• Steel and Composite Structures
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• 제33권1호
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• pp.143-162
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• 2019

A number of desirable characteristics concerning excellent durability, aesthetics, recyclability, high ductility and fire resistance have made stainless steel a preferred option in engineering practice. However, the relatively high initial cost has greatly restricted the application of stainless steel as a major structural material in general construction. This drawback can be partially overcome by introducing composite stainless steel-concrete structures, which provides a cost-efficient and sustainable solution for future stainless steel construction. This paper presents a preliminary numerical study on stainless steel-concrete composite beam-to-column joints with bolted flush endplates. In order to ensure a consistent corrosion resistance within the whole structural system, all structural steel components were designed with austenitic stainless steel, including beams, columns, endplates, bolts, reinforcing bars and shear connectors. A finite element model was developed using ABAQUS software for composite beam-to-column joints under monotonic and symmetric hogging moments, while validation was performed based on independent test results. A parametric study was subsequently conducted to investigate the effects of several critical factors on the behaviour of composite stainless steel joints. Finally, comparisons were made between the numerical results and the predictions by current design codes regarding the plastic moment capacity and the rotational stiffness of the joints. It was concluded that the present codes of practice generally overestimate the rotational stiffness and underestimate the plastic moment resistance of stainless steel-concrete composite joints.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권2호
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• pp.143-153
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• 2015

본 연구에서는 매립형 합성보와 슬림플로어보의 내화성능평가를 위한 재하가열실험 및 수치해석연구를 수행하였다. 이를 통해 화재 시 합성보의 온도 및 처짐 변화를 분석하고 하중비, 철근, 화재노출면 등의 합성보 설계변수들이 내화성능에 미치는 영향을 비교하였다. 화재실험결과 매립형 합성보와 슬림플로어보의 경우 강재의 온도상승이 일반형 합성보에 비해 상당히 지연됨을 확인하였다. 그리고 매립콘크리트 내에 보강된 철근은 최소 90분까지는 상온강도를 발휘할 수 있는 온도이하를 유지하였다. 무보강 매립형 합성보, 철근을 보강한 매립형 합성보와 슬림플로어보의 경우 처짐량 제한 기준만으로도 2시간 이상의 내화성능을 달성하였다. 이는 무피복 매립형 합성보와 슬림플로어보가 강재보의 내화성능을 증진하는 합리적인 대안이 될 수 있음을 시사한다. 합성보 재하가열실험에 대하여 ABAQUS를 활용한 유한요소해석을 수행한 결과 전체적인 처짐 양상 및 내화시간의 예측에 있어서 해석결과가 실제 실험결과를 신뢰성 있게 구현하고 있음을 확인하였다.

• Computers and Concrete
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• 제30권5호
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• pp.311-321
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• 2022

The interfacial bond strength of partially encased composite (PEC) structure tends to 0, therefore, the cast-in-place concrete theoretically cannot embody better composite effect than the fabricated structure. A total of 12 specimens were designed and experimented to investigate the energy dissipation and damage of fabricated PEC beam through unidirectional cyclic loading test. Because the concrete on both sides of the web was relatively independent, some specimens showed obvious asymmetric concrete damage, which led to specimens bearing torsion effect at the later stage of loading. Based on the concept of the ideal elastoplastic model of uniaxial tensile steel and the principle of equivalent energy dissipation, the energy dissipation ductility coefficient is proposed, which can simultaneously reflect the deformability and bearing capacity. In view of the whole deformation of the beam, the calculation formula of energy dissipation is put forward, and the energy dissipation and its proportion of shear-bending region and pure bending region are calculated respectively. The energy dissipation efficiency of the pure bending region is significantly higher than that of the shear-bending region. The setting of the screw arbors is conducive to improving the energy dissipation capacity of the specimens. Under the condition of setting the screw arbors and meeting the reasonable shear span ratio, reducing the concrete pouring thickness can lighten the deadweight of the component and improve the comprehensive benefit, and will not have an adverse impact on the energy dissipation capacity of the beam. A damage model is proposed to quantify the damage changes of PEC beams under cyclic load, which can accurately reflect the load damage and deformation damage.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권5호통권72호
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• pp.587-598
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• 2004

본 연구에서는 합성보의 전체 춤을 절감할 수 있도록 속 빈 프리캐스트 콘크리트 슬래브를 철골보의 춤내에 삽입하여 일체화함으로써 철골조 고층건물에서 층고를 최소화 할 수 있는 이른바 "슬림플로어"공법에 대한 연구를 수행하였다. 본 연구는 콘크리트에 매입된 비대칭 철골보를 가지는 불완전 합성 슬림플로어 시스템의 휨 거동에 관한 것이다. 총 10개의 실대형 실험체를 철골보 춤, 속빈 프리캐스트 콘크리트 슬래브 춤, 슬래브 유효폭, 및 콘크리트 슬래브의 지지방식 별로 제작하여 실험을 수행하였다. 실험결과, 매입형 합성보의 경우, 별도의 전단연결재를 설치하지 않아도 자체가 가지고 있는 기계적 화학적 부착응력으로 인해 완전합성보에 비해서 0.48~0.98의 전단합성비를 나타내었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.503-513
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• 2007

