• Steel and Composite Structures
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• 제16권6호
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• pp.559-576
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• 2014

A new mathematical model and its finite element formulation for the non-linear stress-strain analysis of a planar beam strengthened with plates bolted or adhesively bonded to its lateral sides is presented. The connection between the layers is considered to be flexible in both the longitudinal and the transversal direction. The following assumptions are also adopted in the model: for each layer (i.e., the beam and the side plates) the geometrically linear and materially non-linear Bernoulli's beam theory is assumed, all of the layers are made of different homogeneous non-linear materials, the debonding of the beam from the side-plates due to, for example, a local buckling of the side plate, is prevented. The suitability of the theory is verified by the comparison of the present numerical results with experimental and numerical results from literature. The mechanical response arising from the theoretical model and its numerical formulation has been found realistic and the numerical model has been proven to be reliable and computationally effective. Finally, the present formulation is employed in the analysis of the effects of two different realizations of strengthening of a characteristic simply supported flexural beam (plates on the sides of the beam versus the tension-face plates). The analysis reveals that side plates efficiently enhance the bearing capacity of the flexural beam and can, in some cases, outperform the tensile-face plates in a lower loss of ductility, especially, if the connection between the beam and the side plates is sufficiently stiff.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권5호통권66호
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• pp.579-589
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• 2003

콘크리트충전 강판(CFT)기둥과 H-형강 보 접합부의 기존 보강 방식은 상 하 동일 다이아프램 형태로 처리하는 것이 일반적이지만, 우리나라와 같은 중 약진지역에서는 하부플랜지에 인장 발생률이 적으므로 하부측을 단순화시켜 경제적인 접합부를 만들 수 있다. 우선적으로 본 논문에서는 단순인장실험을 실시하여 인장거동을 파악하고, 그 결과를 확장 적용하여 하부측 단순화의 타당성을 검증하였다. 본 실험에서는 상부에 복합십자형 다이아프램(Combined Diaphragm)을 하부에는 네 가지 형식 즉, 복합십자형, 무보강, 수평 T-bar, 수직 Plate를 다아아프램으로 제작한 실대크기의 실험체를 ANSI/AISC SSPEC-2002 가력 프로그램(AISC,2002)에 따라 반복가력실험을 하였다. 하부다이아프램에 사용된 수평 T-bar와 수직 Flat bar의 스터드 볼트는 횡력에 의해 하부다이아프램에 인장력이 가해질 때 보 플랜지의 인장력을 내부 콘크리트에 전달하기 위함이다. 각각의 실험체는 하부 인장시 내력의 차이가 조금 있었으나 모든 실험체가 AISC에서 규정하고 있는 합성보통모멘트 골조인(AISC,2002) 0.01rad의 비탄성회전 능력을 발휘하였다. 하부 접합부의 거동을 분석한 결과, 단순화된 하부다이아프램은 내력과 강성뿐만 아니라 소성 변형 능력이 우수하며 현장에 사용하기에 충분한 내진성능을 나타냄을 입증하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제26권5호
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• pp.569-589
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• 2007

This paper presents an analytical model for RC beam-column connections that takes into account bond deterioration between reinforcing steel and concrete. The model is based on the Lumped Damage Mechanics (LDM) theory which allows for the characterization of cracking, degradation and yielding, and is extended in this paper by the inclusion of the slip effect as observed in those connections. Slip is assumed to be lumped at inelastic hinges. Thus, the concept of "slip hinge", based on the Coulomb friction plasticity theory, is formulated. The influence of cracking on the slip behavior is taken into account by using two concepts of LDM: the effective moment on an inelastic hinge and the strain equivalence hypothesis. The model is particularly suitable for wide beam-column connections for which bond deterioration dominates the hysteretic response. The model was evaluated by the numerical simulation of five tests reported in the literature. It is found that the model reproduces closely the observed behavior.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.247-254
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• 2010

유리섬유강화 폴리에스터(GFRP) 복합소재는 가볍고 내구성이 뛰어나 강재, 콘크리트, 나무 등과 같은 기존의 구조 재료들을 대체할 수 있는 재료로 최근 각광 받고 있다. 이러한 복합소재를 활용하기 위해 쉽게 조립할 수 있는 수직결구식 복합소재 데크를 활용한 아치가교 유형을 선행 연구에서 제안하였고 유한요소해석을 통해 검증하였다. 이 논문에서는 선행연구에서 제안된 볼트결합에 의한 복합소재 데크 조립식 아치가교의 안전성 및 사용성을 구조성능시험을 통해 검증하여 문제점을 파악하고 그 문제점을 해결하기 위해 개선된 아치가교 유형을 제안한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.217-223
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• 2008

유리섬유강화 폴리에스터(GFRP) 복합소재는 가볍고 내구성이 뛰어나 강재, 콘크리트, 나무 등과 같은 기존의 구조 재료들을 대체할 수 있는 재료로 최근 각광 받고 있다. GFRP 복합소재 데크를 조립하여 아치가교를 만들면 짧은 시간에 시공이 가능하고 복합소재 데크의 재사용이 가능할 수 있다. 이 논문에서는 쉽게 조립할 수 있는 수직결구식 복합소재 데크를 활용한 아치가교 시스템을 개발하고자 한다. 이를 위해 몇 가지 가능한 아치가교의 유형을 제안하고 이를 유한요소해석을 통해 검증한다.

