• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권3호통권76호
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• pp.325-335
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• 2005

본 연구의 목적은 CFT각형기둥과의 접합에 성능이 개선된 합성 반강접 접합디테일을 제안하고 기둥-보 접합부의 단조가력시 역학적 거동을 보기 위함이다. 극한 거동에 결정적 영향을 끼치는 하부 접합부의 전단내력을 보강하고 시공성을 고려하여 합성 반강접 접합을 CFT구조 형식에 시도하여 CFT기둥-보 접합부의 접합디테일을 제안하였다. 본 연구에서 제안하는 하부 보 플랜지 용접접합(M-2)을 기존 합성 반강접 접합상세인 시트앵글접합(M-1)과 비교/검토하였다. 두 개의 실대형 CFT기둥-보 합성 반강접 접합부 실험체에 대한 단조가력실험을 수행하였다. 실험 결과, 제안형인 하부 보플랜지 용접접합된 실험체는 강접합된 철골보의 약 85%의 강성을 확보하였다. 이는 기존형 실험체와 거의 동일하였으며, 반강접으로 분류됨을 확인할 수 있었다. 제안형 실험체가 웨브 접합부에서 볼트지압에 의한 전단파괴가 발생하였으나 파단 직전까지는 슬래브 연성파괴가 일어난 기존형 실험체와 유사한 거동을 보였다. 슬래브 보강근에 의해 충분한 강성 및 내력이 확보되며, 웨브부분의 강관내의 앵커보강에 의해 전소성모멘트에 상응하는 내력 및 변형성능이 확보되어 충분한 연성거동을 보이는 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.601-612
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• 2013

본 연구에서는 중간 지진 영역대에서 사용 가능한 TSC 합성보-PSRC 합성기둥 접합부의 내진 상세를 개발하였다. 시공성 향상을 위하여 TSC보의 상하부 플랜지는 조인트를 관통시키지 않고, 웨브만 조인트를 관통하였다. 이에 따라 접합부 공칭강도 평가시 상하부 플랜지의 인장력은 고려하지 않았다. 두 개의 내부 접합부와 한 개의 외부 접합부에 대하여 반복가력 실험을 통하여 내진성능을 검증하였다. 내부 접합부의 실험 변수는 보 춤으로 슬래브 두께를 포함하여 600mm, 700mm이다. 실험결과, 실험체는 KBC 2009로 예측한 접합부의 하중재하능력은 실험결과와 잘 일치하였으며, 변형능력과 에너지 소산에 있어서 중간모멘트 골조 요구조건을 만족하는 우수한 성능을 보여주었다. 3%~4% 층간변위비 이후 보 웨브 강판의 좌굴 및 파단으로 인하여 실험체의 하중 재하능력이 감소하였다. ASCE 합성접합부 설계기준을 수정하여 TSC보-PSRC기둥 접합부의 전단강도를 평가하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2010년도 춘계 학술대회 제22권1호
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• pp.39-40
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• 2010

건물이 대형화 고층화되어 감에 따라서 층고를 절감시킴과 동시에 장스팬을 구현할 수 있는 부재에 대한 요구가 늘어가고 있다. 비록 많은 연구자에 의해서 층고절감과 장스팬에 대한 요구를 만족시키기 위한 연구가 진행되고 있지만, 여전히 두 가지 요구사항을 동시에 만족시키는 효율적인 시스템이 부족한 실정이다. 본 연구에서 제안하는 파형웨브를 가진 프리스트레스 합성보는 시공성과 구조적인 성능을 동시에 향상시킬 수 있다. 시공과정에서 발생할 수 있는 비대칭 하중에 상대적으로 작은 부재를 가지고 강한 저항성을 발휘하여 시공성을 높일 수 있으며, 또한 동바리와 서포트 등의 가설부재를 줄임으로써 경제성도 확보할 수 있다. 파형웨브는 아코디언효과를 만들기 때문에 프리스트레스의 도입효율이 좋아져 더 큰 상향치올림를 유발시켜 부재의 처짐을 줄일 수 있다. 5개의 실험체를 제작하여 제안한 합성보의 효율성을 검토하였는데 그 주요한 변수로는 웨브와 플렌지에 용접된 형태와 drape point의 개수이다. 실험을 통하여 제안한 프리스트레스 합성보가 기존에 프리스트레스를 도입하지 않은 합성보 보다 큰 휨강성과 휨강도를 발휘한다는 것을 증명하였다.

