• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.521-534
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• 2012

본 연구에서는 합성보의 특징을 활용하고, 일부 고강도강 적용이 가능한 단면을 개발하여 이에 대한 기초연구를 실시하였다. 본 논문은 그 첫 번째로 단위부재인 합성보의 휨성능을 실험을 통해 평가하였다. 실험결과를 통해 기존 합성보의 공칭강도 산정식 적용여부를 검토하였고, 각 구성부재를 주요변수로 하여 실험하였다. 실험결과 신형상 U형 합성보의 내력평가는 콘크리트 압축강도와 강재의 인장강도에 의한 우력모멘트로 소요모멘트에 저항하는 것으로 평가하는 것이 적합하며, 보 춤 및 강판 두께에 비례하여 내력이 안정적으로 증가하였으며, 연성거동을 하는 것으로 나타났다.

• Steel and Composite Structures
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• 제29권6호
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• pp.717-734
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• 2018

This paper presents the flexural performance of steel beam-to-column joints composed of hollow structural section beams and columns. A finite element (FE) model was developed incorporating geometrical and material nonlinearities to evaluate the behaviour of joints subjected to bending moments. The numerical outcomes were validated with experimental results and compared with EN1993-1-8. The demountability of the structure was discussed based on the tested specimen. A parametric analysis was carried out to investigate the effects of steel yield strength, end-plate thickness, beam thickness, column wall thickness, bolt diameter, number of bolts and location. Consequently, an analytical model was derived based on the component method to predict the moment-rotation relationships for the sub-assemblies with extended end-plates. The accuracy of the proposed model was calibrated by the experimental and numerical results. It is found that the FE model is fairly reliable to predict the initial stiffness and moment capacity of the joints, while EN1993-1-8 overestimates the initial stiffness extensively. The beam-to-column joints are shown to be demountable and reusable with a moment up to 53% of the ultimate moment capacity. The end-plate thickness and column wall thickness have a significant influence on the joint behaviour, and the layout of double bolt-rows in tension is recommended for joints with extended end-plates. The derived analytical model is capable of predicting the moment-rotation relationship of the structure.

• Steel and Composite Structures
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• 제26권6호
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• pp.793-808
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• 2018

In this study, the seismic performance of the connections between L-shaped columns composed of concrete-filled steel tubes (L-CFST columns) and H-beams used in high-rise steel frame structures was investigated. Seven full-scale specimens were tested under quasi-static cyclic loading. The variables studied in the tests included the joint type, the axial compression ratio, the presence of concrete, the width-to-thickness ratio and the internal extension length of the side plates. The hysteretic response, strength degradation, stiffness degradation, ductility, plastic rotation capacity, energy dissipation capacity and the strain distribution were evaluated at different load cycles. The test results indicated that both the corner and exterior joint specimens failed due to local buckling and crack within the beam flange adjacent to the end of the side plates. However, the failure modes of the interior joint specimens primarily included local buckling and crack at the end plates and curved corners of the beam flange. A design method was proposed for the flexural capacity of the end plate connection in the interior joint. Good agreement was observed between the theoretical and test results of both the yield and ultimate flexural capacity of the end plate connection.

• Steel and Composite Structures
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• 제44권3호
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• pp.437-450
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• 2022

When the vertical load-bearing members in high-rise structures fail locally, the beam-column joints play an important role in the redistribution of the internal forces. In this paper, a static laboratory test of three full-scale flush flange beam-reinforced connections with side and cover plates (CP-FBSP connection) with double half-span steel beams and single L-shaped columns composed of concrete-filled steel tubes (L-CFST columns) was conducted. The influence of the side plate width and cover plate thickness on the progressive collapse resistance of the substructure was thoroughly analyzed. The failure mode, vertical force-displacement curves, strain variation, reaction force of the pin support and development of internal force in the section with the assumed plastic hinge were discussed. Then, through the verified finite element model, the corresponding analyses of the thickness and length of the side plates, the connecting length between the steel beam flange and cover plate, and the vertical-force eccentricity were carried out. The results show that the failure of all the specimens occurred through the cracking of the beam flange or the cover plate, and the beam chord rotations measured by the test were all greater than 0.085 rad. Increasing the length, thickness and width of the side plates slightly reduced the progressive collapse resistance of the substructures. The vertical-force eccentricity along the beam length reduced the progressive collapse resistance of the substructure. An increase in the connecting length between the beam flange and cover plate can significantly improve the progressive collapse resistance of substructures.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.823-829
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• 2002

