• 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.

• Steel and Composite Structures
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• 제44권6호
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• pp.883-898
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• 2022

A hollow-core partially-encased composite beam, named HPEC beam, is investigated in this paper. HPEC beam comprises I-beam, longitudinal reinforcement, stirrup, foam formwork, and cementitious grout. The foam formwork is located on both sides of the web, and cementitious grout is cast within the steel flange. To investigate the shear performance of HPEC beams, static loading tests of six HPEC beams and three control beams were conducted. The shear span ratio and the number of studs on the shear behavior of the HPECspecimens were studied. The failure mechanism was studied by analyzing the curves of shear force versus both deflection and strain. Based on the shear span ratio (𝜆), two typical shear failure modes were observed: shear compression failure when 1.6 ≤ 𝜆 ≤ 2; and diagonal compression failure when 𝜆 ≤ 1.15. Shear studs welded on the flange can significantly increase the shear capacity and integrity of HPEC beams. Flange welded shear studs are suggested. Based on the deformation coordination theory and superposition method, combined with the simplified modified compression field model and the Truss-arch model, Modified Deformation Coordination Truss-arch (M.D.C.T.) model was proposed. Compared with the shear capacity from YB9038-2006 and JGJ138-2016, the calculation results from M.D.C.T. model could provide reasonable predictions.

• Geomechanics and Engineering
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• 제35권2호
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• pp.209-219
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• 2023

This paper presents numerical investigations into the particle crushing effect on the shear properties of gravel under direct shear condition. A novel particle crushing model was developed based on the octahedral shear stress criterion and fragment replacement method. A series of direct shear tests were carried out on unbreakable particles and breakable particles with different strengths. The evolutions of the particle crushing, shear strength, volumetric strain behavior, and contact force fabric during shearing were analyzed. It was observed that the number of crushed particles increased with the increase of the shear displacement and axial pressure and decreased with the particle strength increasing. Moreover, the shear strength and volume dilatancy were obviously decreased with particle crushing. The shear displacement of particles starting to crush was close to that corresponding to the peak shear stress got. Besides, the shear-hardening behavior was obviously affected by the number of crushed particles. A microanalysis showed that due to particle crushing, the contact forces and anisotropy decreased. The mechanism of the particle crushing effect on the shear strength was further clarified in terms of the particle friction and interlock.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.43-52
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• 2011

조립토로 구성된 지반구조물의 안정성은 전단변형에 따른 전단영역의 특성변화에 의해 영향을받는다. 본 연구의 목적은 전단파와 전기비저항 및 콘 선단저항력을 이용하여 직접전단실험시 발생하는 전단영역의 특성을 파악하는 것이다. 전단영역의 특성을 파악하기 위하여, 아크릴 재질로 직접전단상자를 제작하였으며, 직접전단상자의 벽면에는 전단파와 전기비저항의 측정을 위하여 벤더엘리먼트와 전기비저항 프로브를 설치하였다. 벤더엘리먼트와 전기비저항 프로브는 전단영역과 비전단영역에 각각 설치되어, 전단변형에 따른 조립토의 거동을 비교할 수 있도록 하였다. 또한, 콘 선단저항력을 측정할 수 있도록 개발한 마이크로 콘을 첨두강도상태와 잔류강도상태에서 관입하여 깊이에 따른 시료의 강도분포를 관찰하였다. 실험결과, 바닥부근과 하부전단영역에서는 전단변형에 따른 전단파 속도는 일정하였지만, 상부전단영역에서의 전단파 속도는 증가하였다. 또한, 바닥부근의 전기비저항은 변화가 없는 반면, 하부전단영역에서 전기비저항은 상대밀도에 따라 수직변형률과 반비례관계로 나타났다. 콘 선단저항력의 변화도 전단파 속도의 변화와 유사하게 상부전단영역에서 큰 변화가 관찰되었다. 본 논문에서 제시한 직접전단실험시 전단파와 전기비저항을 관찰하는 것과 실험완료 후 콘 관입실험은 조립토의 전단영역 특성을 파악하기 위한 매우 효과적인 방법이 될 수 있음을 보여준다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권1호
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• pp.25-34
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• 2009