• 콘크리트학회지
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• 제5권4호
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• pp.167-178
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• 1993

본 논문의 목적은 R.C.보 최적설계에 이산수학계획법을 적용하여 상세설계를 포함하는 실제설계의 가능성을 연구하기 위한 것이다. 이산최적문제에서 설계변수로는 단면의 총높이, 폭, 유효높이 및 길이방향철근의 단면적 그리고 전단철근의 단면적과 길이 방향철근의 절단점과 같은 상세변수 등이 고려되었다. 목적함수는 경비함수로 취했으며, 제약조건으로는 강도설계법에 의한 설계휨강도, 전단강도, 연성, 사용성, 콘크리트 덮개 및 철근간격, 복부보강 그리고 정착길이와 길이방향철근의 절단점 등에 관한 시방서 요구사항을 고려하여 문제를 형성하였다. 이산변수를 갖는 최적설계를 효율적으로 실행하기 위해 첫째단계에서 Feasible Direction Methed를 이용하여 연속최적해를 구했으며, 둘째단계에서 분기한계법(Branch and bound method)을 이용하여 이산최적해를 얻는 최적화 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘의 신뢰도를 검증하기 위해 2개의 이산설계변수를 갖는 수치예에 적용하여 도해법 및 rounde-up method와 그 결과를 비교하였고, 단순지지된 R.C.보 및 2경간연속 R.C.보에 적용하여 제안된 알고리즘의 신뢰도, 효율성 및 적용성을 입증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.561-568
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• 2014

조립식 경골잔교는 Spine-girder인 단일거더 시스템이므로 휨 뿐만 아니라 비틀림에 큰 영향을 받는 구조물이다. 본 연구에서는 경골잔교의 합리적인 설계를 위하여 설계 시 고려사항을 도출하고자 하였다. 거동분석을 위한 구조해석 유한요소모델을 개발하고, 실험 결과와 비교하여 타당성을 검증하였다. 경골잔교의 거동분석을 통하여 국부적인 과대응력 발생을 방지하기 위하여 Bone-beam 하단부에 보강재 설치가 필요하며, 플랜지의 법선응력은 ?비틂, 플랜지와 웹의 전단응력은 순수비틂에 의한 영향이 지배적으로 작용하는 것을 확인하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제3권6호
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• pp.421-438
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• 2003

Aging and deterioration of existing steel structures necessitate the development of simple and efficient rehabilitation techniques. The current study investigates a methodology to enhance the flexural capacity of steel beams by bonding Glass Fibre Reinforced Plastic (GFRP) sheets to their flanges. A heavy duty adhesive, tested in a previous study is used to bond the steel and the GFRP sheet. In addition to its ease of application, the GFRP sheet provides a protective layer that prevents future corrosion of the steel section. The study reports the results of bending tests conducted on a W-shaped steel beam before and after rehabilitation using GFRP sheets. Enhancement in the moment capacity of the beam due to bonding GFRP sheet is determined from the test results. A closed form analytical model that can predict the yield moment as well as the stresses induced in the adhesive and the GFRP sheets of rehabilitated steel beam is developed. A detailed finite element analysis for the tested specimens is also conducted in this paper. The steel web and flanges as well as the GFRP sheets are simulated using three-dimensional brick elements. The shear and peel stiffness of the adhesive are modeled as equivalent linear spring systems. The analytical and experimental results indicate that a significant enhancement in the ultimate capacity of the steel beam is achieved using the proposed technique. The finite element analysis is employed to describe in detail the profile of stresses and strains that develop in the rehabilitated steel beam.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.289-299
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• 2006

