• Steel and Composite Structures
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• 제36권3호
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• pp.321-337
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• 2020

Contemporary design and construction of steel-concrete composite structures employs the use of prefabricated concrete elements and demountable shear connectors in order to reduce the construction time and costs and enable dismantling of elements for their potential reuse at the end of life of buildings. Bolted shear connector with mechanical coupler is presented in this paper. The connector is assembled from mechanical coupler and rebar anchor, embedded in concrete, and steel bolt, used for connecting steel to concrete members. The behaviour and ultimate resistance of bolted connector with mechanical coupler in wide and narrow members were analysed based on push-out tests and FE analyses conducted in Abaqus software, with focus on concrete edge breakout and bolt shear failure modes. The effect of concrete strength, concrete edge distance and diameter and strength of bolts on failure modes and shear resistance was analysed. It was demonstrated that premature failure by breakout of concrete edge occurs when connectors are located 100 mm or closer from the edge in low-strength and normal-strength reinforced concrete. Furthermore, the paper presents a relatively simple model for hand calculation of concrete edge breakout resistance when bolted connectors with mechanical coupler are used. The model is based on the modification of prediction model used for cast-in and post-installed anchors loaded parallel to the edge, by implementing equivalent influence length of connector with variable diameter. Good agreement with test and FE results was obtained, thus confirming the validity of the proposed method.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권4호
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• pp.11-19
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• 2022

본 연구에서는 기계식 커플러의 이음성능을 향상시키기 위해 다른 접합방식을 가진 두 가지의 새로운 커플러를 개발하였다. 두 가지 방식의 기계식 이음장치에 대하여 응력 해석을 수행하였다. 커플러의 재료특성, 접합방식, 내부 조임쇠의 경사길이를 변수로 최대 인장강도의 영향성을 분석하기 위해 일축인장시험을 수행하였다. 일축인장시험결과를 만족하는 시험체를 대상으로 KS D 0249에 의거하여 정적내력시험 및 반복하중 시험을 수행하였다. 이에 대한 연구결과는 다음과 같다. (1) 커플러의 인장강도와 내부 조임쇠의 경사길이는 최대 인장강도에 영향을 끼친다. (2) 연결 방식에 따라 접합된 철근의 강성, 슬립량, 강성감소율에 영향이 있다. 연구결과는 새롭게 제안된 향상된 기계식 이음장치의 현장 적용에 대한 가능성을 검증하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제29권2호
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• pp.257-272
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• 2018

The research of shear connectors composed from mechanical couplers with rebar anchors, embedded in concrete, and steel bolts, as a mean of shear transfer in composite connections is presented in the paper. Specific issues related to this type of connections are local concrete pressure in the connector vicinity as well as the shear flow along the connector axis. The experimental research included 18 specimens, arranged in 5 series. Nonlinear numerical analyses using Abaqus software was conducted on corresponding FE models. Different failure modes were analysed, with emphasis on concrete edge failure and bolt shear failure. The influence of key parameters on the behaviour of shear connector was examined: (1) concrete compression strength, (2) bolt tensile strength and diameter and (3) concrete edge distance. It is concluded that bolted shear connectors with mechanical couplers have sufficient capacity to be used as shear connectors in composite structures and that their behaviour is similar to the behaviour of post installed anchors as well as other types of connectors anchored without the head.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.503-514
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• 2011

본 연구에서는 콘크리트채움 U형 합성보와 H형강 기둥 십자형 합성접합부의 내진상세를 제시하고, 2개의 실물대 실험체를 설계/제작하여 강구조내진기준의 표준실험절차에 따라 내진성능을 평가하였다. 주요 실험체 구성요소는 춤 450mm(실험체 A) 및 550mm(실험체 B) U형 강재보, 두께 165mm의 골데크플레이트 위에 타설된 콘크리트 바닥슬래브, U형보의 완전합성작용을 하기 위한 전단스터드, 부모멘트 전달을 위한 4개의 주철근 및 H형강 기둥에 정착을 위한 용접커플러 그리고 접합부 보강을 위한 보강판으로 구성된다. 순수 강재 보-기둥 접합부와 상이한 U형 합성접합부의 독특한 특성을 고려하여, 지진하중 하에서 내진성능에 결정적 영향을 미치는 보-기둥 접합부의 용접부 취성파단, 강판의 국부좌굴, 주철근의 휨좌굴, 콘크리트 압괴 등의 한계상태가 적절히 제어되도록 실험체를 설계하였다. 강구조내진기준의 지진하중 가력프로그램에 따른 실험결과, 설계에서 의도한 바와 같이 여러 한계상태가 적절히 제어되어 실험체 A 및 B는 각각 6% 및 6.8% 라디안에 이르는 매우 뛰어난 층간변형능력을 발휘하였다. 이는 특수모멘트골조에 요구되는 4% 라디안 수준을 충분히 상회하는 만족스런 층간변형능력이다. 특히 접합부 강화전략에 의해 제안된 합성접합부 상세는 설계에서 의도한 것과 같이 소성힌지를 보강단부로서 밀어냄으로서 취약할 수 있는 보-기둥 용접접합부를 효과적으로 보호하였다. 실험체 A의 최종 파괴모드는 6.0% 층간변위에서 발생한 보강단부에 인접한 냉간성형 코너부의 점진적 저사이클피로에 의한 하부플랜지의 파단에 의해 발생하였다. 한편, 실험체 B는 8.0%의 높은 수준의 층간변위에서 발생한 볼트이음부 파단에 의해 내력을 상실하였다.