• Steel and Composite Structures
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• 제36권3호
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• pp.321-337
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• 2020

Contemporary design and construction of steel-concrete composite structures employs the use of prefabricated concrete elements and demountable shear connectors in order to reduce the construction time and costs and enable dismantling of elements for their potential reuse at the end of life of buildings. Bolted shear connector with mechanical coupler is presented in this paper. The connector is assembled from mechanical coupler and rebar anchor, embedded in concrete, and steel bolt, used for connecting steel to concrete members. The behaviour and ultimate resistance of bolted connector with mechanical coupler in wide and narrow members were analysed based on push-out tests and FE analyses conducted in Abaqus software, with focus on concrete edge breakout and bolt shear failure modes. The effect of concrete strength, concrete edge distance and diameter and strength of bolts on failure modes and shear resistance was analysed. It was demonstrated that premature failure by breakout of concrete edge occurs when connectors are located 100 mm or closer from the edge in low-strength and normal-strength reinforced concrete. Furthermore, the paper presents a relatively simple model for hand calculation of concrete edge breakout resistance when bolted connectors with mechanical coupler are used. The model is based on the modification of prediction model used for cast-in and post-installed anchors loaded parallel to the edge, by implementing equivalent influence length of connector with variable diameter. Good agreement with test and FE results was obtained, thus confirming the validity of the proposed method.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권6호통권67호
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• pp.649-660
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• 2003

본 논문은 비균열 무근콘크리트에 매입된 익스팬션 앵커의 인발내력을 평가하기 위한 실험적 연구이다. 앵커의 인발실험은 익스 팬션 앵커에 해당하는 고하중 앵커와 웨지 앵커를 대상으로 대상으로 삽입깊이, 콘크리트 강도 및 연단거리을 변수로 하여 실험을 수행하였다. 후시공 앵커의 설계식은 EOTA와 ACI 318-02 규준의 근거가 되는 CCD 방법이 제안되어 있다. 본 연구에서는 비균열 무근콘트리트에 매입된 익스팬션 앵커의 콘크리트 콘 파괴강도에 관한 설계식을 분석하였으며, 고하중 앵커와 웨지 앵커의 실험값을 CCD 방법의 예측값과 비교 평가하였다. 실험 결과, 비균열 무근콘크리트에 매입된 웨지 앵커의 콘크리트 콘 파괴 시 공칭강도의 계수는 CCD 방법에 근거하여 9.94임을 알 수 있었다. 고하중 앵커의 콘크리트 콘 파괴 시 공칭강도의 계수는 CCD 방법에 근거하여 11.50임을 알 수 있었다.

• Computers and Concrete
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• 제32권5호
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• pp.499-511
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• 2023

Anchor channels are commonly used for façade, tunnel, and structural connections. These connections encounter various types of loadings during their service life, including high rate or impact loading. For anchor channels that are placed close and parallel to an edge and loaded in shear perpendicular to and towards the edge, the failure is often governed by concrete edge breakout. This study investigates the transverse shear behavior of the anchor channels under quasi-static and high rate loadings using a numerical approach (3D finite element analysis) utilizing a rate-sensitive microplane model for concrete as constitutive law. Following the validation of the numerical model against a test performed under quasi-static loading, the rate-sensitive static, and rate-sensitive dynamic analyses are performed for various displacement loading rates varying from moderately high to impact. The increment in resistance due to the high loading rate is evaluated using the dynamic increase factor (DIF). Furthermore, it is shown that the failure mode of the anchor channel changes from global concrete edge failure to local concrete crushing due to the activation of structural inertia at high displacement loading rates. The research outcomes could be valuable for application in various types of connection systems where a high rate of loading is expected.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권3호통권76호
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• pp.271-283
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• 2005

익스팬션 앵커인 셋트앵커를 대상으로 실험을 통하여 전단내력에 대해서 고찰하였다. 실험은 연단거리와 앵커간격을 변수로 하여 진행하였으며 전단하중을 받는 앵커의 파괴모드는 연단거리와 앵커의 강성 및 직경에 영향을 받는 것으로 나타났다. 앵커와 모재인 콘크리트의 파괴모드는 앵커의 설계식에 중요한 요소이며, 본 실험에서는 앵커의 전단파괴와 콘크리트 단부파괴가 나타났다. 앵커의 전단강도는 ACI 318-02 설계기준과 EOTA 기준을 비교 검토하여 평가하였으며, 콘크리트 단부파괴강도는 CCD 방법과 기존의 ACI349-90 설계기준을 비교.검토하여 평가하였다. 셋트앵커의 실험결과, (1) 셋트앵커의 전단강도에서 앵커의 계수는 5% 파괴확률을 적용하여 0.684로 평가되었다. 그러므로 ACI318-02와 EOTA의 앵커의 전단강도에 대한 각각의 계수 0.6과 0.5는 안전 측으로 판단된다. 따라서 셋트앵커의 전단강도를 다음과 같이 제시한다. $V_s=0.684 A_{se}f_{ut}$(N). (2) 콘크리트 단부파괴강도 예측값은 CCD방법을 적용한 예측값이 비교적 실험값에 근접했다. 그러므로 CCD방법에 근거하여 5% 파괴확률을 적용한 셋트앵커의 콘크리트 단부파괴강도를 다음과 같이 제시한다. $V_b=0.609(\frac{\iota}{d_o})^{0.2}\sqrt{d_0}\sqrt{f_c}(c_1)^{1.5}$(N). (3) 앵커간격에 따른 콘크리트 단부파괴강도 추정 시 CCD 설계기준이 합리적인 설계방법으로 사료된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권1호
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• pp.11-20
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• 2014

