• Steel and Composite Structures
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• 제3권1호
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• pp.47-64
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• 2003

In a nonlinear finite element study on the mechanical behavior of simple beam connections to continuous concrete-filled steel tube columns, two principally different connection types were analyzed: one with plates attached to the outside of the tube wall, relying on shear transfer, and one with an extended plate inserted through the steel section to ensure bearing on the concrete core. The load was applied partly at the connection within the column length and partly at the top, representing the load from upper stories of a multistory building. The primary focus was on the increased demand for load transfer to ensure composite action when concrete with higher compressive strength is used. The results obtained from the analyses showed that the design bond strength derived from push tests is very conservative, mainly due to the high frictional shear resistance offered by pinching and contraction effects caused by connection rotation. However, with higher concrete strength the demand for load transfer increases, and is hard to fulfill for higher loads when connections are attached only to the steel section. Instead, the connection should penetrate into the concrete core to distribute load to the concrete by direct bearing.

• 교육시설 논문지
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• 제20권4호
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• pp.35-43
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• 2013

Some results of experimental investigation conducted to assess the effect of cement composite strength and ductility on the shear behavior and crack-damage mitigation of stud connections between existing reinforced concrete frame in school buildings and seismic strengthening elements from cyclically direct shear tests are described. The cement composite strengths include 50 for medium strength and 70 MPa for high strength. Two types of cement composites, strain-hardening cement composite (SHCC) and non-shrinkage mortar, are used for stud shear connection specimens. The special SHCCs are reinforced with hybrid 0.2% polyethylene (PE) and 1.3% polyvinyl alcohol (PVA) fibers at the volume fraction and exhibits tensile strain capacity ranging from 0.2 to 0.5%. Test result indicates that SHCC improves the seismic performance and crack-damage mitigation of stud shear connections compared with stud connections with non-shrinkage mortar. However, the performance enhancement in SHCC stud connections with transverse and longitudinal reinforcements is less notable for those without additional reinforcement.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권8호
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• pp.4048-4057
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• 2013

부모멘트를 받는 합성보 슬래브에서 인장균열 발생과 균열의 진행에 따른 슬래브의 강성저하가 전단연결부의 합성거동에 미치는 영향을 실험적으로 분석하기는 매우 어렵다. 본 논문에서는 부모멘트를 받는 합성보에서 콘크리트 슬래브 및 강재 보, 스터드를 포함한 전단연결부 등의 형상과 물성을 최대한 실제와 유사하게 모델링하는 기법을 이용함으로써, 부재 간 합성작용을 해석할 수 있는 3차원 유한요소모델을 개발하였다. 개발된 3차원 유한요소모델을 이용하여 부모멘트 구간에 설치되는 합성보의 전체 휨거동 및 기존의 1차원 또는 2차원 모델로는 해석이 어려운 전단합성작용을 분석할 수 있었다. 해석결과에 따르면 부모멘트를 받는 합성보에서의 전단연결부 거동은 철근콘크리트 슬래브의 철근비 및 인장 균열거동에 지배를 받게 됨을 알 수 있었다. 전단연결부의 하중-슬립 관계를 검토해 본 결과, 전단연결부의 슬립강성은 슬래브의 초기균열 및 철근의 항복이 발생한 시점을 기준으로 변화됨을 알 수 있었다. 또한, 구간별로 합성율이 100% 미만으로 설계되는 부분합성 설계가 합성설계의 효율성 측면에서 더 유리할 수 있다는 기존의 실험적 연구결과를 간접적으로 확인할 수 있었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제5권2_3호
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• pp.193-202
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• 2005

This paper describes recent developments in composite construction and their effect on codified design procedures in the UK. Areas of particular interest include: rules on shear connection, design of beams with web openings, serviceability limits, such as floor vibrations, and fire safe design. The design of cellular beams with regular circular openings now includes generalized rules for web-post buckling, and for the development of in-plane moment in the web-post for asymmetric sections. Closed solutions for the maximum shear force due to limits on web-post bending or buckling are presented. The fire resistance of cellular beams is also dependent on the temperature of the web-post, and for closely spaced openings. It is necessary to increase the thickness of fire protection to the web. For serviceability design of beams, deflection limits and natural frequency and response factor for vibration are presented. It may be necessary to use stricter limits for certain applications.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.473-482
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• 2007

합성보가 구조적으로 안전하게 거동하고, 합성단면이 고유의 극한모멘트를 발휘하기 위해서는 전단연결재의 강도뿐만아니라 연성적 거동이 전제조건으로 작용한다. 본 연구에서는 고강도 콘크리트가 사용된 합성보에서 하중형태, 합성율 및 전단스터드의 배치를 달리 하였을 때 일반강도 콘크리트가 사용된 경우에 비해 비교적 적은 스터드의 변형능력이 구조거동 및 설계조건에 미치는 영향을 유한요소해석을 통해 분석하여 보았다. 해석결과에 따르면 고강도 콘크리트를 사용한 합성보의 부분합성 설계에서는 스터드 자체의 강도와 상대변위로 평가되어지는 변형능력이 함께 고려되어야 한다. 특히, 스터드가 등간격으로 배치된 합성보에 등분포 또는 유사 형태의 하중이 작용할 경우 스터드의 변형능력이 합성설계에 대한 제약조건으로 작용하며 이러한 경우 스터드는 외부하중에 대한 전단력의 분포를 고려하여 배치되어야 한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.413-423
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• 2007

