• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권10호
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• pp.4018-4023
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• 2010

합성구조에서 강재와 콘크리트 사이의 경계면에 효과적인 응력전달과 합성거동을 유도하기 위하여 스터드, 채널, 유공강판 등이 사용된다. 많은 연구자들이 여러 종류의 전단연결재의 특성을 개선시키기 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 본 연구에서는 말뚝구조물과 확대기초와의 합성을 위해 개방형 유공강판 전단연결재로 보강된 강관 말뚝머리의 휨거동을 분석하였다. 개방형 유공강판 전단연결재로 보강된 강관말뚝의 휨거동을 규명하고, 다양한 변수해석에서 요구되는 정보를 얻고자 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 사용하여 비선형 유한요소 해석을 수행하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제1권3호
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• pp.329-340
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• 2001

Cyclic response of "shear" connections between steel outrigger beams and reinforced concrete core walls is presented in this paper. The connections investigated in this paper consisted of a shear tab welded onto a plate that was connected to the core walls through multiple headed studs. The experimental data from six specimens point to a capacity larger than the design value. However, the mode of failure was through pullout of the embedded plate, or fracture of the weld between the studs and plate. Such brittle modes of failure need to be avoided through proper design. A capacity design method based on dissipating the input energy through yielding and fracture of the shear tab was developed. This approach requires a good understanding of the expected capacity of headed studs under combined gravity shear and cyclic axial load (tension and compression). A model was developed and verified against test results from six specimens. A specimen designed based on the proposed design methodology performed very well, and the connection did not fail until shear tab fractured after extensive yielding. The proposed design method is recommended for design of outrigger beam-wall connections.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권6호통권79호
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• pp.737-747
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• 2005

강재 보와 콘크리트 슬래브로 구성되어 지는 합성보에서 두 부재는 일반적으로 전단연결재에 의해 서로 합성되어져 일체적인 구조거동을 하게 된다. 현재까지 전단연결재로서는 스터드(stud)가 널리 사용되어지고 있다. 합성보의 구조적 거동은 사용된 부재의 재료적 특성 외에도 스터드에 의한 전단합성작용에 의해 많은 영향을 받게 된다. 합성보 전단연결부에서의 전단합성거동은 합성보에서가 아닌 단순화된 Push-Out 시험체(Push-Out Test Specimen)에 의해 실험적으로 결정되고 있다. 최근의 연구결과에 따르면, Push-Out 실험에서 얻은 전단 스터드의 합성거동과 실제 합성보에서의 전단합성거동에는 분명한 차이점이 존재하며, 특히 부분합성된 합성보에서는 그 차이가 매우 크다는 것이 밝혀지고 있다. 본 연구에서는 표준 Push-Out 시험체 및 합성보의 구조거동 해석을 위해, Push-Out 실험으로부터 결정되는 스터드에 대한 하중-상대변위 곡선의 도입이 필요 없는 3차원 유한요소모델을 개발하였다. 해석결과의 비교 분석으로부터 합성보 전단연결부에서의 합성거동을 평가할 수 있었고, 이를 Push-Out 실험결과와 비교하여 보았으며 전단합성거동의 차이점에 대한 구체적 원인을 찾을 수 있었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제22권4호
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• pp.419-432
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• 2006

Experimental studies on the behaviors of box-shape steel reinforced concrete (SRC) composite beams were conducted. Seven 1:3 scale model composite beams were tested to failure. Each of the beams was simply supported at the ends and two concentrated loads were applied at the one-third span and two-thirds span respectively. Experimental results indicate that the flexural strength can be enhanced when the ratio of flexural reinforcements and flange thickness of the shape steel are increased; the shear strength is enhanced with increase of web thickness of the shape steel. Insignificant effects of concrete in the box-shape steel are found on improving the flexural strength and shear strength of the box-shape SRC composite beams, thus concrete inside the box-shape steel can be saved, and the weight of the SRC beams can be decreased. Shear studs can strengthen the connection and co-work effects between the shape steel and the concrete and enhance the shear strength, but stud design for the composite beams should be further improved. Formulas for flexural and shear strength of the composite beams are proposed, and the calculated results are in good agreement with the experimental results. In general, the box-shape SRC composite beam is a kind of ductile member, and suitable for extensive engineering application.

