• Steel and Composite Structures
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• 제35권4호
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• pp.475-494
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• 2020

Presented are experimental results from 24 full-scale push test specimens to study the behaviour of composite beams with trapezoidal profiled sheeting laid transverse to the beam axis. The tests use a single-sided horizontal push test setup and are divided into two series. First series contained shear loading only and the second had normal load besides shear load. Four parameters are studied: the effect of wire mesh position and number of its layers, placing a reinforcing bar at the bottom flange of the deck, normal load and its position, and shear stud layout. The results indicate that positioning mesh on top of the deck flange or 30 mm from top of the concrete slab does not affect the stud's strength and ductility. Thus, existing industry practice of locating the mesh at a nominal cover from top of the concrete slab and Eurocode 4 requirement of placing mesh 30 mm below the stud's head are both acceptable. Double mesh layer resulted in 17% increase in stud strength for push tests with single stud per rib. Placing a T16 bar at the bottom of the deck rib did not affect shear stud behaviour. The normal load resulted in 40% and 23% increase in stud strength for single and double studs per rib. Use of studs only in the middle three ribs out of five increased the strength by 23% compared to the layout with studs in first four ribs. Eurocode 4 and Johnson and Yuan equations predicted well the stud strength for single stud/rib tests without normal load, with estimations within 10% of the characteristic experimental load. These equations highly under-estimated the stud capacity, by about 40-50%, for tests with normal load. AISC 360-16 generally over-estimated the stud capacity, except for single stud/rib push tests with normal load. Nellinger equations precisely predicted the stud resistance for push tests with normal load, with ratio of experimental over predicted load as 0.99 and coefficient of variation of about 8%. But, Nellinger method over-estimated the stud capacity by about 20% in push tests with single studs without normal load.

• Composites Research
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• 제21권5호
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• pp.1-8
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• 2008

강합성교량에서 스터드 전단연결재 및 Perfobond 전단연결재와 관련된 문제를 해결하고, 콘크리트와 전단연결재가 동시에 파괴되도록 유도하기 위해 역 L형 유공판 전단연결재가 개발되었으며, FRP-콘크리트 합성바닥판에서는 FRP의 재료적 특성과 펄트루젼 생산방식을 고려하여 콘크리트와 FRP의 합성방안으로 Perfobond 형 FRP 전단연결재를 적용하고 있다. 이 연구는 기존 강재 Perfobond 전단연결재에 대한 문헌분석, 2면전단실험, 유한요소해석 등의 방법을 통해 역 L형 유공판 전단연결재, FRP 전단연결재에 대한 각각의 강도를 추정할 수 있는 강도평가식을 제안하였고, 제안한 평가식의 결과와 실험결과를 비교하여 타당성을 검증하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제7권5호
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• pp.391-404
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• 2007

This paper presents push-out tests of stud shear connectors to examine their fatigue behavior for developing a new composite bridge deck system. The fifteen push-out specimens of D16 mm stud welded on 9 mm steel plate were fabricated according to Eurocode-4, and a series of fatigue endurance test and residual strength test were performed. Additionally, the stiffness and strength variations by cyclic loading were compared. The push-out test, when the stiffness reduction ratio of the specimens was 0.95 under cyclic load, resulted in the failure of the studs. The stiffness variation of the push-out specimens additionally showed that the application of cyclic loads reduced the residual strength. The fatigue strength of the shear connectors were compared with the design values specified in the Eurocode-4, ASSHTO LRFD and JSSC codes. The comparison result showed that the fatigue endurance of the specimens satisfies the design values of these codes.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권6호
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• pp.751-762
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• 2022

강합성 교량에서 강 거더와 콘크리트 바닥판의 합성을 위한 전단연결재로는 용접접합 머리붙이 스터드가 주로 사용된다. 용접접합 전단연결재의 경우, 손상 또는 노후화된 바닥판 철거 시에 파쇄에 따른 소음, 비산먼지 등이 발생하여 환경적 문제가 지적되고 있다. 따라서 환경적 문제 및 생애주기비용 관점의 효율적인 유지관리를 위해서는 노후화된 콘크리트 바닥판의 교체가 용이한 분리식 전단연결재 개발이 필요하다. 기존의 볼트접합 전단연결재로는 매립너트 방식이 주로 연구되었으나 낮은 강성과 전단저항강도, 초기슬립 증가 등으로 교량과 같은 토목구조물에는 활용되지 못하고 있는 실정이다. 본 논문에서는 이러한 문제점들을 개선하기 위해 매립너트 부분이 스터드 기둥에 일체화되고 확대 기둥 하단에 테이퍼진 형상을 갖는 분리식 볼트접합 전단연결재를 제안하였다. 제안된 분리식 스터드볼트의 정적 전단강도와 슬립 변위에 대한 성능 검증을 위해 수평전단실험을 수행하였고, 기존 용접접합 스터드와 성능을 비교하였다. 제안된 분리식 볼트접합 전단연결재가 전단성능이 매우 우수하고, 슬립변위 또한 연성설계기준을 만족함으로써 기존 용접 스터드를 충분히 대체하여 적용 가능함을 확인하였다.

