• Steel and Composite Structures
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• 제31권1호
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• pp.53-67
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• 2019

This study presents finite element analysis (FEA) on a Y-type perfobond rib shear connection using Abaqus software. The performance of a shear connection is evaluated by conducting a push-out test. However, in practice, it is inefficient to verify the performance by conducting a push-out test with regard to all design variables pertaining to a shear connector. To overcome this problem, FEA is conducted on various shear connectors to accurately estimate the shear strength of the Y-type perfobond rib shear connection. Previous push-out test results for 14 typical push-out test specimens and those obtained through FEA are compared to analyze the shear behavior including consideration of the design variables. The results show that the developed finite element model successfully reflects the effects of changes in the design variables. In addition, using the developed FEA model, the shear resistance of a stubby Y-type perfobond rib shear connector is evaluated based on the concrete strength and transverse rebar size variables. Then, the existing shear resistance formula is upgraded based on the FEA results.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권3호
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• pp.249-257
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• 2017

본 연구는 PHC말뚝의 단점을 보강한 기능성 말뚝을 개발함으로서 보다 경제적이고 합리적인 말뚝의 현장 적용에 기여하고자 하였다. 본 연구를 통해 개발된 CFP말뚝은 링형 합성 전단연결재를 배치하고 PHC말뚝 중공부에 콘크리트를 속채움함으로써 말뚝 단면 확대를 통한 압축응력을 증대시키고, PHC말뚝 내 보강철근(H13-8ea)과 말뚝 중공부의 보강철근(H19-8ea)을 배치함으로서 전단과 휨 성능을 향상시켰다. 또한, 속채움 콘크리트와 PHC말뚝의 합성거동을 위해 링형 합성 전단연결재를 배치함과 동시에 PHC말뚝 내 보강철근(H13-8ea)을 연결재 내부에 배치함으로서 두 부재의 유격내에 콘크리트로 메우는 슬리브형 기계적 이음방법을 도입하였다. 링형 합성 전단연결재의 배치 간격 도출과 말뚝의 전단 및 휨 성능을 검증하고자 범용프로그램을 이용한 콘크리트 구조물의 비선형재료 모델로 유한요소해석을 수행하였다. 링형 합성 전단연결재를 배치하여 제작되는 CFP말뚝의 다양한 해석을 통해서 PHC 말뚝의 전단 및 휨 강성을 효과적으로 증대시킬 수 있음이 입증되어 건설현장에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권6A호
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• pp.853-859
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• 2008

본 연구에서는 유공강판 전단연결재를 강관말뚝머리 연결부의 결합용 구조 요소로 활용하기 위한 연구의 일환으로 유공강판 전단연결재의 홀 형상, 홀 직경, 홀 관통철근, 매입깊이 등에 따른 구조적 성능 및 거동 특성을 실험적으로 규명하였으며, 그 결과 유공강판 전단연결재가 충분한 인발저항성능을 확보하기 위해서는 콘크리트 다웰 효과가 충분히 발현될 수 있도록 확보가능한 만큼의 다수의 홀을 가공 배치하되, 각 홀의 직경은 전단연결재 높이의 절반 정도임과 동시에 관통철근 배근 후에도 콘크리트의 완전한 충전이 가능할 만큼의 홀 내 여유 공간을 충분히 확보하는 것이 바람직하며, 아울러 유공강판 전단연결재가 강관말뚝머리 연결부의 결합용 구조 요소로서의 제기능을 발휘할 수 있도록 충분한 정착성능을 확보할 필요가 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.125-133
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• 2017

도심지 주차문제 해결에 있어 공작물 주차장이 주목을 받고 있다. 그러나 공작물 주차장은 전체 높이 8 m 이하로 건설되도록 규정되어 있다. 이에 본 연구에서는 층고 절감 및 장스팬화가 가능한 와이드 합성보를 대상으로 휨 및 전단성능을 평가하였다. 실험결과 보강철근(트러스 철근)은 휨강도에 영향을 미치지 않았다. 그러나, 보강철근이 없는 실험체의 경우 항복강도의 70%에서 슬립이 발생하여 기계적 부착능력이 저하되었다. 전단부착 실험결과 전단연결재가 없는 모든 실험체는 기계적 부착만으로 충분한 전단부착 성능을 가지지 못하므로, Flat Bar를 최소 2개 이상 설치하여야 한다.