• Steel and Composite Structures
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• 제20권2호
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• pp.251-266
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• 2016

The paper combines two distinct parts. First the behavior of welded headed studs with small diameters of 10 and 13 mm acting as shear connectors (which are not embraced in current standards) is studied. Based on standard push tests the load-slip relationships and strengths are evaluated. While the current standard (Eurocode 4 and AISC) formulas used for such studs give reasonable but too conservative strengths, less conservative and full load-slip rigidities are evaluated and recommended for a subsequent investigation or design. In the second part of the paper the partially encased beams under bending are analyzed. Following former experiments showing rather indistinct role of studs used for shear connection in such beams their role is studied. Numerical model employing ANSYS software is presented and validated using former experimental data. Subsequent parametric studies investigate the longitudinal shear between steel and concrete parts of the beams with respect to friction at the steel and concrete interface and contribution of studs with small diameters required predominantly for assembly stages (concreting). Substantial influence of the friction and effect of concrete confinement was observed with rather less noticeable contribution of the studs. Distribution of the longitudinal shear and its sharing between friction and studs is presented with concluding remarks.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.135-145
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• 2006

In high multistory reinforced concrete buildings, coupled shear walls can provide an efficient structural system to resist horizontal force due to wind and seismic effects. Coupled shear walls are usually built over the whole height of the building and re laid out either as a series of walls coupled by beams and/or slabs or a central core structure with openings to accommodate doors, elevators walls, windows and corridors. A number of recent studies have focused on examining the seismic response of concrete, steel, and composite coupling beams. However, since no specific equations are available for computing the bearing strength of steel coupling beam-wall connections, it is necessary to develop such strength equations. There were carried out analytical and experimental studies to develop the strength equations of steel coupling beam-connections. Experiments were conducted to determine the factors influencing the bearing strength of the steel coupling beam-wall connection. The results of the proposed equations were in good agreement with both test results and other test data from the literature. Finally, this paper provides background for design guidelines that include a design model to calculate the bearing strength of steel coupling beam-wall connections.

• Steel and Composite Structures
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• 제18권2호
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• pp.497-517
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• 2015

This study evaluates behavior of the Y-type perfobond rib shear connector proposed by Kim et al. (2013). In addition, an empirical shear resistance formula is developed based on push-out tests. Various types of the proposed Y-type perfobond rib shear connectors are examined to evaluate the effects of design variables such as concrete strength, number of transverse rebars, and thickness of rib. It is verified that higher concrete strength increases shear resistance but decreases ductility. Placing transverse rebars significantly increases both the shear resistance and ductility. As the thickness of the ribs increases, the shear resistance increases but the ductility decreases. The experimental results indicate that a Y-type perfobond rib shear connector has higher shear resistance and ductility than the conventional stud shear connector. The effects of the end bearing resistance, resistance by transverse rebars, concrete dowel resistance by holes, and concrete dowel resistance by Y-shape ribs on the shear resistance are estimated empirically based on the push-out test results and the additional push-out test results by Kim et al. (2013). An empirical shear resistance formula is suggested to estimate the shear resistance of a Y-type perfobond shear connector for design purposes. The newly developed shear resistance formula is in reasonable agreement with the experimental results because the average ratio of measured shear resistance to estimated shear resistance is 1.024.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권7호
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• pp.481-492
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• 2018

