• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권6호통권67호
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• pp.621-628
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• 2003

스터드 전단연결재는 강합성 구조에서 가장 많이 사용되는 전단연결재인데 현재는 주로 22mm 직경까지를 사용하고있다. 시방규정에서 제시하고 있는 적용범위의 확대를 위해서 25mm 이상의 대직경 스터드 전단연결재에 대한 연구가 필요하다. 현재의 전단연결재 설계 범위를 넘어서는 대직경 스터드 전단연결에 대한 push-out 실험을 통해서 피로거동을 검토하고 기존 설계식과의 비교를 수행하였다. 25, 27, 30mm 직경의 스터드에 대한 전단실험을 통해서 탄성영역에서의 전단강성을 평가하여 정적 실험결과와 비교하였다. 피로 하중을 받는 대직경 스터드의 피로거동을 잔류 슬립과 하중-슬립 곡선으로 설명하였다. 용접부 피로균열의 발생시점을 변위진폭으로부터 유추하는 것이 타당한 것으로 밝혀졌다. 기존 시방규정의 S-N 곡선과의 비교를 통해서 대직경 스터드 전단연결재의 피로 수명은 현재의 설계 규정을 준용해도 무방한 것으로 나타났다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제9권4호
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• pp.400-412
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• 2013

CFT 구조는 내부의 콘크리트와 강관의 합성거동을 위한 전단연결재를 필요로 한다. 하지만, 현행 설계기준에서는 통상적으로 무근콘크리트로 채워지는 CFT 구조에 적용할 수 있는 전단연결재에 대한 설계기준을 제시하고 있지 않다. 본 연구는 강-콘크리트 합성구조에 널리 사용되는 스터드 전단연결재를 CFT 구조에 적용하기 위한 설계기준 즉, CFT 구조에 적용된 스터드 전단연결재의 전단강도를 제안하기 위한 연구의 일환으로 수행되었다. 본 연구에서는 CFT 구조에 적용된 스터드의 전단강도를 결정하는 주된 파괴모드를 검토하기 위하여 무근콘크리트를 적용한 직접전단실험체를 이용하여 실험을 수행하고 파괴모드를 분석하기 위한 유한요소해석을 실시하였다. 직접전단실험 및 유한요소해석결과로부터 CFT 구조에 적용된 스터드 전단연결재의 주된 파괴모드는 콘크리트의 쪼갬파괴이며, 이러한 파괴모드로 인하여 철근콘크리트에 적용된 스터드에 비해 전단강도가 감소한다는 사실을 확인할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권4호통권71호
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• pp.425-432
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• 2004

강합성교량 상부 구조의 단면 단순화 경향과 더불어 프리캐스트 교량과 같이 전단연결재를 위한 전단포켓의 등간격 배치를 필요로 하는 전단연결부의 설계를 위해서 대직경 스터드가 제안되었다. 25mm 이상의 직경을 가진 스터드 전단연결재에 대한 push-out 실험 결과를 바탕으로 합성보에서의 거동을 평가하기 위하여 40% 합성정도를 가진 부분합성보를 제작하여 정적실험을 수행하였다. 전단연결재의 직경과 배치를 변수로 설계된 부분합성보의 극한 강도 및 수평전단력의 재분배를 평가하고 전단지간내의 스터드들의 그룹파괴를 확인하였다. 전단연결부의 강도가 부분합성보의 강도를 지배하기 때문에 이로부터 전단연결재의 전단강도를 평가하였는데 push-out 실험결과에 비해서 상당히 높은 수준의 강도 증가를 보여주었다. 하중-상대변위 곡선으로부터 대직경 스터드의 합성보에서의 충분한 연성과 하중재분배 능력을 확인하였다. 대직경 스터드를 적용하여 등간격 배치를 할 경우에 정적 거동에는 문제가 없는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권6호
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• pp.751-762
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• 2022

강합성 교량에서 강 거더와 콘크리트 바닥판의 합성을 위한 전단연결재로는 용접접합 머리붙이 스터드가 주로 사용된다. 용접접합 전단연결재의 경우, 손상 또는 노후화된 바닥판 철거 시에 파쇄에 따른 소음, 비산먼지 등이 발생하여 환경적 문제가 지적되고 있다. 따라서 환경적 문제 및 생애주기비용 관점의 효율적인 유지관리를 위해서는 노후화된 콘크리트 바닥판의 교체가 용이한 분리식 전단연결재 개발이 필요하다. 기존의 볼트접합 전단연결재로는 매립너트 방식이 주로 연구되었으나 낮은 강성과 전단저항강도, 초기슬립 증가 등으로 교량과 같은 토목구조물에는 활용되지 못하고 있는 실정이다. 본 논문에서는 이러한 문제점들을 개선하기 위해 매립너트 부분이 스터드 기둥에 일체화되고 확대 기둥 하단에 테이퍼진 형상을 갖는 분리식 볼트접합 전단연결재를 제안하였다. 제안된 분리식 스터드볼트의 정적 전단강도와 슬립 변위에 대한 성능 검증을 위해 수평전단실험을 수행하였고, 기존 용접접합 스터드와 성능을 비교하였다. 제안된 분리식 볼트접합 전단연결재가 전단성능이 매우 우수하고, 슬립변위 또한 연성설계기준을 만족함으로써 기존 용접 스터드를 충분히 대체하여 적용 가능함을 확인하였다.