기존의 층고절감형 합성보 시스템은 철골보의 웨브면에 바닥판을 삽입하여 시공하기 때문에 상대적으로 기존 합성보 형식과 비교하여 층고를 대폭적으로 줄일 수 있지만, 적용되는 철골보 춤이 제한되기 때문에 적용 가능한 스팬이 한정되어 있어 여러 가지 다양한 건축구조의 수요에 능동적으로 대처하기가 어려운 단점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 기존의 층고절감형 합성보의 단점을 해결하기 위하여 합성보의 춤을 자유로이 조절할 수 있는 층고절감형 매입형 합성보를 개발하였다. 본 연구는 콘크리트에 매입된 강팡성형 철골보를 가지는 불완전 합성보의 휨거동에 관한 것이다. 총 5개의 실대형 실험체를 전단연결재 및 보강근의 사용유무, 슬래브 형식을 주요변수로 하여 실험을 수행하였다. 실험결과, 별도의 전단연결재를 설치하지 않은 실험체는 자체가 가지고 있는 기계적 화학적 부착응력으로 인해 $0.20{\sim}0.76N/mm^2$의 부착응력을 나타내었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권5호
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• pp.557-566
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• 2001

데크플레이트를 사용한 합성슬래브가 합성거동을 발휘하기 위해서는 데크플레이트와 콘크리트의 부착강도가 확보되어야한다. 합성슬래브에서 전단부착강도는 콘크리트와 데크플레이트의 화학적 부착력, 마찰저항 기계적 상호작용에 의해 발생한다. 또 기계적 상호작용은 길이 방향 전단력 전달 장치인 엠보싱 및 쉬어코넥터, 데크플레이트 형상 등에 의해서 확보되어 진다. 그리고 기계적 상호작용의 효과는 상호 접착부의 수직박리를 구속할 수 있는 데크의 형상과 쉬어코넥터 설치에 따른 단부정착 여부에 따라 크게 달라진다. 그러므로, 본 연구에서는 폐쇄형 데크플레이트에 대하여 기계적 전달장치인 엠보싱과 쉬어 코넥터로 사용되는 스터드 볼트에 대한 전단 보강장치의 부착효과를 Push-off 실험을 통하여 규명하였으며 이들 인자들에 대하여 제안식을 제시하였다. 이는 합성슬래브 설계방법의 기초자료로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제11권2호
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• pp.169-181
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• 2011

The behavior of connections between open sandwich slabs and double steel skin composite walls in steel plate-concrete(SC) structure is investigated by a series of experimental programs to identify the roles of components in the transfer of forces. Such connections are supposed to transfer shear by the action of friction on the interface between the steel surface and the concrete surface, as well as the shear resistance of the bottom steel plate attached to the wall. Experimental observation showed that shear transfer in slabs subjected to shear in short spans is explained by direct force transfer via diagonal struts and indirect force transfer via truss actions. Shear resistance at the interface is enhanced by the shear capacity of the shear plate as well as friction caused by the compressive force along the wall plate. Shear friction resistance along the wall plate was deduced from experimental observation. Finally, the appropriate design strength of the connection is proposed for a practical design purpose.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2006년도 추계 학술발표회 논문집
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• pp.297-300
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• 2006

One of main issues of the FRP-concrete composite member is shear connection between FRP and concrete in order to secure composite behavior of FRP and concrete. To solve this problem, perfobond rib FRP shear connector is introduced for the mechanical shear connection. In this study, experimental study was carried out on the perfobond rib FRP shear connectors in order to develop the effective details of perfobond rib FRP shear connectors. Pull-out test specimens were manufactured with FRP plate with holes embedded in concrete block. Main parameters considered in this study were diameter of holes, ratio of spacing between the centres of holes to the diameter of holes, and thickness of FRP plates. Test results are discussed according to above parameters compared with other empirical expressions for steel perfobond rib connector.

• Steel and Composite Structures
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• 제19권4호
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• pp.789-809
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• 2015

This paper presents experimental and numerical studies into the structural behavior of a high performance corbel type composite connection adopted in Raffles City of Hangzhou, China. Physical tests under both monotonic and quasi-static cyclic loads were conducted to investigate the load carrying capacities and deformation characteristics of this new type of composite connection. A variety of structural responses are examined in detail, including load-deformation characteristics, the development of sectional direct and shear strains, and the history of cumulative plastic deformation and energy. A three-dimensional finite element model built up with solid elements was also proposed for the verification against test results. The studies demonstrate the high rigidity, strength and rotation capacities of the corbel type composite connections, and give detailed structural understanding for engineering design and practice. Structural engineers are encouraged to adopt the proposed corbel type composite connections in mega high-rise buildings to achieve an economical and buildable and architectural friendly engineering solution.