• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.491-496
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• 2015

합성보의 쉬어코넥트로 널리 사용되고 있는 스터드볼트는 현재 학회규준에 강재의 재질은 용접성을 고려한 SS400이 규정되어 있으며, 그 전단내력의 산정식은 압축강도 $300kgf/cm^2$ 이하의 콘크리트를 대상으로 하고 있다. 한편 합성구조의 보급에 따라 합성보 뿐만 아니라 다른 구조부분에서도 강재과 콘크리트를 결합하는 쉬어코넥트 혹은 다른 용도의 접합재의 필요성과 함께 강재와 콘크리트의 고강도화, 프리캐스트화가 예상된다. 따라서 본 연구에서는 고강도 콘크리트와 강부재를 결합하기 위한 고강도 스터드의 개발을 목적으로 행하여진 일련의 실험결과를 보고하였다. 또한 스터드의 강성을 증대시키기 위한 강관을 이용한 쉬어콘넥트(이하, 파이프 스터드라고 한다)를 고안하였다. 본 논문에서는 고강도 스터드의 용접성, 역학특성에 관한 실험적 검토와 동시에 고강도 고강성 스터드인 파이프 스터드의 강성 내력을 종래의 스터드 볼트와의 비교실험을 하여 파이프 스터드의 유효성을 검증한다.

• Composites Research
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• 제24권5호
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• pp.29-33
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• 2011

교량 바닥판에서 고성능 재료의 적용은 고가임에도 불구하고 바닥판 중량 감소와 경제성 향상을 위한 대안으로 대표될 수 있다. 초고성능콘크리트 재료를 활용한 교량에서 기존의 헤드형 스터드가 바닥판과 강재 거더사이의 전단력을 충분히 전달할 수 있는지 그 적용성을 검증할 필요가 있다. 이 논문에서는 UHPC 교량 바닥판과 강재 거더의 합성거동을 분석하기 위해 2면 전단실험을 수행하였다. 정적 재하 실험 결과 헤드형 스터드의 실험체별 극한강도는 직경에 비례였으며, 일반 콘크리트, 교량 바닥판에 비해 전단강도가 향상되는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권5호
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• pp.573-579
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• 2014

합성보는 콘크리트 바닥판과 강재 거더로 이루어져 왔으나, 바닥판의 자중을 줄이면서 내구성을 향상시키고 나아가 교량의 강도 및 강성을 향상시키기 위하여 초고성능 콘크리트(UHPC)를 교량 바닥판으로 채용한 합성보가 최근에 제안되고 있다. 이 연구는 기존의 스터드 전단연결재가 UHPC 바닥판을 합성함에 있어 유효한지에 관하여 실험적으로 검토해보고자 한다. 12개의 push-out 시험체를 통하여 UHPC 바닥판에 매립된 스터드 전단연결재의 정적 강도를 평가하였으며, 실험 변수로 바닥판 두께, 스터드 높이 및 지름을 채택하여, 기존에 제한되었던 스터드 지름에 대한 높이의 비율인 형상비와 스터드 머리부 상부 콘크리트 피복두께의 제한을 완화하는 것이 가능한지에 대하여 검토하였다. 이 연구의 실험으로부터 기존 AASHTO LRFD에 제시된 정적 강도평가식을 UHPC에 매립된 스터드 전단연결재에 적용하는 것이 유효함을 확인하였으며, 4이상으로 제한된 형상비는 3.1까지 낮추어도 되며, 50 mm로 제한된 최소 피복두께도 25 mm까지 낮출수 있음을 확인하였다. 다만 Eurocode-4에 제시된 연성도 기준인 특성 상대슬립 6 mm 이상의 기준을 만족하지 못하여, UHPC에 매립된 스터드 전단연결재는 별도의 연성 보강 방안이 채택되지 않는다면 강성 전단연결재로 간주하여야 할 것이다.

• 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.

• 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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• 제25권6호
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• pp.705-716
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• 2017

The objective of this study is to investigate the actual behavior of studs in structures under earthquake load through laboratory tests and numerical simulation. A test program including eighteen specimens was devised with consideration of different concrete strengths and stud diameters. Six of specimens were subjected to monotonically increasing loading while the others were subjected to cyclic loading. Mechanical behavior including the failure mechanism, load-slip relationship, stiffness degradation, energy dissipation and the damage accumulation was obtained from the test results. An accurate numerical model based on the ABAQUS software was developed and validated against the test results. The results obtained from the finite element (FE) model matched well with the experimental results. Furthermore, based on the experimental and numerical data, the design formulas for expressing the skeleton curve were proposed and the simplified hysteretic model of load versus displacement was then established. It is demonstrated that the proposed formulas and simplified hysteretic model have a good match with the test results.