철근콘크리트 기둥-철골 보 합성골조는 철근콘크리트와 철골부재의 재료적인 장점을 살린 합리적인 구조물이나, 이질 재료간의 접합으로 인해 보-기둥 접합부의 설계와 해석에서는 많은 구조적인 문제점들이 생기게 된다. 이 연구에서는 철골 보의 하중이 콘크리트 기둥으로 원활히 전달되면서 현장 시공성이 우수한 새로운 형태의 합성골조 접합부의 형식을 제안하고자 한다. 이 연구에서 고안된 접합부는 H 형강을 반분한 T 형강을 시스템 내부 및 외부의 모든 응력 전달 요소를 연결하는 주요 요소로 하고, 보 플랜지의 인장력 전달을 위해 한 방향은 고강도 강봉을, 이와 직교하는 방향은 강재 연결판을 사용하였다. 스티프너보강된 ㄱ형강을 사용하여 보 플랜지의 인장력을 기둥면에 전달하도록 하였으며, T 형강에 용접된 전단 접합판을 보의 웨브와 고력볼트로 접합하여 전단력을 지지하도록 설계하였다. 이 연구에서는 보의 플랜지로부터 스티프너 보강된 ㄱ형강을 통해 강봉이나 연결판으로 전달되는 휨모멘트 전달성능을 확인하고자 구조성능 시험을 수행하였다. 시험체는 실제 보-기둥 접합부를 모델로 하여, 실물크기로 4개가 제작되었으며, 구조실험은 철골 보의 양 단부를 단순지지한 상태에서 기둥 중앙에 집중하중을 가해 보-기둥 접합부에 휨모멘트와 전단력을 작용시키는 방식으로 진행되었다. 실험결과, 이 연구에서 제안된 접합부는 현장 적용이 가능한 가공성과 운반성 및 시공성을 가지며, 철골 보-접합용 ㄱ형강 -연결용 강봉 및 연결판에 의한 응력전달이 매우 순조로운 것으로 나타났다.

• Steel and Composite Structures
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• 제42권4호
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• pp.427-446
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• 2022

Cutouts in the beams or plates are often unavoidable due to inspection, maintenance, ventilation, structural aesthetics purpose, and sometimes to lighten the structures. Therefore, there will be a substantial reduction in the strength of the structure due to the introduction of the cutouts. However, these cutouts can be reinforced with the different patterns of ribs (stiffener) to enhance the strength of the structure. The present study highlights the influence of the elliptical cutout reinforced with a different pattern of ribs on the stability performance of such stiffened composite panels subjected to non-uniform edge loads by employing the Finite element (FE) technique. In the present formulation, a 9-noded heterosis element is used to model the skin, and a 3-noded isoparametric beam element is used to simulate the rib that is attached around a cutout in different patterns. The displacement compatibility condition is employed between the plate and stiffener, and arbitrary orientations are taken care by introducing respective transformation matrices. The effect of shear deformation and rotary inertia are incorporated in the formulation. A new mesh configuration is developed to house the attached ribs around an elliptical cutout with different patterns. Initially, a study is performed on the panels with different stiffener schemes for various ply orientations and for different stiffener depth to width ratios (d_s/b_s) to determine an optimal stiffener configuration. Further, various parametric studies are conducted on an obtained optimal stiffened panel to understand the effect of cutout size, cutout orientation, panel aspect ratio, and boundary conditions. Finally, from the analysis, it can be observed that the arrangement of the stiffener attached to a panel has a major impact on the buckling capacity of the stiffened panel. The stiffener's depth to width ratio also significantly influences the buckling characteristic.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권1호
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• pp.171-178
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• 2019

