• Steel and Composite Structures
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• 제39권1호
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• pp.21-33
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• 2021

This paper aims to improve the current state-of-the-art in long-term deflection prediction in steel-concrete composite beams. The efficiency of a time-dependent finite element model based on linear creep theory is verified with available experimental data. A parametric numerical study is then carried out, which focuses on the effects of concrete creep and/or shrinkage, ultimate shrinkage strain and reinforcing bars in the slab. The study shows that the long-term deformations in composite beams are dominated by concrete shrinkage and that a higher area of reinforcing bars leads to lower long-term deformations and steel stresses. The AISC model appears to overestimate the shrinkage-induced deflection. A modified ACI equation is proposed to quantify time-dependent deflections in composite beams. In particular, a modified reduction factor reflecting the influence of reinforcing bars and a coefficient reflecting the influence of ultimate shrinkage are introduced in the proposed equation. The long-term deflections predicted by this equation and the results of extensive numerical analyses are found to be in good agreement.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제81권6호
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• pp.751-767
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• 2022

In the hogging bending moment area, continuous composite beams are subjected to the ultimate limit state of lateral-torsional buckling (LTB), which depends on web stiffness as well as concrete slab and shear connection stiffnesses. The design of the LTB and the determination of the elastic critical moment are produced approximately, using the European Standard EN 1994-1-1:2004, for continuous composite steel beams, but is applicable only for those with a plane web steel profile. Also, and from the previous researches, the elastic critical moment of the continuous composite beams with corrugated sinusoidal web steel profiles was determined. In this paper, a finite element analysis (FEA) model was developed using the ANSYS 16 software, to determine the elastic critical moments of continuous composite steel beams with various corrugated web profiles, such as trapezoidal, zigzag, and rectangular profiles, which were evaluated against numerical data of the sinusoidal one from the literature. Ultimately, the failure load of a composite steel beam with various web profiles was predicted by studying 46 models, based on FEA modeling, and a procedure for predicting the elastic critical moment of composite beams with various web steel profiles was proposed. When compared to sinusoidal web profiles, the trapezoidal, zigzag, and rectangular web profiles required an average increase in load capacity and stiffness of 7%, 17.5%, and 28%, respectively, according to the finite element analysis. Also, the rectangular web steel profile has a greater stiffness and load capacity. In contrast, the sinusoidal web has lower values for these characteristics.

• Computers and Concrete
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• 제28권5호
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• pp.479-486
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• 2021

Reinforced concrete (RC) slabs are exposed to several static and dynamic effects during their period of service. Accordingly, there are many studies focused on the behavior of RC slabs under these effects in the literature. However, impact loading which can be more effective than other loads is not considered in the design phase of RC slabs. This study aims to investigate the dynamic behavior of two-way RC slabs under sudden impact loading. For this purpose, 3 different simply supported slab specimens are manufactured. These specimens are tested under impact loading by using the drop test setup and necessary measurement devices such as accelerometers, dynamic load cell, LVDT and data-logger. Mass and drop height of the hammer are taken constant during experimental study. It is seen that rigidity of the specimens effect experimental results. While acceleration values increase, displacement values decrease as the sizes of the specimens have bigger values. In the numerical part of the study, artificial neural networks (ANN) analysis is utilized. ANN analysis is used to model different physical dynamic processes depending upon the experimental variables. Maximum acceleration and displacement values are predicted by ANN analysis. Experimental and numerical values are compared and it is found out that proposed ANN model has yielded consistent results in the estimation of experimental values of the test specimens.

• Advances in concrete construction
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• 제13권 2호
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• pp.153-162
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• 2022

Prefabricated exterior wall panel is the main non-load-bearing component of assembly building, which affects the comprehensive performance of thermal insulation and durability of the building. It is of great significance to develop new prefabricated exterior wall panel with durable and lightweight characteristics for the development of energy-saving and assembly building. In the prefabricated sandwich insulation hanging wall panel, the selection of material for the outer layer and the arrangement of the connector of the inner and outer wall layers affect the mechanical performance and durability of the wall panels. In this paper, high performance cement-based composites (HPFRC) are used in the outer layer of the new type wall panel. FRP bars are used as the interface connector. Through experiments and analysis, the influence of the arrangement of connectors on the mechanical behaviors of thin-walled composite wall panel and the panel with window openings under two working conditions are investigated. The failure modes and the role of connectors of thin-walled composite wallboard are analyzed. The influence of the thickness of the wall layer and their combination on the strain growth of the control section, the initial crack resistance, the ultimate bearing capacity and the deformation of the wall panels are analyzed. The research work provides a technical reference for the engineering design of the light-weight thin-walled and durable composite sandwich wall panel.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2023년도 봄 학술논문 발표대회
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• pp.27-28
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• 2023

