• Steel and Composite Structures
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• 제32권1호
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• pp.21-35
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• 2019

This study investigates the flexural behavior of steel-concrete composite beams strengthened with prestressed carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) plates. An innovative mechanical anchorage system was developed. The components of the system can be easily assembled on site before applying a prestressing force, and removed from the structures after strengthening is completed. A total of seven steel-concrete composite specimens including four simply supported beams strengthened at the positive moment region and three continuous beams strengthened at the negative moment region were tested statically until failure. Experimental results showed that the use of prestressed CFRP plates enhanced the flexural capacity and reduced the mid-span deflection of the beams. Furthermore, by prestressing the CFRP laminates, the material was used more efficiently, and the crack resistance of the continuous composite specimens at the central support was significantly improved after strengthening. Overall, the anchorage system proved to be practical and feasible for the strengthening of steel-concrete composite beams. The theoretical analysis of ultimate bearing capacity is reported, and good agreement between analytical values and experimental results is achieved.

• Computers and Concrete
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• 제22권3호
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• pp.279-289
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• 2018

Shear walls are one of the important structural elements for bearing loads imposed on buildings due to winds and earthquakes. Composite shear walls with high lateral resistance, and high energy dissipation capacity are considered as a lateral load system in such buildings. In this paper, a composite shear wall consisting of steel faceplates, infill concrete and tie bars which tied steel faceplates together, and concrete filled steel tubular (CFST) as boundary columns, was modeled numerically. Test results were compared with the existing experimental results in order to validate the proposed numerical model. Then, the effects of some parameters on the behavior of the composite shear wall were studied; so, the diameter and spacing of tie bars, thickness and compressive strength of infill concrete, thickness of steel faceplates, and the effect of strengthening the bottom region of the wall were considered. The seismic behavior of the modeled composite shear wall was evaluated in terms of stiffness, ductility, lateral strength, and energy dissipation capacity. The results of the study showed that the diameter of tie bars had a trivial effect on the performance of the composite shear wall, but increasing the tie bars spacing decreased ductility. Studying the effect of infill concrete thickness, concrete compressive strength, and thickness of steel faceplates also showed that the main role of infill concrete was to prevent buckling of steel faceplates. Also, by strengthening the bottom region of the wall, as long as the strengthened part did not provide a support performance for the upper part, the behavior of the composite shear wall was improved; otherwise, ductility of the wall could be reduced severely.

• Steel and Composite Structures
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• 제35권4호
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• pp.509-525
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• 2020

Steel-concrete composite slabs with profiled steel sheeting are widely used in the execution of floors in steel and composite buildings. The rapid construction process, the elimination of conventional replaceable shuttering and the reduction of temporary support are, in general, considered the main advantages of this structural system. In slabs with the spans currently used, the longitudinal shear resistance commonly provided by the embossments along the steel sheet tends to be the governing design mode. This paper presents an innovative reinforcing system that increases the longitudinal shear capacity of composite slabs. The system is constituted by a set of transversal reinforcing bars crossing longitudinal stiffeners executed along the upper flanges of the steel sheet profiles. This type of reinforcement takes advantage of the high bending resistance of the composite slabs and increases the slab's ductility. Two experimental programmes were carried out: a small-scale test programme - to study the resistance provided by the reinforcing system in detail - and a full-scale test programme to test simply supported and continuous composite slabs - to assess the efficacy of the proposed reinforcing system on the global behaviour of the slabs. Based on the results of the small-scale tests, an equation to predict the resistance provided by the proposed reinforcing system was established. The present study concludes that the resistance and the ductility of composite slabs using the reinforcing system proposed here are significantly increased.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권2호
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• pp.195-205
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• 2015

라멘교는 모든 부재의 접합부가 강절점으로 구성되어 있는 잘 알려진 교량으로, 교량받침이 불필요하고, 유지관리가 용이하며, 상부구조의 단면을 감소시킬 수 있고, 기타 구조형식에 비해 상대적으로 건설비가 적다는 점 등 많은 장점을 가지고 있기 때문에 다양한 현장에서 시공되고 있다. 또한 최근 경간을 증가시키기 위해 강합성 부재를 상부구조로 사용한 강합성 라멘교의 적용 사례가 증가하고 있다. 그러나 강합성 라멘교는 교량의 경간이 증가하여 부재력이 증가하고, 그에 따라 하부구조가 비경제적으로 설계, 시공되고 있다. 이 연구에서는 교대벽체와 기초 사이에 힌지구조를 적용하여 기초의 모멘트를 감소시킨 신형식 강합성 라멘교를 제안하고, 구조적 성능 및 힌지구조의 성능을 검증하기 위한 실험적 연구를 수행하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제24권3호
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• pp.253-266
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• 2021