2001년 이후 앵커의 설계는 Concrete Capacity Design(CCD) 방법이 적용되고 있는데, 국내 기준에서는 지진하중에 대한 콘크리트의 파열파괴강도를 정적 파괴강도의 75%로 제한하고 있다. 본 연구에서는 무근콘크리트에 매입된 선설치앵커의 동적 전단하중에 대한 콘크리트 파열파괴강도 평가하기 위한 실험을 수행하였다. 이를 위해 직경 20 mm의 앵커에 대해 정적 하중과 동적 편진하중에 대한 실험을 각각 3개의 시험체에 대해 수행하였으며, 앵커의 연단거리는 120 mm를 적용하였다. 동적 실험은 15 cycle의 편진하중을 1 Hz의 속도로 재하하였으며 반복하중단계의 크기를 키워가면서 최종 파괴 시까지 가력하였다. 실험으로부터 동적 전단하중에 의한 콘크리트 파열파괴강도는 정적하중에 의한 것과 거의 같은 파괴강도를 보였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.61-68
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• 2018

Tensile load tests were conducted on High-Shear Ring Anchors (HRAs) after shear load had been applied to the HRAs, which had been developed to reduce the number of the anchors. Test variables include the embedment length of the rod and the width of the specimens and a total of 12 specimens were tested. Test results show that the HRAs pulled out due to bond failure or steel failure occurred in case that the HRAs were installed to the members with 300mm or greater width and the embedment length of 160mm (the actual embedment of rod is 140mm) or deeper. Except 4 HRAs showing steel failure of rod, the minimum and average of test-to-prediction by ACI 318-14 ratios are 1.18 and 1.79, respectively. The tensile strength of HRAs, after shear load was applied to the HRAs, can be safely evaluated by the minimum among the concrete breakout strength and bond strength with the actual embedment length of the rod.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.493-501
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• 2011

콘크리트용 앵커볼트의 설계에 $45^{\circ}$ 콘파괴 이론이 그동안 적용되어 왔으나, 2,000년 이후부터 CCD(Concrete Capacity Design) 방법이 새로운 설계법으로 도입되었다. 그러나, 본 방법은 중소형 앵커볼트에 대한 실험 결과에 근거한 관계로 앵커볼트의 직경이 50mm 이하이고 매입깊이가 635mm 이하인 경우에만 허용되고 있다. 따라서 M50 이상의 중대형 앵커볼트에 대한 합리적인 인장파괴강도식의 도출이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 매입깊이 400~450mm의 M56 선설치 단일 앵커볼트의 콘크리트 인장파괴강도 평가를 위해 5개의 시험체에 대해 실험을 수행하였다. 그리고, 본 실험 결과와 최근의 타 실험 결과를 종합하여 매입깊이가 280~1,200mm인 중대형급 앵커볼트에 대해 현 설계기준의 인장파괴강도식의 적용성 여부를 평가하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권2호
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• pp.207-215
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• 2012

전단하중을 받는 앵커볼트의 설계에 $45^{\circ}$ 콘파괴 이론이 그동안 적용되어 왔으나, 2,000년 이후부터 CCD(Concrete Capacity Design) 방법이 새로운 설계법으로 도입되었다. 그러나, 본 방법은 주로 소형 앵커볼트에 대한 실험 결과에 근거한 관계로 앵커볼트의 직경이 50mm 이하인 경우에 한해 적용이 허용되고 있다. 따라서 큰 연단거리를 갖는 중대형 앵커볼트에 대한 합리적인 콘크리트 파열파괴강도식의 도출이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 M56 선설치 단일 앵커볼트로 연단거리 350mm에 대해 콘크리트 파열파괴강도 평가를 위해 4개의 시험체에 대해 실험을 수행하였다. 그리고, 본 실험 결과와 타 연구의 실험 결과를 종합하여 연단거리 750mm까지의 큰 연단거리에 대해 새로운 전단파괴강도식을 제안하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제7권4호
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• pp.171-181
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• 2003

비균열 무근 콘크리트에 매입된 단일앵커는 연단거리와 콘크리트 강도에 따라 콘크리트 단부파괴, 콘크리트 부서짐파괴, 앵커파괴가 발생한다. 본 연구에서는 연단거리와 콘크리트 강도에 따라 콘크리트 단부파괴, 콘크리트 부서짐파괴, 앵커파괴 발생시 단일앵커의 전단내력평가를 목적으로 한다. 이를 위하여 ACI 318-02와 EOTA 기준의 근거인 CCD (Concrete Capacity Design) 방법과 기존의 앵커 설계기준인 ACI 349-90(45-Degree Cone Method)에 의한 예측값과 실험값을 서로 비교 평가하였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.49-56
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• 2021

The damage to non-structural elements in buildings has been increasing due to earthquakes. In Korea, post-installed anchors produced overseas have been mainly used for seismic anchorage of non-structural components to structures. Recently, a new cast-in-place concrete insert anchor installed in concrete without drilling has been developed in Korea. In this paper, an experimental study was conducted to evaluate the tensile and shear strengths of the newly developed anchor under monotonic load. The failure modes of the tension specimens were divided into concrete breakout failure and steel failure, and all shear specimens showed steel failure. In both tension and shear, the maximum loads of specimens were greater than the nominal strengths predicted by the concrete design code (KDS 14 20 54). As a result, it is expected that the current code can also be used to calculate the strength of the developed cast-in anchor.