• 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.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.75-82
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• 2016

이 연구에서는 SC 전단벽의 전단 연결재인 스터드의 배치와 형상이 SC 전단벽의 거동에 미치는 영향을 살펴보기 위해 전단벽체가 강제진동을 받을 때의 거동을 해석적으로 검토하였다. 이를 위해 서로 다른 배치간격과 형상의 스터드가 배열된 SC 전단벽을 대상으로 유한요소해석을 수행하였다. 그 결과, 시간이력해석으로부터 구한 감쇠비가 파워반감대역폭법이 전반적으로 높게 그리고 적합지수함수법이 가장 낮은 수준으로 산정했으며 설계강도 절반정도에서의 감쇠비는 3.0~4.2%로, 설계강도에서는 4.1~5.2%로 나타남을 알 수 있었다. 또한, 개선된 스터드를 사용할 때, 감쇠비가 약간 감소하였고 DS1과 DS2 간에는 일관된 결과가 나타나지 않았다. 스터드의 간격이 필요이상 증가할 경우, 고유진동수가 감소하고 감쇠비가 증가함을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.321-328
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• 2001

본 연구는 인장력을 받는 스터드 볼트 접합부에서 주근과 전단보강근이 스터드 볼트의 인장거동에 미치는 영향을 내력과 변형 면에서 검토한 것이다. 주근과 전단보강근이 스터드 볼트 접합부에 미치는 영향을 검토하기 위하여 8개의 실험체를 제작하여 연구하였다. 실험은 주근과 전단보강근량의 각기 다른 5개의 실험체와 접합상세 개발을 위한 3개의 실험체로 구성되었다. 실험결과를 통해서 주근은 스터드 볼트 접합부의 인장내력 상승에 효과가 있는 것으로 나타났으며, 전단보강근의 증가는 최대 내력이후 급격한 취성파괴방지에 효과가 있음을 보여주었다. C형(폐쇄형, 개방형)보강근, U형 보강근을 사용한 접합부는 스터드 볼트 전합부의 연성거동에 효과가 있음을 보여주었다. 기존실험결과 분석으로부터 CCD식에 의해 인장을 받는 접합부를 설계시, 강도감소계수를 0.75 ø로 사용할 것을 제시한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.333-345
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• 2008

프리캐스트 콘크리트 바닥판 교량의 적용이 2거더 교량이나 개구제형 강박스 교량으로 확대되고 있다. 소수거더교에 프리캐스트 바닥판 교량의 적용에서 가장 어려운 점은 완전합성을 확보하기 위해 필요한 전단연결재의 배치이다. 좁은 영역에 많은 연결재를 배치해야 하기 때문에 프리캐스트 바닥판의 단면 손실이 커서 철근의 배치가 어렵게 된다. 이 논문에서는 현재 설계 기준에서 제시하고 있는 스터드 전단연결재의 최소 간격보다 좁은 연결재 간격을 가질 경우의 극한 강도 특성을 정적 실험을 통해 평가하였다. 실험결과로부터 최소 간격보다 좁은 간격으로 배치할 경우에 현재의 설계기준 강도보다 낮은 극한 강도를 발현하는 것으로 나타났고 프리캐스트 슬래브의 보강 혹은 포켓부의 부분보강의 효과로 인해 강도 증진이 나타났다. 그룹 스터드 전단연결부의 설계는 연결재 전단강도와 콘크리트 슬래브의 강도의 상대적인 비로부터 파괴모드를 예측하고 연결재 파괴를 유도할 수 있도록 이루어져야 한다. 실험결과로부터 스터드 간격을 고려한 그룹 스터드 전단연결부의 극한강도에 대한 경험식을 제안하였다. 피로실험을 수행한 결과로부터 이 연구의 실험범위내에서는 그룹스터드 전단연결부의 피로강도 감소가 나타나지 않는 것으로 밝혀졌다. 연구결과를 활용하여 프리캐스트 바닥판의 상세를 개선하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.479-484
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• 2017

본 논문에서는 국부좌굴 현상을 고려하여 강판 콘크리트 패널(SCP)의 유한요소 해석을 수행하고 설계지침과 비교하여 전단 스터드의 효율적인 스터드 배치 간격을 연구하였다. 강판 콘크리트 구조의 설계 및 기술기준은 전단 균열의 전개와 국부 좌굴 현상을 방지하기 위하여 스터드의 최대 간격을 제한하고 있으나 이는 기존 강재-콘크리트 합성 구조의 설계기준을 토대로 산정되었다. 이에 유한요소 해석 프로그램을 이용한 강판 및 SCP의 국부좌굴 부재 해석을 통하여 스터드 최대 배치 간격을 구하고 설계지침에서 제시한 값과 비교하였다. 먼저, 단일 강판에 대하여 국부좌굴 해석을 수행하여 판좌굴 이론과 비교 검증하였고, 연속적인 스터드 배치에 따른 영향을 확인하기 위하여 다수의 강판이 연결된 경우에 대하여 해석을 수행하였다. 또한 강판 콘크리트 구조에서 콘크리트의 영향 및 합성 거동에 따른 영향을 확인하기 위하여 강판 콘크리트 구조를 모델링하고, 국부좌굴이 발생하지 않는 스터드 배치 최대 간격을 구하여 설계지침과 비교하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.108-116
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• 2015