본 연구는 탄소섬유시트, 아라미드섬유시트, 그리고 유리섬유시트를 혼합한 하이브리드 FRP 플레이트를 제작하였으며, 제작한 보강 플레이트를 보강한 후, 최대한의 휨 보강 효과가 발생되도록 다시 보강 플레이를 긴장시켜 RC보의 휨 보강 효과를 파악하고자 하였다. 또한, 긴장시키는 보강방법을 제시하는 동시에 무보강 실험체에 비해 보강효과가 어느 정도 되는지 실험적으로 규명하기 위해 실험적 연구를 진행하였다. 연구를 위해 총 8개의 RC 보 부재를 동일하게 제작하여 1 개의 실험체(N 실험체)를 제외한 7 개의 실험체는 보강재 종류, 단부 정착 앵커 개수, 보강재 두께 등을 주요 변수로 하여 실험을 실시하였다. 실험결과, 휨 거동을 보이는 실험체에 긴장을 가한 FRP 플레이트로 보강하면, 보강하지 않은 실험체에 비해 우수한 휨거동(초기강도, 항복시 강도 및 강성, 최대강도 등)보여 주었으며, 단부정착 앵커의 개수가 많고, 보강재의 두께(보강량)가 클수록 보강효과가 우수한 것으로 나타났으며, 긴장시킨 보강재는 단일 FRP 플레이트에 비해, 하이브리드 FRP 플레이트를 적용했을 때 보강효과가 더 우수하게 나타났다.

• 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.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권3호
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• pp.83-90
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• 2010

구조물의 해석, 설계, 시공, 품질관리 등을 수립할 때 토목기술자는 경제적이며 효율적인 복합재료를 사용할 수 있다. 거더, 가로보, 콘크리트 상판으로 이루어진 교량시스템은 특별직교이방성 판으로 거동한다. 이러한 경계조건을 갖는 단면을 Navier 해 형태의 해석적 해를 구하기가 매우 어렵다. 복합재료로 이루어진 교량을 설계하기위하여, 단면은 가장 경제적이면서 응력에 유리한 폼코어 형태를 채택하였고, 응력을 산출함에 있어서는 유한차분법 프로그램을 사용하였다. 응력영역은 Tasi-Wu 파괴영역 기준을 이용하였다. 본 논문에서는 치수가 증가됨에 따른 인장강도 감소율을 고려하였다. 또한 이러한 경우에 대한 수치해석을 수행하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권3호
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• pp.313-323
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• 2012

본 연구의 목적은 콘크리트량을 저감시키기 위해 오메가형 강판을 삽입한 철선일체형 중공 데크플레이트 슬래브와 용접 H형강합성보의 휨성능 및 $CO_2$ 감소량을 평가하는 것이다. 중공 데크플레이트 슬래브는 콘크리트의 양을 줄여 건물의 중량을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 환경친화적인 구조물을 확보할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 액츄에이터를 이용한 단조가력 실험을 실시하여 합성보의 휨성능을 평가하였으며, 기존연구를 바탕으로 이산화탄소의 배출량을 정량적으로 평가하였다. 주요 실험 변수는 오메가형 강판 상부 슬래브의 콘크리트 두께, 오메가형 강판의 단속길이 등이다. 실험결과, 용접 H형강 보에 오메가형 강판을 삽입한 철선일체형 중공 데크플레이트 슬래브를 적용하여 합성보로 사용하면, 콘크리트 양의 감소에 의한 합성보의 휨내력 저하는 없는 것으로 나타났으며, $CO_2$ 절감에도 효과적인 것으로 나타났다.