• Earthquakes and Structures
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• 제16권1호
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• pp.83-96
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• 2019

The seismic behavior of PRC coupling beam-hybrid coupled shear wall system is analyzed by using the finite element software ABAQUS. The stress distribution of steel plate, reinforcing bar in coupling beam, reinforcing bar in slab and concrete is investigated. Meanwhile, the plastic hinges developing law of this hybrid coupled shear wall system is also studied. Further, the effect of coupling ratio, section dimensions of coupling beam, aspect ratio of single shear wall, total height of structure and the role of slab on the seismic behavior of the new structural system. A fitting formula of plate characteristic values for PRC coupling beams based on different displacement requirements is proposed through the experimental date regression analysis of PRC coupling beams at home and abroad. The seismic behavior control method for PRC coupling beam-hybrid coupled shear wall system is proposed based on the continuous connection method and through controlling the coupling ratio, the roof displacement, story drift angle of hybrid coupled shear wall system, displacement ductility of coupling beam.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권2호
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• pp.69-77
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• 2017

공장생산으로 신속한 시공이 가능한 모듈러 시스템은 하중저항 방식에 따라 보-기둥 프레임식의 개방형 모듈러 시스템과 패널 및 스터드로 이뤄진 폐쇄형 모듈러 시스템으로 구분할 수 있다. 그 중 개방형 모듈러 시스템은 폐쇄형 단면형상으로 모듈간 접합이 어려우며, 특정부분의 하중 집중현상으로 국부좌굴이 발생하여 내력이 저감될 가능성이 있다. 본 연구에서는 기존 모듈러 시스템의 문제점을 해결하기 위하여 절곡형 단면 안에 콘크리트를 채운 합성단면을 사용한 모듈러 시스템을 제안하였다. 제안된 시스템의 내진 성능 평가를 위해 ATC 40의 능력스펙트럼 해석법을 사용하였으며, 일반적인 모듈러시스템의 결과와 비교하여 성능을 검증하였다. 해석결과에 따르면 성능점에서 합성단면을 사용한 모듈러시스템의 소성힌지 갯수 및 변형량이 적게 나타났다. 이를 토대로 제안된 합성단면의 내진성능이 기존 부재 보다 우수 것으로 판단하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권4호
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• pp.491-502
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• 2006

본 논문은 중력하중의 지배를 받는 CFT기둥-RC 무량판 접합부의 실물대 실험결과를 요약한 것이다. CFT구조는 여러 가지 구조및 시공상의 장점으로 인하여 국내 건설 현장에서 상대적으로 짧은 시간에 폭넓게 수용되고 있다. 주차장 용도로 주로 사용되는 지하층은 철근콘크리트 무량판으로 시공하여 경제성을 도모하는 것이 국내에서 일반적으로 요구되는 시공관행이다. 그러나 CFT기둥-R C 무량판 접합부의 효율적인 디테일은 아직 국내 외적으로 제시된 바가 없어서 이 분야의 연구가 매우 필요한 실정이다. 현장 시공시 경제성을 극대화할 수 있는 몇 가지 전략을 기초로 해서, 여러가지 접합 상세를 제안하였고 실험을 통하여 검증하엿다. 실험결과 본 연구에서 제시된 CFT기둥-RC 무량판 접합 상세의 펀칭강도 및 강성이 RC 무량판 접합부와 동등하거나 이를 상회하는 것을 확인할 수 있었다. CFT기둥-RC 무량판 접합부의 초기 탄성거동에서 펀칭파괴이후 휨철근의 국부 현수작용에 이르기까지의 모델링 방안을 제시하고 본 연구의 실험결과를 기초로 5개의 모델링 변수를 캘리브레이션하였다. 또한 무량판구조의 연쇄붕괴방지 설계에 본 연구의 결과를 응용하는 방안을 사례를 통하여 예시하였다.

• 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.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권6호
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• pp.162-171
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• 2023

본 연구에서는 기존 구조물의 면내 보강을 위해 콘크리트 구조물과 보강재를 쉽게 연결할 수 있는 내진 어댑터의 세부 설계 방안을 제안하였다. 제안된 내진 어댑터는 실제 크기의 절반으로 축소된 2층짜리 기둥-보 구조물에서 동적 시뮬레이션을 통해 성능을 테스트하였다. 실험 결과, 내진 어댑터를 사용하여 보강된 시험체는 보강되지 않은 시험체에 비해 에너지 소산 능력이 3.5배 향상되었음을 보여주어, 일반적인 사용 범위 내에서 내진 어댑터가 손상되지 않았음이 확인되어 그 효과를 입증하였다. 이어서 변형 한계(변형 각도 3.3%)까지 하중을 가했을 때, 1층 하부에서 어댑터와 보강재를 연결하는 M10 볼트 중 하나가 파손된 것을 관찰하였다. 이러한 발견을 고려할 때, 실제 상황에서 내진 보강을 적용할 때는 내진 어댑터를 연결하는 볼트와 앵커의 설계에 중점을 둬야 할 것으로 판단되었다.