• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권4호
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• pp.175-184
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• 2011

구조용 형강을 사용하는 격자형 합성바닥판은 비교적 신속한 시공과 보수시 교통통제를 최소화할 수 있는 장점으로 인해 1930년대 이후 현재까지 다양한 단면상세가 연구개발 되고 있다. 강형의 상부 일부만 콘크리트와 합성된 형태를 취하는 격자형 합성바닥판은 강형이 완전히 매입되는 형태에 비해 자중이 작고 공장에서 프리캐스트 제작이 가능하여 원거리의 현장이나 산악지역과 같이 건설조건이 열악한 경우에도 적용이 가능한 구조이다. 본 연구에서는 형강이 노출된 격자형 강합성 바닥판을 각종 기반시설물의 수평지지구조에 적용하고자 형강과 콘크리트의 합성을 위한 전단연결부의 형식과 격자형 구조에서 형강을 서로 연결하는 가로막대의 간격, 상부 콘크리트 슬래브의 두께 등을 변수로 휨실험을 하였고, 휨성능 및 합성거동을 비교 평가하였다. 이를 통해 설계변수 변화에 따른 구조거동의 변화를 비교 검토할 수 있었고, 적절한 전단연결방식 및 단면제원에 대한 기본자료를 얻을 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권3호통권70호
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• pp.325-332
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• 2004

강합성거더 교량의 단면은 강거더와 콘크리트 슬래브의 합성정도에 따라 각각 비합성, 부분합성 그리고 완전합성 단면들로 구분 할 수 있다. 국내의 경우 강합성거더 교량의 단면을 합성시키기 위하여 일반적으로 전단 연결재 중 스터드를 사용하도록 규정하고 있고, 진단 연결재가 없는 경우 즉 비합성 단면의 경우에는 바닥판 앵커를 설치하도록 경험적으로 규정하고 있다. 그러나 바닥판 앵커를 사용한 단면의 실제 거동은 비합성 거동이 아닌 부분합성의 거동을 나타낸다. 그러한 이유로 본 연구에서는 바닥판 앵커를 사용한 플레이트거더교의 부분합성에 관한 해석 및 실험연구를 수행하였다. 실험연구를 통해서 바닥판 앵커의 초기강성을 산정하였고, 해석연구를 통해서 바닥판 앵커를 사용한 단순 및 2경간 연속 플레이트거더교의 합성정도를 비교$\cdot$분석하였다. 또한, 실험에 의해 산정된 강성 값에 근거하여, 2경간 연속 플레이트거더교에 바닥판 앵커를 적용하였을 때 발생할 수 있는 내부지점부 콘크리트의 인장응력 저감 효과를 검토하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제22권1호
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• pp.141-159
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• 2016

Commonly in steel frames, steel beam and concrete slab are connected together by shear keys to work as a unit member which is called composite beam. When a composite beam is subjected to positive bending, flexural strength and stiffness of the beam can be increased due to "composite action". At the same time despite these advantages, composite action increases the strain at the beam bottom flange and it might affect beam plastic rotation capacity. This paper presents results of study on the rotation capacity of composite beam connected to Rectangular Hollow Section (RHS) column in the steel moment resisting frame buildings. Due to out-of-plane deformation of column flange, moment transfer efficiency of web connection is reduced and this results in reduction of beam plastic rotation capacity. In order to investigate the effects of width-to-thickness ratio (B/t) of RHS column on the rotation capacity of composite beam, cyclic loading tests were conducted on three full scale beam-to-column subassemblies. Detailed study on the different steel beam damages and concrete slab damages are presented. Experimental data showed the importance of this parameter of RHS column on the seismic behavior of composite beams. It is found that occurrence of severe concrete bearing crush at the face of RHS column of specimen with smaller width-to-thickness ratio resulted in considerable reduction on the rate of strain increase in the bottom flange. This behavior resulted in considerable improvement of rotation capacity of this specimen compared with composite and even bare steel beam connected to the RHS column with larger width-to-thickness ratio.