• Steel and Composite Structures
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• 제18권2호
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• pp.467-480
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• 2015

The steel-concrete composite decks have high fatigue durability and deformability in comparison with ordinary RC slabs. Withal, the steel-concrete composite deck is mostly heavier than the RC slabs. We have proposed herein a new type of steel-concrete composite deck which is lighter than the typical steel-concrete composite decks. This can be achieved by arranging hollow sectional members as shear connectors, namely, half-pipe or channel shear connectors. The present study aims to experimentally investigate mechanical characteristics of the half-pipe shear connectors under the direct shear force. The shear bond capacity and deformability of the half-pipe shear connectors are strongly affected by the thickness-to-diameter ratio. Additionally, the shear strengths of the hollow shear connectors (i.e. the half-pipe and the channel shear connectors) are compared. Furthermore, shear capacities of the hollow shear connectors equivalent to headed stud connectors are also discussed.

• Steel and Composite Structures
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• 제36권5호
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• pp.553-568
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• 2020

Steel-concrete composite structures have been extensively used in building, bridges, and other civil engineering infrastructure. Shear stud connectors between steel and concrete are essential in composite members to guarantee the effectiveness of their behavior in terms of strength and deformability. This study focuses on investigating the shear stiffness of headed studs embedded in several types of concrete with wide range of compressive strength, and their effects on the elastic behavior of steel-concrete composite girders were evaluated. Firstly, totally 206 monotonic push-out tests from the literature were reviewed to investigate the shear stiffness of headed studs embedded in various types of concrete (NC, HPC, UHPC etc.). Shear stiffness of studs is defined as the secant stiffness of the load-slip curve at 0.5V_u, and a formulation for predicting defined shear stiffness in elastic state was proposed, indicating that the stud diameter and the elastic modulus of steel and concrete are the main factors. And the shear stiffness predicted by the new formula agree well with test results for studs with a diameter ranging from 10 to 30 mm in the concrete with compressive strength ranging from 22.0 to 200.0MPa. Then, the effects of shear stiffness on the elastic behaviors of composite girders with different sizes and under different loading conditions were analyzed, the equations for calculating the stress and deformation of simply supported composite girders considering the influence of connection's shear stiffness were derived under different loading conditions using classical linear partial-interaction theory. As the increasing of shear stiffness, the stress and deflection at the most unfavorable section under partial connected condition tend to be those under full connected condition, but the approaching speed decreases gradually. Finally, the connector's shear stiffness was recommended for fully connection in composite girders with different dimensions under different loading conditions. The findings from present study may provide a reference for the prediction of shear stiffness for headed studs and the elastic design of steel-concrete composite girder.

• Steel and Composite Structures
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• 제26권4호
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• pp.485-499
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• 2018

In this paper, a hollow steel tube (HST) shear connector is proposed for use in a slim-floor system. The HST welded to a perforated steel beam web and embedded in concrete slab. A total of 10 push-out tests were conducted under static loading to investigate the mechanical behavior of the proposed HST connector. The variables were the shapes (circular, square and rectangular) and sizes of hollow steel tubes, and the compressive strength of the concrete. The failure mode was recorded as: concrete slab compressive failure under the steel tube and concrete tensile splitting failure, where no failure occurred in the HST. Test results show that the square shape HST in filled via concrete strength 40 MPa carried the highest shear load value, showing three times more than the reference specimens. It also recorded less slip behavior, and less compressive failure mode in concrete underneath the square hollow connector in comparison with the circular and rectangular HST connectors in both concrete strengths. The rectangular HST shows a 20% higher shear resistance with a longer width in the load direction in comparison with that in the smaller dimension. The energy absorption capacity values showed 23% and 18% improvements with the square HST rather than a headed shear stud when embedded in concrete strengths of 25 MPa and 40 MPa, respectively. Moreover, an analytical method was proposed and predicts the shear resistance of the HST shear connectors with a standard deviation of 0.14 considering the shape and size of the connectors.

• 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.