The sufficient early strength of primary support is crucial for stabilizing the surroundings, especially for the tunnels constructed in soil. This paper introduces the Steel-Concrete Composite Support System (SCCS), a new support with high bearing capacity and flexible, rapid construction. The bearing characteristics and construction performance of SCCS were systematically studied using a three-dimensional numerical model. A sensitivity analysis was also performed. It was found that the stress of a π-shaped steel arch decreased with an increase in the thickness of the wall, and increased linearly with an increase in the rate of stress release. In the horizontal direction of the arch section, the nodal stresses of the crown and the shoulder gradually increased in longitudinally, and in the vertical direction, the nodal stresses gradually decreased from top to bottom. The stress distribution at the waist, however, was opposite to that at the crown and the shoulder. By analyzing the stress of the arch section under different installation gaps, the sectional stress evolution was found to have a step-growth trend at the crown and shoulder. The stress evolution at the waist is more likely to have a two-stage growth trend: a slow growth stage and a fast growth stage. The maximum tensile and compressive stresses of the secondary lining supported by SCCS were reduced on average by 38.0% and 49.0%, respectively, compared with the traditional support. The findings can provide a reference for the supporting technology in tunnels driven in loess.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.625-633
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• 2003

For the construction of open-topped steel box girder bridges, prefabricated concrete slab could offer several advantages over cast-in-situ deck including good quality control, fast construction, and elimination of the formwork for concrete slab casting. However, precast decks without reinforcements at transverse joints between precast slabs should be designed to prevent the initiation of cracking at the joints, because the performance of the joint is especially crucial for the integrity of a structural system. Several prestressing methods are available to introduce proper compression at the joints, such as internal tendons, external tendons and support lowering after shear connection. In this paper, experimental results from a continuous composite bridge model with precast decks are presented. Internal tendons and external tendons were used to prevent cracking at the joints. Judging from the tests, precast decks in negative moment regions have the whole contribution to the flexural stiffness of composite section under service loads if appropriate prestressing is introduced. The validity of the calculation of a cracking load fur serviceability was presented by comparing an observed cracking load and the calculated value. Flexural behavior of the continuous composite beam with external prestressing before and after cracking was discussed by using the deflection and strain data.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권4A호
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• pp.457-463
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• 2008

종방향 보강재는 압축플랜지를 단순지지함으로써 국부좌굴강도를 증가시키는 역할을 수행한다. 최근 연구에 의하면, 종방향으로 적절한 간격을 두고 점지지 되었을 경우 그 선을 따라서 단순 지지된 경우와 동일한 좌굴강도를 보이는 것으로 밝혀졌다. 이 같은 연구결과로부터, 하부콘크리트에 부착된 전단연결재가 압축플랜지의 좌굴시 점지지 조건을 만족할 수 있다면 전단연결재가 단순지지의 역할도 수행할 수 있을 것이라는 예측이 가능하다. 이와 같은 사실이 입증이 된다면, 강박스거더 제작비에서 매우 큰 부분을 차지하는 종방향보강재를 생략할 수 있기 때문에 보다 경제적인 설계가 가능해 질 것이다. 본 연구에서는 하부압축플랜지에 종방향보강재를 대체할 전단연결재의 종방향 배치 시 최소간격 결정과 동시에 하부 콘크리트와 합성거동을 하기 위해 소요되는 전단연결재 소요 개수와 간격을 결정하기 위한 연구를 수행하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.165-173
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• 2008

강구조 초고층건축물의 실용성을 높이기 위하여 내화성능이 우수하며 일반적인 합성보와 비교하여 층고절감이 가능하며 평면의 자유로운 변경과 공장생산에 의한 시공 품질관리가 가능한 새로운 공법개발이 시급하다고 판단된다. 따라서 기존 슬림플로어시스템의 문제점을 보완시킨 반슬림플로어를 적용한 합성보의 구조성능실험을 하였고, 이에 콘크리트와의 일체성 확보 및 휨에 대한 구조적 성능 등에 관한 연구를 수행하였다. 본 연구는 반슬림플로어시스템을 적용한 합성보의 휨거동을 평가하기 위한 것이다. 실험은 슬래브지지보의 구 조형식, 슬래브두께, 개구부의 설치 여부, 전단연결재의 유무를 변수로 하여 총 5개의 반슬림합성보에 대한 단순지지 휨실험을 수행하였다. 실험 결과 모든 실험체가 연성적인 거동을 보였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권3호통권32호
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• pp.341-350
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• 1997