이 연구에서는 SC 전단벽의 전단 연결재인 스터드의 배치와 형상이 SC 전단벽의 거동에 미치는 영향을 살펴보기 위해 전단벽체가 전단력과 축하중, 휨모멘트 및 전단력의 조합하중을 받을 때의 거동을 해석적으로 검토하였다. 이를 위해 서로 다른 배치간격과 형상의 스터드가 배열된 SC 전단벽을 대상으로 유한요소해석을 수행하였다. 강판과 콘크리트가 설계기준에 맞게 잘 합성된 SC 벽체에서 인장강도에 비해 압축강도가 약 3배정도 컸다. 유한요소법으로 SC 전단벽의 조합하중에 대한 거동을 수치해석하여 설계기준과 비교한 결과, 이들 모두 설계강도를 상회하는 결과를 나타내었다. KEPIC SNG의 경우, 축하중강도의 0.1~0.2배 수준의 축하중에는 영향이 없었으나 해석결과는 축하중이 증가할수록 모멘트와 전단강도가 감소함을 확인하였다.

• 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.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.321-330
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• 2002

본 연구는 H-pile과 철근콘크리트 벽체를 전단연결재인 스터드 볼트를 사용하여 합성시킨 합성지하벽의 전단성능에 대한 실험연구 결과와 전단내력 산정시 적용시킬 수 있는 방안을 제시하고 있다. 합성지하벽의 전단성능에 영향을 미칠 합성율, 스터드볼트의 배치방법, 콘크리트벽체의 두께, 전단스팬비 및 전단보강근량을 주요변수로 선정하여 12개의 실험체를 제작하였다. 합성율을 제외한 주요 변수들은 합성지하벽의 전단내력에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 아울러 합성지하벽의 전단내력 산정시 V=(Vc＋Vre)＋Vs라는 전단내력식을 기본식으로 하여 기존의 철근 콘크리트 전단내력식으로 제안된 ACI 318-99와 Zsutty식, Bazant식 그리고 철골의 전단내력식으로 제안된 강구조 한계상태 설계법에서 제시하고 있는 식으로 계산한 결과가 실험결과와 유사하게 나타남을 볼 수 있었다. 또한 소정의 합성율이 확보될 경우, 철골부재와 콘크리트벽체가 최대내력시까지 일체로 거동하며, 이를 고려하여 전단내력 산정시 합성부재의 전체깊이를 적용한 경우, 기존의 내력식을 이용하여 합성지하벽의 전단내력 예측이 가능할 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제36권4호
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• pp.26-36
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• 2008

건축구조 설계기준이 개정됨에 따라서 목조건축물의 제한 기준이 완화되어 경골 목조건축의 다층 시공이 가능하게 되었다. 건축물의 규모 증가는 건물에 작용하는 하중을 증가시키므로 증가된 작용하중에 맞추어 하중저항성능을 향상시켜 설계하고 시공해야 한다. 기존에는 경골 목조건축의 전단성능을 향상시키기 위하여 벽량을 보강하는 방법을 적용하였으나 본 연구에서는 홀드다운 접합철물을 사용하는 방법을 적용하였다. 홀드다운은 아직까지 국내에서 보편적이지 않은 접합철물이므로 홀드다운의 국내 적용 적합성을 평가하기 위하여 본 연구를 수행하였다. 홀드다운을 적용한 경골 목조 전단벽에 대하여 정적하중 시험을 통한 전단성능 평가 결과 홀드다운 적용 후에 전단벽의 초기강성, 항복하중 및 기준하중이 향상됨을 확인하였으며, 전단성능 향상에 따라 수평 변위와 전단변형의 증가율이 감소하는 것이 확인되었다. 홀드다운과 스터드의 접합방법에 따른 전단성능의 차이는 크지 않은 것으로 확인하였고, 홀드다운 제품 설계강도가 증가할수록 전단벽의 전단성능도 증가하는 경향이 나타났으나 그 차이가 제품 설계강도 차이에 비하여 크지 않은 것으로 판단되었다. 홀드다운을 설치하는 스터드의 규격에 따라서 89 mm 스터드를 사용한 경우와 38 mm 스터드를 두 겹으로 사용한 경우에 비슷한 성능을 나타내므로 38 mm 부재에 홀드다운을 설치할 경우는 스터드의 두께 보강을 통한 성능 향상이 필요하다고 판단하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권5호
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• pp.389-400
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• 2017

U형 합성보를 근간으로 층고절감과 공기단축을 위하여 경제적이고 효율적인 새로운 형상의 AU합성보를 연구하였다. 그러나 U형 단면의 특성상 상부가 개방되어 폭 고정을 위한 별도의 철물이 필요하며 U형 단면과 콘크리트 사이의 합성을 위하여 수평전단력에 대한 저항체가 필요하다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 A형의 덮개형 강재앵커를 개발하였다. 본 연구에서는 A형의 덮개형 강재앵커에 대한 직접전단실험을 수행하고 수평전단력에 의한 내력을 평가하였다. 덮개형 강재앵커는 적용되는 데크플레이트의 형상에 따라 연속형과 단속형으로 구분하였다. 실험 결과, 연속형의 경우 스터드 앵커와 동일한 구조적 거동으로 강도와 변위가 스터드 앵커 이상으로 발휘하여 스터드앵커와 동일하게 평가할 수 있다. 단속형의 경우는 직접전단실험과 단순모델의 유한요해석을 통해 폭-높이비가 증가할수록 전단강도가 감소하였다. 이에 따라 스터드앵커의 전단강도식을 개선하여 성능평가식을 제안하였다.