• Steel and Composite Structures
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• 제49권2호
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• pp.215-230
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• 2023

Cable-girder anchorage joint is the critical part of cable-supported bridges. Tensile-plate anchorage (TPA) is one of the most commonly used types of cable-girder anchorage joints in steel girder cable-supported bridges. In recent years, it has been proposed by bridge designers to apply TPA to concrete girder cable-supported bridges to form composite cable-girder anchorage joint (CCGAJ). In this paper, the mechanical performance of CCGAJ under tensile force is studied through experimental and numerical analyses. Firstly, the effects of the external prestressing (EP) and the bearing plate (BP) on the mechanical performance of CCGAJ were investigated through three tests. Then, finite element model was established for parametrical study, and was verified by the experimental results. Then, the effects of shear connector forms, EP, BP, vertical rebar rate, and perforated rebar rate on the tensile capacity of CCGAJ were investigated through numerical analyses. The results show that the tensile capacity of CCGAJ depends on the first row of PR. The failure mode of CCGAJ using headed stud connectors is to form a shear failure surface at the end of the studs while the failure mode using PBLs is similar to the bending of a deep girder. Finally, based on the strut-and-tie model (STM), a calculation method for CCGAJ tensile capacity was proposed, which has a high accuracy and can be used to calculate the tensile capacity of CCGAJ.

• Steel and Composite Structures
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• 제42권2호
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• pp.221-241
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• 2022

Perfobond rib connectors are widely used in composite structures to achieve the composite action between the steel and the concrete, and empirical expressions for their strength and secant stiffness have been obtained by numerical simulations or push-out tests. Since perfobond connections are generally in an elastic state in the service process and the structural analysis are always based on the elastic properties of the members, the secant stiffness is not applicable for the normal structural analysis. However, the tangent stiffness of perfobond connections has not been introduced in previous studies. Moreover, the perfobond connections are bearing tension and shear force simultaneously when the composite beams subjected to torque or local loads, but the current studies fail to arrive at the elastic stiffness considering the combined effects. To resolve these discrepancies, this paper investigates the initial elastic stiffness of perfobond connections under combined forces. The calculation method for the elastic stiffness of perfobond connections is analyzed, and the contributions of the perfobond rib, the perforating rebar and the concrete dowel are investigated. A finite element method was verified with a high value of correlation for the test results. Afterwards, parametric studies are carried out using the reliable finite element analysis to explore the trends of several factors. Empirical equations for predicting the initial elastic stiffness of perfobond connections are proposed by the numerical regression of the data extracted by parametric studies. The equations agree well with finite element analysis and test results, which indicates that the proposed empirical equations reflect a high accuracy for predicting the initial elastic stiffness of perfobond connections.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권3호
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• pp.259-266
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• 2017

본 연구는 PHC말뚝의 단점인 전단력을 보강한 기능성말뚝을 개발하여 보다 경제적이고 합리적인 말뚝의 현장 적용에 기여하고자 하였다. 본 연구를 통해 개발된 CFP말뚝은 링형 합성 전단연결재를 배치하고 PHC말뚝 중공부에 콘크리트를 속채움함으로써 말뚝의 전단성능을 증대시키고, PHC말뚝 내 보강철근(H13-8ea)과 말뚝 중공부의 보강철근(H19-8ea)을 배치하여 횡보강철근비 증대에 따른 전단강도를 향상시켰다. 또한, 속채움 콘크리트와 PHC말뚝의 합성거동을 위해 말뚝 보강철근의 정착 홀이 형성된 합성 전단연결재를 배치하여 보강철근의 다월력을 말뚝의 전단강도 증진에 효과적으로 반영시켰다. CFP말뚝의 전단설계와 성능을 검증하고자 도로교설계기준의 한계상태설계법(2012)을 적용한 전단강도를 산출하였고, 말뚝 시험규정인 KS F 4306에서 제시한 실험방법을 통해 결과값을 비교 검토하였다. CFP말뚝의 단면별 설계전단강도와 실험결과 각 시험체는 설계전단강도 대비 평균 2.20, 2.15, 2.05의 안전율을 확보하는 것으로 나타나 효과적인 전단강도 예측이 가능할 것으로 생각된다.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제2권4호
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• pp.35-43
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• 2011

