• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권1호통권74호
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• pp.45-52
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• 2005

본 연구의 대상은 두개의 박판 냉간성형 C형강 스터드와 벽체 마감재로 구성되어 있다. 보거동 해석에서는 풍하중을 받고 있는 벽체로 가정하여 패널 축방향에 대하여 횡방향으로 등분포하중이 작용하는 단순지지보로 간주하여 해석한다. 그리고 합성패널의 주요 강도감소인자를 고려한 처짐을 산정한다. 또한 기둥거동에서는 합성패널을 내력벽으로 가정하여 축방향 압축력이 작용하는 기둥으로 간주하여 해석한다. 이 패널은 근사해법인 에너지법을 사용하여 휨 좌굴 하중과 휨-비틂 좌굴 하중을 고려한 공칭 압축강도를 산정할 수 있다. 상기과정은 개발된 전산 프로그램을 이용하여 가용한 실험 결과와 비교하여 검증된다. 보거동에 있어서 실험치가 이론치의 97%의 근사치를 보였고, 기둥거동에서도 이론치에 대한 실험치 압축강도가 유사함을 보였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제42권3호
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• pp.299-313
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• 2022

Steel-concrete-steel composite structures with bidirectional webs (SCSBWs) are used in large-scale projects and exhibit good mechanical performances and constructional efficiency. The shear behaviors of SCSBW deep beam members in key joints or in locations subjected to concentrated forces are of concern in design. To address this issue, experimental program is investigated to examine the deep-beam shear behaviors of SCSBWs, in which the cracking process and force transfer mechanism are revealed. Compared with the previously proposed truss model, it is found that a strut-and-tie model is more suitable for describing the shear mechanism of SCSBW deep beams with a short span and sparse transverse webs. According to the experimental analyses, a new model is proposed to predict the shear capacities of SCSBW deep beams. This model uses strut-and-tie concept and introduces web shear and dowel action to consider the coupled multi mechanisms. A stress decomposition method is used to distinguish the contributions of different shear-transferring paths. Based on case studies, a simplified model is further developed, and the explicit solution is derived for design efficiency. The proposed models are verified using experimental data, which are proven to have good accuracy and efficiency and to be suitable for practical application.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제59권5호
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• pp.933-950
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• 2016

Decks, interior beams, edge beams and girders are the parts of a steel floor system. If the deck is optimized without considering beam optimization, finding best result is simple. However, a deck with higher cost may increase the composite action of the beams and decrease the beam cost reducing the total cost. Also different number of floor divisions can improve the total floor cost. Increasing beam capacity by using castellated beams is other efficient method to save the costs. In this study, floor optimization is performed and these three issues are discussed. Floor division number and deck sections are some of the variables. Also for each beam, profile section of the beam, beam cutting depth, cutting angle, spacing between holes and number of filled holes at the ends of castellated beams are other variables. Constraints include the application of stress, stability, deflection and vibration limitations according to the load and resistance factor (LRFD) design. Objective function is the total cost of the floor consisting of the steel profile cost, cutting and welding cost, concrete cost, steel deck cost, shear stud cost and construction costs. Optimization is performed by enhanced colliding body optimization (ECBO), Results show that using castellated beams, selecting a deck with higher price and considering different number of floor divisions can decrease the total cost of the floor.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.233-236
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• 2008

구조재로서 목재는 자연에서 쉽게 얻을 수 있는 재료로서 뛰어난 미관, 가공성 등으로 인해 전통가옥이나 사찰 등에 널리 사용되어져 왔지만, 콘크리트나 강재에 비해 연소와 부식의 우려 등 내구성에 문제를 가지고 있다. 따라서, 목재를 구조부재로 활용하기 위해서는 타 재료와의 하이브리드화가 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 구조용집성재보(100${\times}$200${\times}$3000(mm)), 콘크리트슬래브(800${\times}$100${\times}$3000(mm), fck=21MPa) 및 전단연결재(볼트, 래그스크류)로 구성된 합성보의 탄소성거동을 평가하기 위하여 구조 실험을 수행하였다. 실험결과, 전단연결재의 종류와 간격에 무관하게 항복비(항복내력/최대내력)가 크고, 항복 후에는 바로 취성파괴로 연계되었다. 따라서, 이러한 취성파괴를 방지할 수 있는 휨보강(철근, 섬유쉬트 등)이 필요할 것으로 판단된다. 또한, 전단연결재 배치간격이 좁을수록 합성효과가 우수하여 사용성이 뛰어나기 때문에 경제적 설계와 재료의 효율적 사용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.473-482
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• 2007

