolt-hole clearance, infilling grout and pretension on the crack pattern, failure mode, load-slip/uplift relationship, and the structural performance in terms of ultimate shear strength, friction resistance, shear stiffness and slip capacity. The experimental results demonstrated that the presented composite beams exhibited favorable demountability and reusability, in which no significant reduction in strength (less than 3%) and stiffness (less than 5%), but a slight improvement in ductility was observed for the reassembled specimens. Employing oversized preformed holes could ease the fabrication and installation process, yet led to a considerable degradation in both strength and stiffness. With filling the oversized holes with grout, an effective enhancement of the strength and stiffness can be achieved, while causing a difficulty in the demounting of shear connectors. On the basis of the experimental results, more accurate formulations, which considered the effect of bolt-hole clearance, were proposed to predict the shear strength as well as the load-slip relationship of HSFGBs in steel-precast UHPC composite beams.

• 터널과지하공간
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• 제7권1호
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• pp.31-38
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• 1997

Residual shear strength should be taken into consideration as well as peak one when analysing stability of slopes constituted by weathered rock or overconsolidated soils since such materials could be subjected to progressive failure mechanism. When landslide of a slope is related to progressive failure phenomenon, the failure might occur even though shear strength of the slope materials does not reach their residual shear strength over the whole slip surface. Therefore, stability of the slope concerned may be overstimated or underestimated when using only its peak or residual shear srength parameters. Mechanical description for progressive failure phenomenon is given by Bjerrum(1967). In parameters. Mechanical description for progressive failure phenomenon is given by Bjerrum(1967). In this study, his theory has been extended to estimate the distance of failed zone for a plane slope and the results calculated by this extended equatio has been compared with that obtained by numerical modelling using FLAC. In addition, stress state on the slip surface has been, in detail, analysed to understand failure mechanism when a limited progressive failure occurs. Effects of mechanical and hydraulic factors on progressive failure have also been analysed.

• Computers and Concrete
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• 제3권1호
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• pp.65-77
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• 2006

This study reports the details of the finite element analysis of eleven shear critical partially prestressed concrete T-beams having steel fibers over partial or full depth. Prestressed concrete T-beams having a shear span to depth ratio of 2.65 and 1.59 and failing in the shear have been analyzed using 'ANSYS'. The 'ANSYS' model accounts for the nonlinear phenomenon, such as, bond-slip of longitudinal reinforcements, post-cracking tensile stiffness of the concrete, stress transfer across the cracked blocks of the concrete and load sustenance through the bridging of steel fibers at crack interface. The concrete is modeled using 'SOLID65'-eight-node brick element, which is capable of simulating the cracking and crushing behavior of brittle materials. The reinforcements such as deformed bars, prestressing wires and steel fibers have been modeled discretely using 'LINK8' - 3D spar element. The slip between the reinforcement (rebar, fibers) and the concrete has been modeled using a 'COMBIN39'-non-linear spring element connecting the nodes of the 'LINK8' element representing the reinforcement and nodes of the 'SOLID65' elements representing the concrete. The 'ANSYS' model correctly predicted the diagonal tension failure and shear compression failure of prestressed concrete beams observed in the experiment. The capability of the model to capture the critical crack regions, loads and deflections for various types of shear failures in prestressed concrete beam has been illustrated.

• 터널과지하공간
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• 제27권2호
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• pp.89-99
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• 2017

이산화탄소 지중저장 사업의 성공적인 수행을 위해서는 저장시스템의 안정성을 확보할 수 있는 대상 지층을 선정하고 현장 지질조건에 최적화된 주입 조건을 설계해야 한다. 본 연구에서는 국내 실증실험 대상 예상후보지의 하나인 장기분지의 지질구조를 바탕으로 2차원 간략해석모델을 구축하고 TOUGH-FLAC 연계해석기법을 사용하여 초기응력조건과 주입량이 이산화탄소 격리저장시스템에 미치는 영향을 분석하였다. 기초해석 결과, 수직응력이 수평응력보다 우세한 정단층 응력조건에서 전단미끄러짐 가능성이 가장 높은 결과를 보였으며, 단위시간당 주입량을 달리하는 주입량 시나리오 해석에서는 주입량을 단계적으로 증가시켜 주입하는 경우가 공극압의 증가폭이 가장 크고 활동마찰계수를 이용한 전단미끄러짐 가능성 평가 결과에서도 가장 불리한 것으로 평가되었다.

• 터널과지하공간
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• 제26권1호
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• pp.12-23
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• 2016

향후 국내에서 수행될 이산화탄소 지중저장 프로젝트의 성공적인 수행을 위해서는 현장 지질조건에 최적화된 주입 조건을 설계하는 것이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 주입량 및 주입온도 등의 주입조건이 격리저장시스템의 역학적 안정성에 미치는 영향을 열-수리-역학 연계해석기법의 하나인 TOUGH-FLAC 해석기법을 이용하여 평가하였다. 저장시스템의 역학적 안정성은 기존 균열의 전단미끄러짐 발생가능성을 활동마찰각 및 응력원을 이용하여 분석하였다. 이산화탄소의 주입온도가 저류층의 초기온도보다 낮은 저온주입의 조건에도 열응력으로 인한 인장균열은 발생하지 않는 것으로 파악되었으나, 저류층에서 전단미끄러짐이 발생하는 결과를 보였다. 단위시간당 이산화탄소 주입량을 변화시킨 시나리오 해석에서는 단계별로 주입량을 감소시키는 주입시나리오에서 기존 균열들의 전단미끄러짐 발생 가능성이 가장 낮은 것으로 평가되었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제9권6호
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• pp.21-30
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• 2005

