• Steel and Composite Structures
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• 제27권4호
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• pp.401-416
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• 2018

Composite beams with web openings are vulnerable to Vierendeel bending failure. The available methods provide quite conservative estimates of Vierendeel bending resistance. An alternative design method to compute the resistance was proposed in this study, based on quadratic nonlinear interactions of normalized shear force, axial force and Vierendeel bending moment. The interactions of the top and bottom Tee section must satisfy mutual conditions to prevent the Vierendeel failure. The normalized shear force and Vierendeel bending moment of the composite part were used instead in the top Tee interaction. The top Tee axial force was computed based on force equilibrium. Based on a rigid-plastic model, the composite resistance is estimated using an effective slab width of the vertical shear resistance. On using the proposed method, nonlinear reductions due to shear loads and axial forces are not required, in contrast to prior methods. The proposed method was validated against experiments from literature. The method limitations and accuracy as well as the Vierendeel behavior were investigated by finite element simulations, with varied composite beam parameters. The proposed design loads are less conservative than earlier estimates and deviate less from the simulations.

• Steel and Composite Structures
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• 제26권5호
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• pp.549-556
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• 2018

Progressive building collapse occurs when failure of a structural component leads to the failure and collapse of surrounding members, possibly promoting additional failure. Global system collapse will occur if the damaged system is unable to reach a new static equilibrium configuration. The most common type of primary failure which led to the progressive collapse phenomenon, is the sudden removal of a column by various factors. In this study, a method is proposed to prevent progressive collapse phenomena in structures subjected to removal of a single column. A vierendeel peripheral frame at roof level is used to redistribute the removed column's load on other columns of the structure. For analysis, quasi-static approach is used which considers various load combinations. This method, while economically affordable is easily applicable (also for new structures as well as for existing structures and without causing damage to their architectural requirements). Special emphasis is focused on the evolution of vertical displacements of column removal point. Even though additional stresses and displacements are experienced by removal of a structural load bearing column, the proposed method considerably reduces the displacement at the mentioned point and prevents the collapse of the structural frame.

• Steel and Composite Structures
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• 제5권2_3호
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• pp.203-233
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• 2005

This paper presents the findings of a design development project for perforated beams fully integrated with building services. A unified design approach for both steel and composite beams with large rectangular web openings is proposed which is based on plastic design methods and formulated in accordance with analytical structural design principles. Moreover, finite element models are established after careful calibration against test data, and comparison on the predicted ultimate loads of two composite beams with rectangular web openings from the finite element models and the proposed design method is also presented. It is demonstrated that the proposed design method is able to predict the ultimate loads of composite beams with rectangular web openings against 'Vierendeel' mechanism satisfactorily.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제10권5호
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• pp.129-138
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• 2006

철근 선조립형 복합 데크플레이트는 거푸집 작업을 없앨 수 있기 때문에 건설현장에서의 발전을 가져왔다. 복합데크 시스템의 해석에는 2D해석법과 3D해석법이 있다. 지금까지 2D해석법을 사용하였으나, 선경축소에 따른 비렌딜 거동을 보다 정확히 표현할 수 있는 3D 해석법의 사용이 요구되어진다. 본 연구에서는 하부근의 선경축소, 아연도 강판의 유무, 경간, 슬래브 두께 등을 변수로 8개의 실험체를 제작하여 거동을 파악하였고, 2D해석법 및 3D해석법을 사용하여 결과를 비교 분석하였다. 2D해석법은 D10의 하부근을 사용하는 경우에만 적용하는 것이 타당하고, 비렌딜 거동을 포함한 상세한 거동을 표현하기 위해서는 3D해석법을 사용하는 것이 타당하다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.37-44
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• 2009

철선 트러스데크는 기존의 재래식 슬래브 거푸집이나 일반 데크플레이트 공법을 대체하여 철골조는 물론 철근콘크리트 구조물에도 사용이 점차 증가하고 있다. 현재 사용되고 있는 기존의 트러스 데크는 래티스 철선과 하부 철선의 비연속적인 절점간격에 의한 트러스의 비렌딜거동에 의해 완전한 트러스형상에 비해 처짐이 커지는 문제점이 있다. 본 연구는 이러한 문제점을 해결하기 위해 래티스 철선과 상하부 철선이 연속적으로 연결되어 비렌딜거동이 없는 순수 트러스형태를 구현함으로써 처짐성능이 우수한 새로운 형태의 데크를 고안하였다. 개발된 시스템의 구조적 거동을 평가하고자, 해석 및 성능평가 실험을 수행하였다. 처짐에 영향을 주는 요소를 중심으로 래티스 철선의 길이방향 연결형태, 간격을 해석과 실험의 주요 변수로 설정하였다. 해석과 실험은 실제 시공 시 타설되는 콘크리트 하중이 아연도 철판을 통해 철선에 작용하는 것을 고려하여 아연도 철판에 직접 등분포 하중을 가력하였다. 구조해석 및 실험을 통한 분석결과 철선 트러스데크의 길이방향 형태, 즉 래티스 철선의 길이방향 연결 형태가 구조적 거동에 영향을 주는 주요한 인자로서 작용했으며, 래티스 철선을 길이방향으로 연속적으로 연결함으로써 비렌딜거동에 의한 영향을 감소시킬 수 있었다. 또한 래티스 철선의 연결간격을 증가 시킬 경우에도, 상, 하부 철선에 큰 응력증가 없이 우수한 처짐 성능을 발현 할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권3호
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• pp.199-206
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• 2017