구조물의 지진응답은 구조물의 강성도에 영향을 미치는 접합부의 특성에 영향을 받는다. 본 연구에서는 합성반강접 접합부를 갖는 2차원 8층 비가새 철골구조물에 대하여 동적 비선형 해석 프로그램을 이용한 푸쉬오버 해석과 시간이력해석을 실시하여 구조물의 거동을 예측하였다. 접합부 비선형 모멘트-회전 특성, 합성보 및 철골기둥의 재료 비선형 특성을 고려하여 구조해석을 실시하였다. 합성반강접 접합부를 완전 강접합부로 이상화하면 푸쉬오버 해석에서 구조물의 초기강성도와 종국강도가 증가되었고 시간이력해석에서는 밑면전단력, 최대층간변위, 보 및 기둥에 발생되는 최대 휨모멘트가 접합부 강성 및 이력거동의 영향을 받았다. 최대지반가속도가 0.4g인 지진파에 대하여 합성반강접 구조물에서는 FEMA 273의 최대 층간변위에 대한 인명손상방지 기준을 만족하였으며 보와 기둥이 비탄성 거동을 경험하지 않은 반면 완전 강접합부로 이상화한 구조물에서는 보 및 기둥이 비탄성 거동을 경험하였다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2002년도 ICCAS
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• pp.97.3-97
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• 2002

This paper presents the vibration characteristics of an intelligent cantilever beam in contact with a fluid using a PZT actuator and PVDF film. The dynamic behaviors of a flexible beam-water interaction system are examined. The effect of the liquid level on free vibration of the composite beam in a partially liquid-filled circular cylinder is investigated. The coupled system is subject to an undisturbed boundary condition in the fluid domain. It was found that the coupled natural frequencies decreased with the fluid level for the identical composite beam due to added mass effect. In case of the free-free boundary condition, the natural frequency gently decreased at fluid water level betw...

• Composites Research
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• 제30권6호
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• pp.343-349
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• 2017

A multifield variational formulation is developed for the finite element (FE) cross-sectional analysis of composite beams. The cross-sectional warping displacements and sectional stresses are considered to be the primary variables through the application of Reissner's partially mixed principle. The warping displacements are modeled using generic FE shape functions with nonlinear distribution over the beam section. A generalized Timoshenko level stiffness matrix is derived which incorporates the effects of elastic couplings, transverse shear, and Poisson's deformations. The accuracy of the present analysis is validated for the stiffness constants and elastostatic responses of composite box beams which correlate well with the experimental data and other state-of-the-art approaches.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권1호
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• pp.113-122
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• 2006

복합 구조 시스템은 강재와 콘크리트의 합성으로 내화성능이 우수할 것으로 판단된다. 그러나 복합구조의 내화성능에 대한 연구는 아직 초기 단계로 기둥과 보 등의 부재에 대한 내화실험 결과가 일부 발표 되었으나 합성보에 대한 자료는 거의 없다. 이에 본 연구에서는 TSC 합성보의 내화성능 평가를 위해 내화실험과 수학적 및 수치 해석적인 방법을 통해 평가하였다. 내화실험은 형상의 종류와 가력 하중, 내화피복재 보강방법 등을 변수로 실험을 실시하였다. 또한 수치 해석 중 강재와 콘크리트의 재료특성은 Eurocode에 준하였으며 온도의 변화는 열전도 FE 해석과 수학적인 방법을 사용하였다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2001년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.19-22
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• 2001

This paper proposes a double cantilever sandwich-beam method for evaluating the frequency dependence of material dynamic characteristics. The flexural vibration of a double cantilever sandwich-beam specimen with a partially inserted rubber layer was studied using a finite element simulation in combination with the sine-sweep test. Quadratic relationships of dynamic elastic modulus and material loss factor of rubbers with frequency were quantitatively suggested employing the least square error method.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2000년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.224-227
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• 2000

Modal damping characteristics of the flexural vibration of a sandwich beam with paaially inserted viscoelastic layer have been quantitatively studied using the finite element analysis in combination with an experiment. Antisymmetric mode shapes of the flexural vibration were visualized by the holographic interferometry and agreed with those calculated by the finite element simulation. Effects of the length and thickness of partial viscoelastic layers on the system loss factor($\mu$) and resonant frequency($\omega$) were considerably latge at both symmetric and antisymmetric modes of the sandwich beam.