댐이나 항만 건설시 재료로 사용되는 조립재는 입자크기가 일반 토사에 비해 매우 크기 때문에 이러한 재료에 대해서 전단시험을 수행할 때에는 가급적 대형 전단시험장치를 사용하는 것이 보다 정확한 결과를 얻기 위해 바람직하다. 대형 전단시험장치로는 일반적으로 대형 직접전단시험장치와 대형 삼축압축시험장치가 있으나 일반 토질시험장치와 비교해 제작과 보급, 운영 등의 어려움 때문에 현재까지 국내에서 두 시험장치를 사용하여 시험을 수행한 실적은 많지 않은 편이다. 본 연구에서는 댐 축조재로 사용되는 입경이 큰 조립재료를 대상으로 시료의 평균 입자크기와 공시체 크기, 연직응력(구속압) 조건 등에 차이가 있는 총 6개 case에 대해서 대형 직접전단시험과 대형 삼축압축시험을 수행하고 두 시험간 전단강도 특성의 차이를 비교하였다. Mohr-Coulomb 강도규준에 의한 전단강도를 기준으로, 대형 직접전단시험을 통해 산정된 전단강도가 대형 삼축압축시험을 통해 산정된 전단강도보다 전체적으로 크게 나타났으며 또한, 1,000kPa 수직응력에 대해 두 시험간 산정된 전단강도를 비교한 결과 대형 직접전단시험에 의한 전단강도가 대형 삼축압축시험에 의한 전단강도보다 약 10~70% 크게 나타나 입경이 작은 일반 토사와 비교해 그 차이가 크고, 대형 직접전단시험결과의 분산도가 상대적으로 높은 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권1호
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• pp.81-88
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• 2022

NRC (New paradigm Reinforced Concrete) 보는 강판거푸집과 함께 주보강재로 사용되는 주앵글에 기본 전단보강재로 사용되는 전단앵글을 트러스 구조형태로 용접조립한 후, 현장에서 추가적인 주 철근과 전단보강근이 배근된다. 본 연구에서는 NRC 보의 전단보강재 종류(전단앵글, 경사전단보강근, U형 덮개철근)에 따른 전단실험을 통하여 NRC 보의 전단성능평가를 실시하였다. 실험결과, 실험체별 초기균열이 발생되기전 초기강성은 유사하게 나타났으며, 모든 실험체는 전단파괴되었다. 실험체의 전단보강재가 최대내력시 항복거동하였고, 전단보강재의 보강량 증가에 따라 실험전단내력이 증가하였다. 이를 볼 때 NRC 전단보강재가 전단강도 기여분에 해당하는 전단성능을 발휘하는 것으로 판단된다. 콘크리트구조기준(KDS 14 20 22)에 의한 이론내력을 산정한 결과, 전단보강재가 배근된 NRC 보 실험체들의 실험전단내력이 이론전단내력에 비하여 37~146% 크게 나타나, 이론내력식이 NRC 실험체 상세에 대하여 안전측으로 평가하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.489-499
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• 2015

내진 보강 공법의 보강효과 파악을 위해선 이에 대한 이론적 규명이 필요하다. 이에 본 연구는 단부에 기둥 부재를 증타한 단근 배근된 전단벽체를 대상으로 해 보강되는 기둥의 상세와 일체화 거동을 고려한 전단강도 모델을 제안했다. 이 모델은 증타된 기둥부재의 전단변형이 집중되는 길이를 가정해 이를 일체화된 벽체 내에 발생하는 스트럿 두께 산정에 이용했다. 뿐만 아니라 이 길이 내에 집중 발생하는 전단변형률을 유도, 이를 일체화 거동을 고려한 적합성 조건을 기존 전단벽체의 해석 알고리즘에 도입함으로써 증타 보강된 벽체의 해석 알고리즘을 새로이 제안했다. 또한 제안된 알고리즘을 통해 계산된 전단강도로 횡력 저항 메커니즘을 단일 스트럿 화 시켜줌으로써 보강부재의 초기강성을 제안하였다. 본 연구에서 제안한 방법의 타당성을 확인하기 위해 해석 결과 값을 본 연구에서 수행한 증타 보강된 벽체를 대상으로 한 실험뿐만 아니라 기존 RC 골조 내에 RC 전단벽체를 신설해 보강한 실험의 결과와 비교해 본 결과, 기둥부재의 상세를 고려하면서 동시에 기존 기준들에 비해 실험결과에 가깝게 예측할 수 있음을 확인했다.