본 논문에서는 약진 지역에서 적용되는 스태거드트러스 골조시스템의 수평하중에 대한 구조특성을 분석하였다. 스태거드트러스 시스템에 적용되는 프랫, 하우, 와렌, K형, 비렌딜의 대표적인 트러스 형태를 기준으로 10층과 20층의 예제 건물에 대한 해석과 설계를 수행하여 트러스 형태에 따른 시스템의 경제성과 효율성을 비교.분석하였다. 설계에서 기둥 및 트러스 부재는 같은 부재를 몇 개 층씩 그루핑하여 사용하였으며 부재의 효율성은 그루핑된 부재의 평균 내력비를 기준으로 판단하였으며 시스템의 경제성은 전체 골조물량을 기준으로 판단하였다. 분석 결과 효율성과 경제성 측면에서 10층의 예제에서는 프랫트러스를 사용한 시스템이 우수한 것으로 나타났으며 20층의 예제에서는 와렌트러스를 사용한 방식이 우수한 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권5호
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• pp.397-404
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• 2017

본 연구의 목적은 트러스의 형태를 바꿔가며 엇갈린 트러스(STF) 시스템의 내진성능을 평가하는 것이다. 예제 구조물은 10층의 철골조 사무실 건물이며, 시스템별로 각각 프랫트러스, 하우트러스, 와렌트러스, 케이트러스와 비렌딜트러스를 적용하였다. 중력하중, 풍하중, 지진하중을 고려한 구조해석을 실시하여 부재에 높은 DCR을 만족하는 단면을 산정한 후 고유주기, 밑면전단력과 층간변위를 산출하였다. 그 후, 역량스펙트럼법을 통해 1.2배의 설계지진(DE)과 최대고려지진(MCE)에 대한 성능점을 산정하고, STF 시스템의 항복여부 및 소성힌지의 분포를 파악하여 구조기준에서 제시한 목표성능수준을 만족하는지 살펴보았다. 평가 결과, 모든 시스템이 해당 목표성능수준을 만족하였으며, 시스템의 경제성 및 효율성을 따져보았을 때, PR10이나 VR10이 가장 적합한 것으로 나타났다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.119-124
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• 2007

장스팬 철골부재설계시, 응력보다는 처짐에 의해 부재단면이 결정되며 이러한 경우 춤을 극대화 할 수 있는 셀룰러 빔이 매우 유리하다. 셀룰러 빔은 웨브의 단면결손으로 인해 웨브의 좌굴강도가 일반형강보의 비해 작아지게 된다. 본 논문에서는 셀룰러 빔의 개구부간격과 직경비, 그리고 개구부직경과 웨브두께비를 주요변수로 비선형 유한요소해석을 통해 웨브포트의 좌굴강도를 평가하였다. 또한 이를 BS5950 Part 1에서 제시하고 있는 기준과 비교분석하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2000년도 가을 학술발표회 논문집(II)
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• pp.989-994
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• 2000

Nine tests to failure are performed on full-scale eight composite beams with unreinforced web opening having ribbed slabs with formed deck which are perpendicular to the steel section and one steel beam. The effects of slab width, reinforcing of stud, moving of rib, moment-shear ratio are studied. At the low M/V ratio, Vierendeel action around the high moment end of the opening is occurred and the large deflection across the opening and transverse cracking are occurred with increasing of applied load. As the M/V ratio increases, the relative deflection across the opening decreases. And at failure, full tensile strain are occurred at bottom T section of steel beam, and concrete crushes at the High Moment End of the opening. With narrow slabs, diagonal tension failure at the high moment end of the opening is occurred. And with wide slabs, rib punch-through failure is occurred near the high moment end of the opening. The implications for design are discussed.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 1997년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.61-70
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• 1997

This paper presents several modeling methods to analyze the stub-girder system, testifies those methods base on actual test results for the behavior of the simply supported stub-girder system, and finally, by changing the boundary conditions in those models, predicts the behavior of the fixed end stub-girder system. Two different methods are used for the structural modeling. In the first method, the stub-girder is modeled as a vierendeel truss girder, and in the second method, as a finite element model. Both methods use the finite element analysis software package LUSAS™ for linearly elastic analyses and nonlinear analyses.