본 연구는 등분포 하중에 종속된 폼내장 콘크리트 샌드위치 패널 (foam insulated concrete sandwich panel)의 구조거동특성을 파악하였다. 유한요소모델이 콘크리트, 폼 그리고 철근의 비선형거동과 연결부재 (connector)의 상세 전단저항거동을 모사하기위해 사용되었다. 개발된 모델은 미주리대학 (University of Missouri)에서 수행된 정적실험자료를 사용하여 검증되었다. 합성 및 비합성 거동이 샌드위치패널의 구조거동에 미치는 영향을 정확히 모사하기 위해 전단연결재의 저항력을 모델에 정확히 반영하는 것이 중요하다. 본 연구에서 개발된 모델은 구조물의 극한강도 및 좌굴이후의 거동까지 모사하였고 미국콘크리트 학회 (ACI)의 설계예제와 비교하였다. 본연구의 결과는 정적 및 동적하중에 종속된 폼내장 콘크리트 샌드위치 패널의 해석및 설계에 유용한 정보를 제공할 것이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.509-517
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• 2016

교량의 슬래브에 파손이 발생할 경우 슬래브의 보수보강을 위한 공사로 인해 차량 통행이 제한된다. 모듈러 교량의 경우 이러한 시간적 비용을 줄일 수 있는 방법으로서 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 연결부에 높은 응력이 발생하는 모듈러 도로 슬래브를 온도하중과 차량하중을 적용하여 구조해석을 실시하였으며 수직연결부 부근에 나선철근을 매입하여 그 성능을 확인하였다. 또한 인양 시의 모듈러 도로 슬래브의 거동 및 취약부분을 확인하기 위하여 인양하중을 적용한 구조해석을 실시하여 유리한 조건의 인양방법을 살펴보았다. 그 결과 온도하중에 의해 수직연결부가 항복하는 것이 확인되었으며, 나선철근을 수직연결부 부분에 매립할 경우 인양 시에 구조물의 손상이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 6개 수직연결부를 이용하여 인양할 시 3개 수직연결부 사용대비 50%의 응력을 감소시킬 수 있는 것으로 확인되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.60-67
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• 2021

최근 기존 재래식 거푸집 시스템의 다양한 문제를 해결하기 위하여, 데크플레이트를 거푸집으로 활용하는 방법이 개발되어 사용되고 있다. 이러한 데크플레이트 거푸집 시스템은 대부분 데크플레이트를 부재에 매립하여 영구 존치 시키는 방법으로 기존 거푸집 시스템에 비해 경제적이며 시공성이 높다. 그러나 매립형 데크플레이트 거푸집 시스템의 경우 폭이 좁고 철근 배근이 복잡한 보와 같은 부재에 대해서는 콘크리트의 충진을 확인하기 어렵고 데크플레이트의 부식 등 시공 및 유지관리 측면에서 다양한 문제점이 있음이 보고되고 있다. 이에 본 연구에서는 보 부재 제작 시 콘크리트 양생 후 데크플레이트를 제거할 수 있는 탈형 보-데크 거푸집 시스템을 개발하고자 하였다. 본 시스템은 거푸집 역할을 수행할 수 있는 데크플레이트 모듈과 콘크리트 측압에 의한 변형을 막아주는 프레임과 선 배근되는 철망 그리고 이를 결합하는 접합부로 구성되어 있다. 연구결과 개발 시스템의 경우 시공성이 우수하고 콘크리트의 측압에 의한 변형을 효율적으로 막아주며, 손쉽게 제거가 가능함을 확인하였다.