Currently, the Off-Site Construction (OSC) construction method, which emphasizes the minimization of field work, is being emphasized at construction sites due to the lack of construction skilled manpower, extreme weather, and the Severe Disaster Punishment Act. In this study, we developed a stacked PC modular, which is a method of stacking PC modules, and solved the lifting problem by reducing the weight of the unit module, which is emerging as the biggest disadvantage of PC modules, to around 20 tons. For the connection between modules, structural safety was secured through repeated history tests of the wall and slab connection. Walls and slabs satisfied all statutory fire resistance times through fire resistance tests, and residential performance was evaluated to be satisfactory through mock-up demonstration. The developed PC modular has been applied to the construction of commercial houses, detached houses, shopping malls, churches, etc., and has design results for many buildings such as dormitories, detached houses with 4 floors or more, and resorts, so it is expected that an atmosphere of revitalization of construction methods will be created.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제90권2호
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• pp.177-187
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• 2024

In this study, compared two distinct estimation methods (stress charts and regression equations) proposed by the Indian road congress design guideline (IRC:58-2015) to determine flexural stress in Jointed Plain Concrete Pavement (JPCP). The occurrence of critical flexural stresses in pavement slabs is due to the combined effects of wheel loads and temperature. These stresses depend on various factors such as material properties of concrete, soil-subgrade strength, loading, and geometric properties of the slab. In order to account for the practical variability of these factors, critical edge stresses are determined using both methods and compared considering tied concrete shoulder. IRC:58 (2015) suggests, the stresses calculated by both the procedures should provide the same results. However, when these stresses are compared for the same configurations and same loading conditions, large variations are observed. The effect of tied concrete shoulder on reduction in critical edge stress is observed. Based on the study, certain important conclusions and recommendations are presented.

• 대한토목학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.87-98
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• 1990

본 연구에서는 Elman둥이 상시하중의 경우에 대해 제안한 새로운 형태의 캔키레바식 옹벽 설계방식을 지진하중을 고려한 경우에까지 확대적용하여 예상되는 효율성을 설계예를 통해 분석하였으며, 좀더 안전한 측에서의 셜계검토를 위해 캔티레바식 옹벽의 자체중량 및 뒷채움 일부분의 모래중량에 의한 수평관성력 등을 포함하는 분석법이 제시되었다. 또한 한계 평형상태가 아닌 다양한 토압상태에서의 설계검토를 목적으로 Mononobe-Okabe 동적토압계산식을 변형하였다. 결론적으로, 기초슬래브의 밑면이 경사진 캔티레바식 옹벽형태가 내진설계에 있어서 가장 효율적임을 알 수 있었다. 즉 다른 형태의 캔티레바식 옹벽에 비해, 활동에 대한 안전율은 가장 크면서도 옹벽축조에 관련된 콘크리트량, 굴착량 및 뒷채움 모래의 양은 가장 절감되는 효과가 있음을 알 수 있었다. 후단부분을 $45^{\circ}$만큼 경사지게하는 캔티레바식 옹벽형태는, 상시하중 및 비교적 낮은 수준의 지진에 대해서는 효율성이 예상되나, 수평진도가 커짐에 따라 이와 같은 효율성을 기대할 수 없음을 알 수 있었다. 이에대한 주된 원인은, 옹벽 후단부분에 작용하는 수평발생토압합력의 감소율이 수평진도가 커짐에 따라 점차적으로 작아지는데 있다. 이외에도 기초슬레브의 밑면이 경사진 캔터레바식 옹벽에 관련된 설계도표를, 뒷채움 및 기초지반모래의 내부마찰각 크기, 지진하중시의 활동에 대한 안전율 규정 등을 각각 달리하여 제시하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.601-608
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• 2011