본 연구에서는 지진하중을 받는 탄성구조물을 대상으로 층전단력 분포에 기초한 마찰감쇠기의 설계방법을 제시하였다. 먼저 마찰감쇠기의 슬립하중(slip-load)을 정규화하는 방법 별로 단자유도 시스템의 수치해석을 수행하고 비교하였다. 이를 통해 슬립하중과 가새 강성의 영향을 파악하였으며, 설치용 가새와 원구조물의 최적강성비를 찾았다. 다음으로는 다양한 고유주기와 층수를 갖는 구조물을 대상으로 수치해석을 통해 마찰감쇠기의 설치 층수와 위치의 결정방법 및 슬립하중의 분배 방법을 도출하였다. 이 과정에서 설치 층수가 포함된 성능지수를 사용하여 슬립하중의 총합으로부터 최적의 설치 층수를 도출하는 경험식을 제시하였다. 마지막으로 실제 지진하중을 사용한 수치해석을 통해 기존의 최적설계 방법과 비교하여 제안된 방법의 우수성을 입증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.27-40
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• 1999

사면안정해석을 수행하기 위하여 많이 사용하는 한계평형방법은 일정한 가정을 하여 안전율을 평형에 필요한 응력과 흙의 전단강도의 비로 정의하여 대상사면의 안전율을 구한다. 유한요소법을 이용한 사면안정해석방법은 응력상태를 유한요소법으로 구한 후 원호나 대수나선형등의 일정한 모양의 사면 파괴선을 가정하여 반복적으로 최소안전율을 구한다. 본 연구에서는 유한요소법을 이용한 사면안정해석방법을 개발하여 사면의 가장 취약한 부분을 따라 파괴선이 발생하도록 하였다. 이것은 요소내의 국부안전율과 파괴각을 고려하여 사면파괴선을 자동적으로 구할 수 있도록 함으로써 가능한데 이 방법은 임의의 파괴선을 가정할 필요가 없으며 절편에 작용하는 힘에 대하여 가정을 할 필요가 없고 임의의 모양의 파괴선을 구할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 개발된 해석방법을 검증하기 위하여 가상의 사면, 자연사면, 그리고 댐사면에 적용하여 실무에서 많이 사용하는 한계평형방법 프로그램인 STABL5M과 SLOPE/W과 비교 평가하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제36권1호
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• pp.1-16
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• 2020

In steel-concrete composite beams, to improve the cracking resistance of the concrete slab in the hogging moment region, a new type of connector in the interface, named uplift-restricted and slip-permitted screw-type (URSP-S) connector has been proposed. This paper focuses on the behavior of steel-concrete composite beams with URSP-S connectors. A total of three beam specimens including a simply supported beam with URSP-S connectors and two continuous composite beams with different connectors arrangements were designed and tested. More specifically, one continuous composite beam was equipped with URSP-S connectors in negative moment region and traditional shear studs in other regions. For comparison, the other one was designed with only traditional shear studs. The failure modes, crack evolution process, ultimate capacities, strain responses at different locations as well as the interface slip of the three tested specimens were measured and evaluated in-depth. Based on the experimental study, the research findings indicate that the larger slip deformation is allowed while using URSP-S connectors. Meanwhile, the tensile stress reduces and the cracking resistance of the concrete slab improves accordingly. In addition, the overall stiffness and strength of the composite beam become slightly lower than those of the composite beam using traditional shear studs. Moreover, the arrangement suggestion of URSP-S connectors in the composite beam is discussed in this paper for its practical design and application.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권11호
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• pp.5566-5571
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• 2012

블록전단파괴는 인장부재의 한계상태에 해당하는 것으로 강구조물의 인장부재 또는 연결부 설계 시 주의를 요한다. 많은 연구 결과와 설계기준에서는 블록전단파괴에 대한 볼트 이음 방식의 영향을 고려하지 않고 있다. 본 연구에서는 볼트 이음 방식(지압이음과 마찰이음)이 블록전단파괴의 파괴모드와 파괴강도에 미치는 영향을 분석하고자 인장실험을 실시하였다. 실험결과의 분석으로부터 설계기준, 지압이음, 마찰이음에 따른 파괴모드의 차이를 제시하였으며 마찰이음에서 발생되는 마찰력으로 인한 블록전단파괴강도의 변화를 고찰하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권5호통권72호
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• pp.671-682
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• 2004

본 연구는 부분 전단연결을 가지는 강-콘크리트 합성보의 처짐에 미치는 전단슬립의 영향을 조사하는 것이다. 현재 각국의 설계규준에서는 합성보의 처짐 계산시 전단연결재의 강도와 관련되어 있지만, 본 연구에서는 하중조건에 상관없는 전단연결재의 강성에 기반을 둔 정확한 해를 유도하였다. 우선, 평형조건, 곡률의 적합조건에 기반을 둔 3가지 하중조건에서의 합성보의 등가강성을 유도하고, 이로부터 하중조건에 상관없이 슬립의 영향을 적용할 수 있는 간편한 제안식을 유도하였다. 이러한 제안식의 타당성을 검증하기 위해서 현재 AISC에서 사용하고 있는 합성보의 유효강성 및 Nie가 제안한 식과 비교하였다. 일반적으로 사용되는 보의 경우, 전단슬립의 영향은 스팬이 짧을 경우, AISC에 비해서 최대 18%까지의 강성의 감소를 나타냄을 알 수 있었다. 완전합성보의 경우, AISC의 제안 값이 본 연구의 결과 보다 크게 나타났는데, 이는 안전측이 되지 못함을 알 수 있었으며, 불완전 합성보의 경우, AISC 제안식이 본 연구보다 강성을 과소 평가하는 결과를 나타내었다.