• International Journal of Korean Welding Society
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• 제5권1호
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• pp.15-28
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• 2005

The ball shear test was investigated in terms of the effects of test parameters, i.e., shear height and shear speed, with an experimental and non-linear finite element analysis for evaluating the solder joint integrity of area array packages. Two representative Pb-free solder compositions were examined in this work: Sn-3.5Ag-0.75Cu and In-48Sn. The substrate was a common SMD type with solder bond pad openings of 460 $\mu$m in diameter. The microstructural investigations were carried out using SEM, and the IMCs were identified with EDS. Shear tests were conducted with the two varying test parameters. It could be observed that increasing shear height, at fixed shear speed, has the effect of decreasing shear force for both Sn-3.5Ag-0.75Cu and In-48Sn solder joints, while the shear force increased with increasing shear speed at fixed shear height. Too high shear height could cause some undesirable effects on the test results such as unexpected high standard deviation values or shear tip sliding from the solder ball. The low shear height conditions were favorable for screening the type of brittle interfacial fractures or the degraded layers in the interfaces. The shear speed conditions were discussed with the stress analyses of the solder ball, and we cannot find any conspicuous finding which is related to optimum shear speed from the stress analyses.

• 콘크리트학회지
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• 제6권2호
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• pp.118-128
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• 1994

본 논문은 전단철근을 갖지 않는 강섬유보강콘크리트 보의 전단거동을 규명하고 균열전단강도와 극한전단강도를 예측하기 위한 것으로 섬유로 보강된 11개의 보을 포함한 총 14개의 보에 대한 실험을 수행하였다. 실험의 변수는 섬유혼입율과 전단지간 등이며, 실험과정을 통해 파괴형상, 처짐, 균열전단강도 및 극한전단강도를 측정하였다. 실험결과로부터 섬유의 혼입량이 많아지고 전단지간이 짧아질수록 섬유보강콘크리트 보의 균열 및 극한전단강도가 증가됨을 밝혔다. 그리고 실험결과를 희귀분석하여 균열전단겅도와 극한전단강도 추정식을 제안 하였으며, 제안된 식에 의해 강섬유의 혼입으로 얻어지는 전단강도에 대한 섬유의 기여효과를 추정할 수 있었다. 또한, 제안된 추정식에 의해 계산된 값과 실험결과를 비교 검토하여 그 상관성을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.18-25
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• 2016

본 연구는 MIDAS-Gen을 사용하여 골조-전단벽 구조에서 상부 전단벽의 미배치에 대한 구조적인 효과를 검토하였다. 본 연구에서는 해석 변수로 상부 전단벽의 미배치 층수, 상하 기둥 단면 치수의 변화, 상하 전단벽 두께 치수의 변화를 설정하였다. 골조-전단벽 구조에서 상부 전단벽의 미배치에 대한 구조적인 효과를 검토하기 위하여 전단벽의 미배치에 따른 전단력/전도모멘트 분포, 전단벽의 변곡점, 수평강성에 대하여 비교분석하였다. 본 연구의 결과는 골조-전단벽 구조에서 상부 전단벽의 미배치가 수평강성과 같은 구조성능에 미치는 영향을 정량적으로 제시하였다. 더욱이 본 연구의 결과는 합리적인 골조-전단벽 구조를 위한 구조설계 자료를 제공하는데 도움이 된다고 확인하였다.