강바닥판 교량은 비교적 얇은 강판을 서로 용접에 의해 연결한 구조물로서 많은 양의 용접을 피할 수 없다. 강바닥판의 횡리브복부판에서는 전단력과 비틀림 모멘트가 작용하는 동시에 종리브의 비틀림으로 인한 면내 면외 변형이 작용하기 때문에 종리브-횡리브 복부판-데크플레이트 교차부 및 횡리브복부판 컷아웃(슬릿)부에서 응력집중 현상이 두드러지게 발생하게 된다. 본 논문에서는 교차부 및 컷아웃(슬릿)부에서의 응력집중 현상 완화 및 피로성능 개선에 유리한 구조상세를 도출하고자 교차부에 스캘럽 유무 및 횡리브 복부판면과 일치되도록 종리브 내부에 설치하는 다이아프램의 설치 유무를 매개변수로 구조해석을 수행하였다. 다이아프램을 설치하는 동시에 교차부에 스캘럽을 두지 않을 경우 교차부 및 컷아웃(슬릿)부에서 최대응력 감소효과가 있음을 알 수 있었다. 따라서 교차부 및 컷아웃부에서의 응력집중 현상을 완화시켜 피로성능 개선에 기대효과가 있음을 알 수 있었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제74권6호
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• pp.723-735
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• 2020

This study is reported the adhesion failure in adhesive bonded composite and specifically for the T-joint structure. Three-dimensional finite element analysis has been performed using a commercial tool and the necessary outcomes are obtained via an eight noded solid element (Solid 185-element) from the library of ANSYS. The structural analysis input has been incurred through ANSYS parametric design language (APDL) code. The normal and shear stress distributions along different layers of the joint structure have been evaluated as the final outcomes. Based on the stress distributions, failure location in the composite joint structure has been identified by using the Tsai-Wu stress failure criterion. It has been found that the failure index is maximum at the interface between flange and web part of the joint (top layer) which indicates the probable location of failure initiation. This kind of failures are considered as adhesion failure and the failure propagation is governed by strain energy release rate (SERR) of fracture mechanics. The different adhesion failure lengths are also considered at the failure location to calculate the SERR values i.e. mode I fracture (opening), mode II fracture (sliding) and mode III fracture (tearing) along the failure front. Also, virtual crack closure technique (VCCT) principle of fracture mechanics steps is used to calculate the above said SERRs. It is found that the mode I SERR is more dominating compared to other two modes of failure for the joint considered. Finally, the influences of various parametric (geometrical and material) effect on SERR of the joint structure are evaluated and discussed in details.

• 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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• 제26권6호
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• pp.719-731
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• 2018

Concrete filled steel tubular (CFST) laced columns have been widely used in high rise buildings in China. Compared to solid-web columns, this type of columns has a larger cross-section with less weight. In this paper, four concrete filled steel tubular laced columns consisting of 4 main steel-concrete tubes were tested under cyclic loading. Hysteresis and failure mechanisms were studied based on the results from the lateral cyclic loading tests. The influence of each design parameter on restoring forces was investigated, including axial compression ratio, slenderness ratio, and the size of lacing tubes. The test results show that all specimens fail in compression-bending-shear and/or compression-bending mode. Overall, the hysteresis curves appear in a full bow shape, indicating that the laced columns have a good seismic performance. The bearing capacity of the columns decreases with the increasing slenderness ratio, while increases with an increasing axial compression ratio. For the columns with a smaller axial compression ratio (< 0.3), their ductility is increased. Furthermore, with the increasing slenderness ratio, the yield displacement increases, the bending failure characteristic is more obvious, and the hysteretic loops become stouter. The results obtained from the numerical analyses were compared with the experimental results. It was found that the numerical analysis results agree well with the experimental results.