• Steel and Composite Structures
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• 제11권2호
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• pp.149-168
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• 2011

This paper presents a computational study of column loss scenarios for typical multi-story steel buildings with perimeter moment frames and composite steel-concrete floors. Two prototype buildings (three-story and ten-story) were represented using three-dimensional nonlinear finite element models and explicit dynamic analysis was used to simulate instantaneous loss of a first-story column. Twelve individual column loss scenarios were investigated in the three-story building and four in the ten-story building. This study provides insight into: three-dimensional load redistribution patterns; demands on the steel deck, concrete slab, connections and members; and the impact of framing configuration, building height and column loss location. In the dynamic simulations, demands were least severe for perimeter columns within a moment frame, but the structures also exhibited significant load redistribution for interior column loss scenarios that had no moment connectivity. Composite action was observed to be an important load redistribution mechanism following column loss and the concrete slab and steel deck were subjected to high localized stresses as a result of the composite action. In general, the steel buildings that were evaluated in this study demonstrated appreciable robustness.

• Steel and Composite Structures
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• 제34권1호
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• pp.91-105
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• 2020

Steel-concrete composite beam with profiled steel sheet has gained its popularity in the last two decades. Due to the ageing of these structures, retrofitting in terms of flexural strength is necessary to ensure that the aged structures can carry the increased traffic load throughout their design life. The steel ribs, which presented in the profiled steel deck, limit the use of shear connectors. This leads to a poor degree of composite action between the concrete slab and steel beam compared to the solid slab situation. As a result, the shear connectors that connects the slab and beam will be subjected to higher shear stress which may also require strengthening to increase the load carrying capacity of an existing composite structure. While most of the available studies focus on the strengthening of longitudinal shear and flexural strength separately, the present work investigates the effect of both flexural and longitudinal shear strengthening of steel-concrete composite beam with composite slab in terms of failure modes, ultimate load carrying capacity, ductility, end-slip, strain profile and interface differential strain. The flexural strengthening was conducted using carbon fibre reinforced polymer (CFRP) or steel plate on the soffit of the steel I-beam, while longitudinal shear capacity was enhanced using post-installed high strength bolts. Moreover, a combination of both the longitudinal shear and flexural strengthening techniques was also implemented (hybrid strengthening). It is concluded that hybrid strengthening improved the ultimate load carrying capacity and reduce slip and interface differential strain that lead to improved composite action. However, hybrid strengthening resulted in brittle failure mode that decreased ductility of the beam.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.385-396
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• 2014

1994년 미국 노스리지 지진 당시 상당 부분의 피해가 보 하부 플랜지에서 발생하였는데, 이의 원인으로 여러 가지가 거론되었지만 바닥슬래브와 합성작용에 의한 중립축 상승이 주요한 역학적 원인으로 인정되고 있다. 국내의 경우 지진에 저항하는 모멘트골조에 속하는 보(moment frame beam)의 경우에 순철골보로서 설계하고도 실제 시공시에는 보 상부 플랜지에 전단스터드를 필요 이상으로 과도하게 배치하는 오랜 관행이 존재하고 있어 내진성능 확보 차원에서 문제를 유발할 소지가 있다. 본 논문에서는 의도하지 않은 또는 과도한 합성작용이 내진성능에 미치는 부작용을 실물대 실험을 통해 재현하고 이의 개선방향을 모색하고자 하였다. 국내 관행에 따른 접합상세와 합성바닥구조를 갖는 실험체(PN700-C)의 경우, 합성도가 23% 정도임에도 불구하고, 상부플랜지 압축응력에 대해 중립축이 현저히 상승하였고 결국 3% 층간변위에서 콘크리트 압괴를 수반하면서 하부플랜지 취성파단이 발생하였다. 반면 합성바닥이 포함되어 있으나 합성작용이 최소화되도록 설계된 RBS접합부실험체(DB700-C)는 순철골(비합성) RBS접합부실험체(DB700-NC)와 유사한 이력거동을 보이면서 어떤 취성파괴도 없이 5% 수준의 뛰어난 층간변형 능력을 발휘하였다. 본 연구결과는 강구조접합부의 내진보강이나 신축에 있어 모멘트골조에 속한 철골보 및 접합부는 바닥구조와의 합성작용이 최소화되도록 설계 및 시공되어야 함을 시사한다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제55권4호
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• pp.801-813
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• 2015