부유구조체의 설계를 위해서는 파랑하중하에서 부유구조체의 파랑운동 특성과 구조거동에 대한 평가가 요구된다. 부유구조체의 구조거동 평가에서는 파랑하중에 의한 파압분포가 반영되어야 하지만, hydrodynamic 해석모델과 구조해석 모델사이의 파압 연계가 어려워 정확한 구조거동 평가가 어려웠던 문제점이 있었다. 본 논문에서는 파랑하중하에서 대형 부유구조체의 정확한 구조거동 평가를 목적으로 파랑운동-구조거동 통합해석을 실시하였다. AQWA에 의한 hydrodynamic 해석을 바탕으로 부유구조체에 작용하는 파압 분포를 ANSYS Inc.에서 제공하는 Workbench 인터페이스를 이용하여 ANSYS의 구조해석 모델에 연계하였다. 연구결과 본 연구의 파랑운동-구조거동 통합해석은 파랑하중에 의해 부유구조체에 발생하는 파압분포를 구조해석 모델에 정확하게 반영할 수 있어 파랑하중에 의한 부유구조체의 구조거동을 정확하게 평가할 수 있는 것으로 나타났다. 또한, 상부 슬래브의 인장응력은 파랑 입사각 $0^{\circ}$의 경우에 가장 불리하고, 하부 슬래브의 인장응력은 파랑 입사각 $45^{\circ}$의 경우에 가장 불리한 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.245-252
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• 2011

현재 한국에서는 연쇄 붕괴에 대한 설계지침이 적용되고 있지 않으며, 특히 무량판 구조의 연쇄 붕괴 저항 성능에 대한 연구는 초기단계라고 할 수 있다. 따라서 이 연구에서는 철근콘크리트 무량판 구조의 연쇄 붕괴 저항 성능을 평가하기위하여 3가지 해석법을 수행하였다. 선형 정적 해석을 통하여 GSA의 대체경로법에 의한 DCR 값의 차이를 비교하였고, 선형 동적 해석을 통하여 기둥 제거 이후의 수직 변위를 비교하였으며, 비선형 정적 해석을 통하여 최대 하중 계수를 판단하였다. 유효 보폭 모델과 판 유한 요소 해석 모델의 차이점을 분석하기 위하여 여러 변수들에 따라 유한 요소 해석이 수행되었다. 무량판 구조에서 실무에서 많이 사용되고 있는 유효 보폭으로 모델링하는 방법은 슬래브의 강성 기여도를 반영하고 있지 못해 연쇄 붕괴 성능 평가는 상세 유한 요소 해석이 적절할 것으로 판단된다. 여러 변수들을 종합 모서리 기둥(CC)을 제거할 경우가 가장 불리한 조건이고, 내부 기둥(IC)이 제거될 경우가 가장 유리한 조건으로 나타났다. 이 연구에서 제시된 무량판 구조의 연쇄 붕괴 저항 성능 결과로부터 향후 무량판 구조의 성능을 합리적으로 평가하는데 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국도로학회논문집
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• 제9권1호
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• pp.1-15
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• 2007

본 연구에서는 시험도로 계측 자료와 유한요소해석 기법을 사용한 구조해석 결과를 비교하여 포장 전반에 걸친 거동을 분석할 수 있는 기반을 마련하는데 목적이 있다. 시험도로와 같이 다양한 하중 재하시험을 통하여 얻은 계측 결과와 유한요소 해석 결과를 비교하여 타당성을 입증할 경우, 향후 포장의 구조해석 및 설계 과정에서 유한요소해석 기법의 다양한 응용이 가능하다. 본 연구에서는 슬래브, 린, 보조기층, 길어깨, 다웰 및 타이바가 모두 포함된 3차원 콘크리트 해석 모형을 개발하여 동일 조건의 시험도로 계측값과 비교분석을 실시하였다. 또한, 다양한 온도 조건에서 구조해석을 수행하여 컬링에 의한 슬래브 거동을 파악하였다. 콘크리트포장에서 얻어진 변형률계의 계측 결과들과 유한요소해석에서 얻어진 예측 변형률사이의 오차를 줄이기 위하여 분석 방식은 실제 상황과 유사하게 모사하도록 구현하였으며, 가능하면 변수들을 실제 상황과 일치하도록 변화시켰다. 온도 변화 등 여러 가지 상황을 현장과 동일하게 만든 결과, 유한요소해석에서 예측한 값들이 현장에서 얻은 계측값에 유사하게 접근하는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 린층에서는 해석값이 다소 과다하게 발생하여 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다. 또한 실제 컬링을 모사한 구조해석 결과 계측값과 거의 동일하게 나타났으며 영구컬링의 존재도 확인할 수 있었다.