• Structural Engineering and Mechanics
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• 제56권6호
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• pp.983-1001
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• 2015

This study focuses on the load carrying capacity and the force transfer mechanism of multi-hole perfobond shear connectors in steel-concrete composite structure. The behavior of multi-hole perfobond shear connector is more complicated than single-hole connector cases. 2 groups push-out tests were conducted. Based on the test results, behavior of the connection was analyzed and the failure mechanism was identified. Simplified iterative method and analytic solution were proposed based on force equilibrium for analyzing multi-hole perfobond shear connector performance. Finally, the sensitivity of design parameters of multi-hole perfobond shear connector was investigated. The results of this research showed that shear force distribution curve of multi-hole perfobond shear connector is near catenary. Shear forces distribution were determined by stiffness ratio of steel to concrete member, stiffness ratio of shear connector to steel member, and number of row. Efficiency coefficient was proposed to should be taking into account in different limit state.

• 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.

• Steel and Composite Structures
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• 제38권4호
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• pp.399-414
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• 2021

This paper aims to verify the feasibility of rubber rings to mitigate the shear concentration in perfobond connector (PBL) groups. Firstly, modified push-out tests for five specimens with four holes were conducted to investigate the effects of rubber rings on the shear mechanism of PBL groups. The test results showed that by employing rubber rings on partial holes, more shear forces were distributed to the holes without rubber rings. The rubber rings significantly improved the slip ability of the specimens, and the ductility of PBL groups is dependent on the number and thickness of rubber rings. Subsequently, three-dimensional numerical models were established and validated by the experimental results. According to the plastic strain distribution in concrete dowels, the action principle of rubber rings in PBL groups was explained. Furthermore, the parametric study was conducted to investigate the influential factors on shear distributions, including the width of steel plates, the hole spacing, the number of holes, the rubber ring thickness, and the positions of rubber rings. The parametric analysis results showed that the redistribution of shear forces is significantly affected by the rubber rings with the smallest thickness. By properly employing rubber rings in PBL groups, the shear forces of holes are more even. Finally, an analytical model for PBL groups with rubber rings was proposed to predict the shear distribution at the serviceability stage.

• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 2008년도 춘계학술논문발표회 논문집
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• pp.48-51
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• 2008

Shear connector is the element which resist in the horizontal shear force between steel and concrete of composite members and the stud bolt is often used because of its constructional convenience and serviceability. Although the push-out test is the most common method to evaluate shear slip behaviour, it is suitable for only room temperature conditions. In this study, we investigated about shear force, temperature distribution and slip displacement of shear connector in high temperature through the modified push-out test with electronic furnace invented for steel part heating.

• Steel and Composite Structures
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• 제13권4호
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• pp.327-341
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• 2012

With the advantages of large span, light deadweight and convenient construction, the steel-concrete composite beam (SCCB) has been rapidly developed as a medium span bridge. Compared with common beams, the global stiffness of SCCB is discontinuous and in a staged distribution. In this paper, the analysis model for the simply-supported SCCB is established and the vibration equations are derived. The natural vibration characteristics of a simply-supported SCCB are analyzed, and are compared with the theoretical and experimental results. A curvature mode measurement method is proposed to identify the shear connector damage of SCCB, with the stiffness reduction factor to describe the variation of shear connection stiffness. By analysis on the $1^{st}$ to $3^{rd}$ vertical modes, the distribution of shear connectors between the steel girder and the concrete slab are well identified, and the damage locations and failure degrees are detected. The results show that the curvature modes can be used for identification of the damage location.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.321-330
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• 2002

본 연구는 H-pile과 철근콘크리트 벽체를 전단연결재인 스터드 볼트를 사용하여 합성시킨 합성지하벽의 전단성능에 대한 실험연구 결과와 전단내력 산정시 적용시킬 수 있는 방안을 제시하고 있다. 합성지하벽의 전단성능에 영향을 미칠 합성율, 스터드볼트의 배치방법, 콘크리트벽체의 두께, 전단스팬비 및 전단보강근량을 주요변수로 선정하여 12개의 실험체를 제작하였다. 합성율을 제외한 주요 변수들은 합성지하벽의 전단내력에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 아울러 합성지하벽의 전단내력 산정시 V=(Vc＋Vre)＋Vs라는 전단내력식을 기본식으로 하여 기존의 철근 콘크리트 전단내력식으로 제안된 ACI 318-99와 Zsutty식, Bazant식 그리고 철골의 전단내력식으로 제안된 강구조 한계상태 설계법에서 제시하고 있는 식으로 계산한 결과가 실험결과와 유사하게 나타남을 볼 수 있었다. 또한 소정의 합성율이 확보될 경우, 철골부재와 콘크리트벽체가 최대내력시까지 일체로 거동하며, 이를 고려하여 전단내력 산정시 합성부재의 전체깊이를 적용한 경우, 기존의 내력식을 이용하여 합성지하벽의 전단내력 예측이 가능할 것으로 판단된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제21권5호
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• pp.981-997
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• 2016