• 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.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권6호통권67호
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• pp.611-620
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• 2003

강합성교량에서 19mm 또는 22mm 직경을 갖는 전단연결재가 일반적으로 사용되고 있다. 강교 상세의 단순화와 향후 바닥판 제거의 용이성 및 프리캐스트 바닥판 전단포켓의 효율적인 배치를 위해서는 대직경 스터드 전단연결재가 필요하다. 현재의 전단연결재 설계범위를 넘어서는 대직경 스터드 전단연결재에 대한 push-out 실험을 통해서 정적거동에 관한 항목들을 검토하고 기존 설계식과의 비교를 수행하였다. 25, 27, 30mm 직경의 스터드에 대한 전단실험을 통해서 탄성영역에서의 전단강성을 평가하고 세 개의 직선으로 구성된 하중-상대변위 곡선을 제안하였다. 파괴시의 극한상대변위를 평가하고 극한강도를 유로코드-4의 설계식과 비교하여 설계의 안전율을 평가하였다. 또한 30mm 스터드의 경우는 용접과 콘크리트 지압능력의 개선이 필요한 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.151-157
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• 2014

초고성능 콘크리트(UHPC)의 높은 강도 및 내구성으로 인하여 교량 바닥판에 UHPC를 적용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. UHPC 바닥판은 강도 및 강성이 기존 콘크리트보다 월등히 높아 합성된 강재 거더 상부 플랜지의 구조적 역할을 대신할 수 있을 것이므로, 이 연구에서는 상부 플랜지를 생략한 역T형 거더를 UHPC 바닥판과 합성한 형식을 제안하고자 한다. 역T형 거더를 적용함에 있어 상부플랜지에 전단연결재를 용접하는 방식으로 전단연결재를 설치할 수 없으므로, 새로운 형식의 전단연결재의 개발이 필요하다. 이 연구에서는 3가지 형식의 전단연결재를 제안하고 이들의 정적 극한강도를 실험적으로 평가하였다. 첫 번째 형식은 웨브에 스터드를 횡방향으로 직접 용접한 전단연결재이고, 두 번째는 유럽에서 개발된 퍼즐스트립 형식의 전단연결재이며, 마지막은 횡방향 스터드와 퍼즐스트립을 조합한 전단연결재이다. 실험 결과 횡방향 스터드는 AASHTO LRFD에 제시된 기존 스터드 전단연결재의 강도 설계식 보다 평균 24% 크게 나타났으나, 바닥판에 쪼갬 균열이 현저히 발생하여 이를 방지하기 위한 새로운 대책이 필요한 것으로 나타났다. 퍼즐스트립은 기존 유럽의 연구에서 제안한 극한강도 평가식 보다 40% 큰 강도를 보여, 기존의 평가식이 지나치게 보수적인 것으로 나타났다. 마지막으로 2가지를 조합한 형식의 전단연결재의 극한강도는 각각의 전단연결재의 극한강도를 산술적으로 합한 것보다 작은 극한 강도를 보였고 바닥판에 균열 또한 현저하였으므로, 조합에 따른 상승효과를 기대할 수 없었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제10권6호
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• pp.175-182
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• 2006

강 콘크리트 합성구조에서 강재와 콘크리트 사이의 경계면에 효과적인 응력전달과 합성거동을 유도하기 위하여 스터드, 채널, 유공강판 등이 사용된다. 가장 광범위하게 사용하는 전단연결재는 스터드 형식이고, 최근에 들어서는 강판에 구멍을 뚫은 유공강판전단연결재인 Perfobond가 주목을 받고 있다. 본 연구는 강 콘크리트 합성교량에 적용하기 위한 Perfobond형 전단연결재의 연성능력과 전단성능을 향상시킬 목적으로 횡방향 전단구속철근을 배치하고, Push-out 실험을 수행하여 전단내력을 비교하였다. 실험결과, 유공강판 전단연결재에 전단구속철근, 횡방향 관통철근, 단부 지압판 등을 설치함에 따른 수평 저항성능이나 다웰효과 등에 의해 전단내력이 상승하였으며, 또한 최대내력 이후 변형능력이 유지되면서 연성거동 특성을 보였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.279-288
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• 2006

합성보의 전단연결재는 국내외에서 연구가 진행되어 콘크리트 슬래브와 철골보의 합성율을 개선시킬 수 있는 디테일이 많이 개발되어 사용 중에 있다. 현재 보편적으로 사용되는 스터드는 내력산정의 편이성과 시공성 등이 조합되어 가장 많이 적 용되고 있으나, 철근이나 ㄷ형강 등도 일부 개발되어 적용되고 있다. 본 연구는 합성보 연구의 일부로서 기존에 사용되던 스터드와 동등 이상의 내력과 연성을 확보할 수 있는 전단연결재를 개발하고, 합성보의 시어 커넥터에 대한 구조설계 및 시공에 필요한 기초 자료를 제시한 것이다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제8권3호
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• pp.189-196
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• 2004

RC 띠장과 철골 보의 스터드 접합부는 RC 띠장의 춤이 제한되므로 스터드의 인장 및 전단성능이 저하되어 접합부의 휨 및 전단 저항성능이 감소될 수 있다. 특히 RC 띠장-철골 보 접합부는 토압 및 수압에 의한 압축력을 받는다. 본 논문은 압축력과 전단력을 받는 RC 띠장-철골 보 접합부를 대상으로 접합연결재를 개발하기 위한 실험적 연구를 나타내고 있다. 본 연구에서 개발된 접합연결재는 개방형 C형 철근, 폐쇄형 C형 철근, U형 철근 등이다. 실험을 통하여 개발된 접합연결재를 사용한 접합부의 전단성능이 스터드 접합부와 비교된다. 실험결과에서 개발된 접합연결재가 RC 띠장 철골보 접합부의 전단강도를 증가시키는데 매우 효과적임을 나타내었다.