• 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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• 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.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.151-157
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• 2014

초고성능 콘크리트(UHPC)의 높은 강도 및 내구성으로 인하여 교량 바닥판에 UHPC를 적용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. UHPC 바닥판은 강도 및 강성이 기존 콘크리트보다 월등히 높아 합성된 강재 거더 상부 플랜지의 구조적 역할을 대신할 수 있을 것이므로, 이 연구에서는 상부 플랜지를 생략한 역T형 거더를 UHPC 바닥판과 합성한 형식을 제안하고자 한다. 역T형 거더를 적용함에 있어 상부플랜지에 전단연결재를 용접하는 방식으로 전단연결재를 설치할 수 없으므로, 새로운 형식의 전단연결재의 개발이 필요하다. 이 연구에서는 3가지 형식의 전단연결재를 제안하고 이들의 정적 극한강도를 실험적으로 평가하였다. 첫 번째 형식은 웨브에 스터드를 횡방향으로 직접 용접한 전단연결재이고, 두 번째는 유럽에서 개발된 퍼즐스트립 형식의 전단연결재이며, 마지막은 횡방향 스터드와 퍼즐스트립을 조합한 전단연결재이다. 실험 결과 횡방향 스터드는 AASHTO LRFD에 제시된 기존 스터드 전단연결재의 강도 설계식 보다 평균 24% 크게 나타났으나, 바닥판에 쪼갬 균열이 현저히 발생하여 이를 방지하기 위한 새로운 대책이 필요한 것으로 나타났다. 퍼즐스트립은 기존 유럽의 연구에서 제안한 극한강도 평가식 보다 40% 큰 강도를 보여, 기존의 평가식이 지나치게 보수적인 것으로 나타났다. 마지막으로 2가지를 조합한 형식의 전단연결재의 극한강도는 각각의 전단연결재의 극한강도를 산술적으로 합한 것보다 작은 극한 강도를 보였고 바닥판에 균열 또한 현저하였으므로, 조합에 따른 상승효과를 기대할 수 없었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제27권3호
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• pp.389-399
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• 2018

A perforated shear connector group is commonly used to transfer shear in steel-concrete composite structures when the traditional shear stud connection is not strong enough. The multi-hole perforated shear connector demonstrates a more complicated behavior than the single connector. The internal force distribution in a specific multi-hole perforated shear connector group has not been thoroughly studied. This study focuses on the load-carrying capacity and shear force distribution of multi-hole perforated shear connectors in steel-concrete composite structures. ANSYS is used to develop a three-dimensional finite element model to simulate the behavior of multi-hole perforated connectors. Material and geometric nonlinearities are considered in the model to identify the failure modes, ultimate strength, and load-slip behavior of the connection. A three-layer model is introduced and a closed-form solution for the shear force distribution is developed to facilitate design calculations. The shear force distribution curve of the multi-hole shear connector is catenary, and the efficiency coefficient must be considered in different limit states.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.725-736
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• 2011

합성보에는 강재보와 철근콘크리트 슬래브의 경계면에서 작용하는 수평전단력에 저항하기 위해 전단연결재를 설치한다. 또한 일반적으로 강재보에는 거푸집용 철선일체형 데크플레이트가 주로 사용되는데 시공 중 데크플레이트의 탈락 및 낙하 등 안전을 확보하기 위해 철근트러스 거더가 끝나는 양단부의 상부철선에 직봉을 설치한다. 따라서, 본 연구는 이형철근과 강판을 이용하여 동등 이상의 내력을 확보하면서 직봉의 기능을 포함하는 새로운 형상의 전단연결재를 개발하고 활용하는 방안을 검토하였다. Push-out 실험결과, 이형철근과 강판을 사용한 전단연결재는 ${\phi}16$ 스터드커넥터 이상의 내력과 연성을 확보하였으며, 직봉과 전단연결재를 겸용하는 것이 가능한 것으로 나타났다.