철골구조 또는 철골철근콘크리트구조 건물의 바닥슬래브 구조는 공사도 무비의 절감과 공기단축의 필요성에 따라 데크플레이트의 사용이 보편화되어 있다. 이러한 데크플레이트는 설치의 용이성 및 작업공간의 제공, 콘크리트 타설시에는 액성 상태의 콘크리트 사하중과 시공하중에 견디는 단일 휨부재로서 거푸집 역할을 하며, 구조용(합성용) 데크플레이트는 콘크리트가 경화한 후 합성슬래브의 주인장재 역할을 한다. 국내의 현행 법규상 데크플레이트를 구소재로 사용하는 경우에는 반드시 내화구조로 하여야 하며 이때 내화피복재의 추가시공은 필수적이다. 데크플레이트를 거푸집으로 사용하는 경우는 내화피복은 필요 없으나 콘크리트 및 철근 추가의 사용으로 건물의 자중이 증가하게 된다. 그러나, 현재 국내에서 사용되고 있는 데크플레이트는 대부분 거푸집용으로 위의 문제점을 갖고 있는 실정이고, 합성용 데크플레이트의 경우는 실험한 결과 대부분 슬립 하중이 최대하중으로 결정되는 매우 취성적인 거동을 나타내고 있다. 따라서 본 논문에서는 근래에 행하여진 합성용 데크플레이트의 실험을 근간으로 새로운 형상의 구조용 데크플레이트를 제시하며 이를 사용한 합성슬래브의 거동을 파악하고, 신형상의 합성슬래브 실험 결과 ASCE, EC4규준과 비교하며, 이론 모멘트-곡률관계로부터 구한 하중-처짐곡선을 실험치와 비교한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.1-8
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• 2019

일반 건축구조물에 적용된 엘리베이터 피트는 기초판의 연속성을 확보하기 위하여 단차부 벽체 및 피트 바닥 두께를 주변기초와 동일한 단면으로 구조설계 및 시공을 하였으나, 이러한 시공은 기초 단차로 인한 터파기 과다 및 콘크리트 등 재료의 물량이 증가하고, 특히 파일기초의 경우 파일두부정리 범위 과다 및 연약지반 노출 시 지반변위가 발생하게 된다. 또한, 단차로 인하여 기초부위의 골조공사를 2회 분할 시공함에 따른 공기지연과 지하수가 많은 지역에서의 골조공사의 어려움으로 인하여 시공성과 품질저하 및 누수 등 많은 문제점이 발생하고 있다. 강재엘리베이터 피트는 기존 철근콘크리트에서 발생하였던 문제점을 개선하여 터파기의 최소화와 골조공사의 단순화 및 경제성을 목적으로 개발되었다. 지하층의 집수정 및 엘리베이터 피트와 같은 지하구체는 통상 오픈 컷 터파기를 통한 재래식 RC공법을 적용하는 것이 보편적이나 최근 지하집수정 및 엘리베이터 피트에 소요되는 별도의 공정을 단축시키고 철근과 콘크리트의 물량을 최소화하여 공사비를 절감하기 위한 강재 집수정 및 강재엘리베이터 피트의 사용이 지속적으로 증가하고 있다. 강재엘리베이터 피트는 지하구체로서 용접부 및 구조체 방식의 성능이 중요하다. 데크만 있는 실험체보다 스터드 볼트 없이 강판과 콘크리트만 있는 실험체가 약 3배 이상의 하중을 지지할 수 있으므로 스터드 볼트가 없더라도 데크(강판)의 골이 형성되어 있어 휨작용 시 강판과 콘크리트의 구속효과가 있어 어느 정도까지의 합성효과는 기대할 수 있는 것을 확인하였다. 다만, 갑작스런 파단이 발생할 수 있으므로, 강판과 콘크리트의 합성효과를 위해 스터드 볼트 배치가 필요함을 확인하였다. 스터드 볼트의 유무에 따라 약 15% 이상의 휨강도 증가를 기대할 수 있을 것이라 예상된다.