합성보가 구조적으로 안전하게 거동하고, 합성단면이 고유의 극한모멘트를 발휘하기 위해서는 전단연결재의 강도뿐만아니라 연성적 거동이 전제조건으로 작용한다. 본 연구에서는 고강도 콘크리트가 사용된 합성보에서 하중형태, 합성율 및 전단스터드의 배치를 달리 하였을 때 일반강도 콘크리트가 사용된 경우에 비해 비교적 적은 스터드의 변형능력이 구조거동 및 설계조건에 미치는 영향을 유한요소해석을 통해 분석하여 보았다. 해석결과에 따르면 고강도 콘크리트를 사용한 합성보의 부분합성 설계에서는 스터드 자체의 강도와 상대변위로 평가되어지는 변형능력이 함께 고려되어야 한다. 특히, 스터드가 등간격으로 배치된 합성보에 등분포 또는 유사 형태의 하중이 작용할 경우 스터드의 변형능력이 합성설계에 대한 제약조건으로 작용하며 이러한 경우 스터드는 외부하중에 대한 전단력의 분포를 고려하여 배치되어야 한다.

• Steel and Composite Structures
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• 제1권4호
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• pp.427-440
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• 2001

The growing use of unprotected or partially protected steelwork in buildings has caused a lively debate regarding the safety of this form of construction. A good deal of recent research has indicated that steel members have a substantial inherent ability to resist fire so that additional fire protection can be either reduced or eliminated completely. A performance based philosophy also extends the study into the effect of structural continuity and the performance of the whole structural totality. As part of the structural system, thermal expansion during the heating phase or contraction during the cooling phase in most beams is likely to be restrained by adjacent parts of the whole system or sub-frame assembly due to compartmentation. This has not been properly addressed before. This paper describes an experimental programme in which unprotected steel beams were tested under load while it is restrained between two columns and additional horizontal restraints with particular concern on the effect of catenary action in the beams when subjected to large deflection at very high temperature. This paper also presents a three-dimensional mathematical modelling, based on the finite element method, of the series of fire tests on the part-frame. The complete analysis starts with an evaluation of temperature distribution in the structure at various time levels. It is followed by a detail 3-D finite element analysis on its structural response as a result of the changing temperature distribution. The principal part of the analysis makes use of an existing finite element package FEAST. The effect of columns being fire-protected and the beam being axially restrained has been modelled adequately in terms of their thermal and structural responses. The consequence of the beam being restrained is that the axial force in the restrained beam starts as a compression, which increases gradually up to a point when the material has deteriorated to such a level that the beam deflects excessively. The axial compression force drops rapidly and changes into a tension force leading to a catenary action, which slows down the beam deflection from running away. Design engineers will be benefited with the consideration of the catenary action.

• 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.

• Steel and Composite Structures
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• 제8권1호
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• pp.19-34
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• 2008

This paper presents the results of a validation and parametric study for the theory presented in the companion paper. The parameters investigated include the stiffness of axial and rotational restraints, load ratio, depth-span ratio of the beam, the yield strength of steel, load type and the temperature distribution in the crosssection of the beam.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권1호
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• pp.29-40
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• 2001

상업건축물에서 사용이 증가하고 있는 철골조 건물은 일반적으로 콘크리트 바닥 슬래브와 함께 합성거동하도록 설계된다. 현제 "합성 구조"가 사용성 측면에서 경제적이고 작업성이 좋으며, 시공상의 편의성 등의 장점이 있다는 것은 일반화된 사실이지만, 자체의 춤이 깊기 때문에 철골조 아파트에 적용되기에는 어려움이 있다. 따라서 본 연구는 이러한 합성의 전체 춤을 절감할 수 있는 반슬림플로어 시스템을 개발하였다. 본 시스템은 철골보 춤내에 콘크리트 슬래브를 삽입하여 일체화함으로써 철골조 고층건물에서 층고를 최소화 할 수 있는 공법이다. 실험은 12개의 합성슬래브 실험체를 데크현상, 슬래브폭, 스터드볼트의 유무와 콘크리트 토핑두께를 변수로하여 휨성능을 평가하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제7권2호
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• pp.119-133
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• 2007

Based on stability theory of current rigid steel frames and using the three-column subassemblage model, the governing equations for determining the effective length factor (${\mu}$-factor) of the columns in semirigid composite frames are derived. The effects of the nonlinear moment-rotation characteristics of beam-to-column connections and composite action of slab are considered. Furthermore, using a two-bay three-storey composite frame with semi-rigid connections as an example, the effects of the non-linear moment-rotation characteristics of connections and load value on the ${\mu}$-factor are numerically studied and the ${\mu}$-factors obtained by the proposed method and Baraket-Chen's method are compared with those obtained by the exact finite element method. It was found that the proposed method has good accuracy and can be used in stability analysis of semi-rigid composite frames.