Flexural stiffness of bridge spans has become even more important parameter since Eurocode 1 introduced for railway bridges the serviceability limit state of resonance. For simply supported bridge spans it relies, in general, on accurate assessment of span moment of inertia that governs span flexural stiffness. The paper presents three methods of estimation of the equivalent moment of inertia for such spans: experimental, analytical and numerical. Test loading of the twin truss bridge spans and test results are presented. Recorded displacements and the method of least squares are used to find an "experimental" moment of inertia. Then it is computed according to the analytical method that accounts for joint action of truss girders and composite deck as well as limited span shear stiffness provided by diagonal bracing. Finally a 3D model of finite element method is created to assess the moment of inertia. Discussion of results is given. The comparative analysis proves efficiency of the analytical method.

• Wind and Structures
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• 제16권6호
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• pp.541-560
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• 2013

The aim of the paper is to use optimization and advanced numerical computation of a sail fiber-reinforced composite model to increase the performance of a yacht under wind action. Designing a composite-shell system against the wind is a very complex problem, which only in the last two decades has been approached by advanced modeling, optimization and computer fluid dynamics (CFDs) based methods. A sail is a tensile structure hoisted on the rig of a yacht, inflated by wind pressure. Our objective is the multiple criteria optimization of a sail, the engine of a yacht, in order to obtain the maximum thrust force for a given load distribution. We will compute the best possible yarn thickness orientation and distribution in order to minimize the total fiber volume with some displacement constraints and in order to leave the most uniform stress distribution over the whole structure. In this paper our attention will be focused on computer simulation, modeling and optimization of a sail-shape mathematical model in different regatta and wind conditions, with the purpose of improving maneuverability and speed made good.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2005년도 봄학술 발표회 논문집(I)
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• pp.299-302
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• 2005

Generally, steel-concrete composite structures are considered very useful and powerful to resist external axial and flexural load due to its elevated capacity originated from composite action. This usefulness of composite structures can be applied to the drilled shafts of marine bridges that require large-scale such as entire pile-column system. As the basic study of this application, several design codes are analyzed and compared in this research.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5A호
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• pp.433-445
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• 2009

프리캐스트 패널은 교량바닥판의 합성 구조부재로서 사용된다. 프리캐스트 패널의 횡방향 강재는 교량바닥판의 주철근 역할을 하며, 또한, 패널은 상부의 현장타설 콘크리트 시공시 거푸집 대용으로 적용된다. 이 연구에서는 프리캐스트 패널과 현장타설 바닥판의 합성효과를 위해 패널 상부에 도입되는 전단철근 필요성을 확인하였다. 또한, 프리캐스트 패널을 갖는 합성바닥판에서 패널간에는 횡방향 이음부의 연속적인 거동이 요구된다. 본 연구에서는 전단철근과 루프이음을 갖는 합성바닥판의 정적실험을 수행하였다. 실험결과로부터 바닥판의 연속성 확보를 위한 루프철근 이음부의 연속성을 확인하고, 패널과 현장타설 바닥판 사이의 합성효과를 확인하였다. 전단철근이 있는 합성바닥판은 합성효과의 증가로 인해 전단철근이 없는 바닥판에 비해 약 140~164%의 극한내력을 보인다. 따라서 접합면에 도입되는 전단철근은 파괴시까지 합성거동을 확보해주는 역할을 하는 것으로 판단된다.