To avoid the cracks of cast-in-place concrete in shear pockets and seams in the traditional composite beam with precast decks, this paper proposed a new type of prefabricated steel truss-concrete composite beam (ab. PSTC beam) with pre-embedded shear studs (ab. PSS connector). To study the initial cracking load of concrete deck, the development and distribution laws of the cracks, 3 PSTC beams were tested under hogging moment. And the crack behavior of the deck was compared with traditional precast composite beam, which was assembled by shear pockets and cast-in-place joints. Results show that: (i) the initial crack appears on the deck, thus avoid the appearance of the cracks in the traditional shear pockets; (ii) the crack of the seam appears later than that of the deck, which verifies the reliability of epoxy cement mortar seam, thus solves the complex structure and easily crack behavior of the traditional cast-in-place joints; (iii) the development and the distribution laws of the cracks in PSTC beam are different from the conventional composite beam. Therefore, in the deduction of crack calculation theory, all the above factors should be considered.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2002년도 추계학술대회 논문집
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• pp.83-87
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• 2002

종강도 위주의 일반 상선의 LMC 의 경우는 단지 선박을 l 차원 Beam Model 로 단순화하여 선미로부터 선수까지의 Weight Distribution 과 Buoyancy Distribution 을 계산하여 두 값의 차이를 Shear Force 로 계산하고 Shear Force 적분값을 Bending Moment 로 계산한다. 횡강도가 중요시되는 Barge 선의 경우 Global Transverse Strength 같은 경우에는 위의 식을 적용할 수 있으나 복수의 바지선을 Hinge Type 이 아닌 Fixed Type 으로 고정시켜 사용할 경우 각각의 Connector 에 작용하는 Strength 값이 횡강도의 큰 비중을 차지한다. 일반적인 Load Master Computer 의 경우 이와 같은 계산이 불가능하며 NAPA 와 같은 전용 계산 프로그램의 경우 하나의 Condition 을 계산하는데 소요되는 시간이 많아 실질적인 Monitoring 은 불가능하다. 이에 특수목적의 Load Master Computer(ShipManager-88) 를 제작하게 되었고 이 Program 을 이용하여 Loadout 과 Floatoff 의 Simulation 을 수행하고 Monitoring 하였다. ShipManager-88 은 Barge 선의 종강도 횡강도, Stability, Trim & Draft 등을 계산하며 Sequence 기능으로 실제 LOADOUT 과 FLOATOFF 시의 모의시뮬레이션을 수행해 볼 수 있으며 Online Interlace 제공으로 Tank 에 설치된 센서에서 Level 값을 받아 실시간으로 현재 선박의 상태를 정확하게 계산할 수 있다. 실제 LOADOUT and FLOATOFF 를 수행하면서 Check 한 부분은 종강도, 횡강모 Stability, Deform, Connector Strength, Level 등을 Check 하였고 종방향의 LOADOUT 이 불가능한 Project 를 위해 Transverse LOADOUT 을 이용할 계획이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권7호
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• pp.305-314
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• 2018

강판 콘크리트 합성보는 강판, 콘크리트 및 2가지의 이질 재료를 결합시키는 전단 연결재로 구성되어 있다. 일반적으로 강판은 기존의 합성보에 용접하여 조립된다. 본 연구에서는 전단 연결재를 감소시키고, 작업성을 향상시키기 위해 SPC(Steel Plate Concrete Composite Beam) 보라 불리는 새로운 강판 콘크리트 합성보를 개발했다. SPC 보는 전단 연결재 없이 절곡된 강판과 콘크리트로 구성된다. 절곡된 강판은 용접 대신 고강도 볼트로 조립된다. 또한, 건설 현장에서 작업성을 향상시키기 위해 슬래브와 접합부에 모자 모양의 Cap이 부착된다. 변위 제어 모드에서 2점 가력 실험을 수행하였고, 시편의 휨강도를 계산하기 위해 소성 응력 분포법과 변형률 적합법을 사용하였다. 시험 결과에 따르면 새로운 SPC 보의 휨 강도는 완전 합성보 강도의 76 %의 값이 나왔다. Cap은 스터드와 부속 철물의 역할을 수행한다. 또한, Cap의 간격 제어를 통해 합성율의 증가가 가능하고, SPC 합성보의 합성율을 고려할 경우 변형률 적합법을 통해 SPC 합성보의 휨 성능 평가가 가능하다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제10권4호통권37호
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• pp.759-767
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• 1998

프리캐스트 콘크리트 바닥판을 갖는 교량은 각각의 프리캐스트 바닥판에 전단연결재를 위한 흠을 두어서 강주형과 합성시키는 시스템을 갖는다. 전단연결재를 위한 홈을 무수축모르터로 채울 경우의 전단연결재 설계에 필요한 전단연결부의 강도와 강성의 산정식에 대한 해석적 검토를 수행한다. 허용응력 설계법을 프리캐스트 콘크리트 교량 바닥판에 적용할 경우에 대해 전단연결재의 배치방법을 단순교에 대해 신설과 보수의 경우로 나누어 교량 시스템에 적합하도록 제시하고 지점부 프리캐스트 바닥판의 상세를 제안한다. 강도설계 및 피로설계에 의한 설계방법을 적용할 경우에 대해서 부분합성 이론을 이용한 변수연구를 통해서 프리캐스트 콘크리트 바닥판 교량에 적합한 전단연결재의 배치방법을 제안한다. 실험 및 해석적 연구결과로부터 무수축모르터의 강도 영향을 제시하고 실제 적용시 적절한 강도기준을 제시한다.