본 강판 콘크리트 합성보는 강판, 콘크리트 및 전단 연결재로 구성되어 2개의 이질 재료를 결합한다. 일반적으로 강판은 기존의 합성보에 용접하여 조립된다. 이 연구에서, SPC 보는 스터드가 없는 강판과 콘크리트로 구성된다. 절곡한 강판은 용접 대신 고강도 볼트로 조립된다. 현장 건설의 작업성을 향상시키기 위해 슬래브와 접합부에 모자 모양의 Cap이 부착되어있다. Cap을 전단연결재로 사용하여 SPC 보의 휨성능을 분석하기 위해 변위 제어 모드에서 단조 하중 2점가력 실험을 수행 하였다. 전단 연결재 유형, 돌출 길이, 강판의 두께의 변수를 갖는 5개의 시험편을 제작하여 시험 하였다. KBC 2009에서 제시하는 전단강도비와 휨강도비의 관계를 분석하였다. 시험 결과로 전단 강도비를 40% 이상으로 나타냈다. 전단 연결재와 Cap을 부착하였음에도 완전합성보로 가정한 휨강도의 70% 이상의 휨강도를 발휘하였다. 또한 Cap이 스터드 보다는 작은 전단강도를 보였으나, Cap이 전단연결재 역할을 하였다. 강판두께를 변수로 한 경우, 완전합성보 대비 약 70%의 휨강도를 발휘하였으며, 유사한 변형성능을 나타내었다. 불완전합성거동함에 따라 국부좌굴이 발생하였으나, 상대적으로 두꺼운 강판의 경우 5% 높은 강도에서 국부좌굴이 발생하였다. 또한 좌굴폭이 15% 감소하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권4호
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• pp.1993-1999
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• 2013

강합성 구조는 교량의 상하부 구조, 풍력 타워, 건축물의 기둥 등의 많은 분야에서 연구되어지고 있다. 강합성 구조의 가장 큰 특징은 강재와 콘크리트를 합성시킴으로서 두 요소의 단점을 극복하여 더욱 우수한 성능을 발휘하게 한다. 강합성 구조에서 강재와 콘크리트가 합성거동을 하지 않을 경우에 성능의 향상을 기대하기 어렵기 때문에 반드시 합성구조화 시켜야 한다. 교량의 상부구조에서는 강합성 보를 합성 거동시키기 위하여 다양한 방법의 합성방법을 제시하였으나 내부 구속 중공 RC 기둥이나 내부 구속 중공 CFT 기둥과 같은 새롭게 제안된 강합성 부재의 경우에는 거의 연구가 되지 않은 실정이다. 이러한 강합성 부재는 내 외부와 콘크리트가 합성되지 않을 경우, 두 재료간 슬립이 발생하여 설계 성능보다 성능이 감소할 가능성이 매우 크기 때문에 반드시 콘크리트와 강재가 일체 거동을 할 수 있도록 합성 방법을 제시하여 주어야 한다. 본 연구에서는 전단 연결재를 위의 기둥들에 적용하는 방안을 마련하기 위하여 전단 연결재의 실험적 거동 특성을 분석을 통해 추후에 전단 연결재 설계법 제시를 위한 기초 자료를 구축하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권8호
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• pp.4048-4057
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• 2013

부모멘트를 받는 합성보 슬래브에서 인장균열 발생과 균열의 진행에 따른 슬래브의 강성저하가 전단연결부의 합성거동에 미치는 영향을 실험적으로 분석하기는 매우 어렵다. 본 논문에서는 부모멘트를 받는 합성보에서 콘크리트 슬래브 및 강재 보, 스터드를 포함한 전단연결부 등의 형상과 물성을 최대한 실제와 유사하게 모델링하는 기법을 이용함으로써, 부재 간 합성작용을 해석할 수 있는 3차원 유한요소모델을 개발하였다. 개발된 3차원 유한요소모델을 이용하여 부모멘트 구간에 설치되는 합성보의 전체 휨거동 및 기존의 1차원 또는 2차원 모델로는 해석이 어려운 전단합성작용을 분석할 수 있었다. 해석결과에 따르면 부모멘트를 받는 합성보에서의 전단연결부 거동은 철근콘크리트 슬래브의 철근비 및 인장 균열거동에 지배를 받게 됨을 알 수 있었다. 전단연결부의 하중-슬립 관계를 검토해 본 결과, 전단연결부의 슬립강성은 슬래브의 초기균열 및 철근의 항복이 발생한 시점을 기준으로 변화됨을 알 수 있었다. 또한, 구간별로 합성율이 100% 미만으로 설계되는 부분합성 설계가 합성설계의 효율성 측면에서 더 유리할 수 있다는 기존의 실험적 연구결과를 간접적으로 확인할 수 있었다.