• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권4호통권33호
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• pp.543-555
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• 1997

일반적으로 합성형 교량에 있어서 강판형과 콘크리트 슬래브 사이의 일체성은 강재와 콘크리트라는 이질재료의 접합부 사이에 위치한 전단연결재의 강성과 배치간격에 의해 영향을 받게 된다. 따라서 전단연결재는 두 재료가 일체로 거동할 수 있도록 충분한 강성을 가져야만 하며, 강성이 부족하게 되면 접촉면에서 미끄러짐이 발생한다. 이때, 미끄러짐의 발생을 고려한 것을 불완전합성형이라 한다. 본 논문에서는 불완전합성형의 해석에서 복잡한 계산과정을 거치지 않고 불완전율에 따라서 전단연결재의 강성과 간격을 산정하는 간이추정법에 대하여 연구하였으며, 단면과 지간에 따른 형특성, 불완전율, 하중작용점에 따라서 전단연결재에 작용하는 수평전단력, 축력 등의 변화양상을 간단한 영향선으로 나타내었다. 또한, 해석 예로서 Newmark의 partial interaction theory이론을 기초로 한 블완전합성형의 기초미분방정식을 적용하여 불완전율에 따라서 1) 스프링상수와의 관계 2) 축력 및 수평전단력과의 관계 3) 응력 및 중립축과의 관계를 고찰하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제51권1호
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• pp.9-24
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• 2024

In order to study the shear mechanical behavior of prefabricated and assembled multi-key group stud connectors, this paper conducted push-out tests on 10 prefabricated and assembled multi-key group stud connectors, distributed in 5 groups, and detailed the failure modes of each specimen. Based on the finite element software, a total of 22 models of this type of stud connector are established, and validated the finite element models using the push-out tests. Furthermore, the effects of stud diameter, number of key groups, and spacing of key groups on the shear resistance of prefabricated and assembled multi-key group stud connectors are analyzed. Combined with the test and finite element, the force analysis is carried out for the stud and first-pouring and post-pouring concrete. The results show that the spacing and number of key groups have a significant impact on the shear capacity and shear stiffness of the specimen. For a single stud, the shear force is transferred to the surrounding concrete via the stud's root. When the stud is finally cut, the steel and the concrete plate are separated. Under vertical shear force, the top row of studs experiences the highest shear, while the middle row has the least. Based on statistical regression, a formula of assembled multi-key group stud connectors is proposed.

• Steel and Composite Structures
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• 제35권4호
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• pp.495-508
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• 2020

Double skin composite walls are alternatives to concrete walls to resist gravity load in structures. The composite action between steel faceplates and concrete core largely depends on the internal mechanical connectors. This paper investigates the structural behavior of novel composite wall system with T section and under combined compressive force and bending moment. The truss connectors are used to bond the steel faceplates to concrete core. Four short specimens were designed and tested under eccentric compression. The influences of the thickness of steel faceplates, the truss spacing, and the thickness of web wall were discussed based on the test results. The N-M interaction curves by AISC 360, Eurocode 4, and CECS 159 were compared with the test data. It was found that AISC 360 provided the most reasonable predictions.

• Steel and Composite Structures
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• 제47권6호
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• pp.729-741
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• 2023

As the most popular shear connection in composite structures, mature concrete has been widely investigated by considering mechanical properties of stud connectors (SCs) embedded. To further enhance the fabrication efficiency of composite structures and solve the contradiction between construction progress and structural performance, it is required to analyze the shear performance of stud connections of composite structures with different concrete ages. 18 typical vertical push-out tests were carried out on stud shear connectors at concrete ages of 7 days, 14 days, and 28 days. Also, the effects of concrete age, stud spacing and stud diameter on the shear capacity, connection stiffness and failure mode of the connectors were studied. A new relationship expression of load-slip for SCs with various concrete ages was proposed. The existing design code for the SCs shear strength was evaluated according to the experimental data, and a more practical prediction equation for the shear capacity of SCs with different concrete ages was established. A great agreement was observed between the experimental and theoretical results, which can provide a reference for engineering practices.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.333-345
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• 2008

프리캐스트 콘크리트 바닥판 교량의 적용이 2거더 교량이나 개구제형 강박스 교량으로 확대되고 있다. 소수거더교에 프리캐스트 바닥판 교량의 적용에서 가장 어려운 점은 완전합성을 확보하기 위해 필요한 전단연결재의 배치이다. 좁은 영역에 많은 연결재를 배치해야 하기 때문에 프리캐스트 바닥판의 단면 손실이 커서 철근의 배치가 어렵게 된다. 이 논문에서는 현재 설계 기준에서 제시하고 있는 스터드 전단연결재의 최소 간격보다 좁은 연결재 간격을 가질 경우의 극한 강도 특성을 정적 실험을 통해 평가하였다. 실험결과로부터 최소 간격보다 좁은 간격으로 배치할 경우에 현재의 설계기준 강도보다 낮은 극한 강도를 발현하는 것으로 나타났고 프리캐스트 슬래브의 보강 혹은 포켓부의 부분보강의 효과로 인해 강도 증진이 나타났다. 그룹 스터드 전단연결부의 설계는 연결재 전단강도와 콘크리트 슬래브의 강도의 상대적인 비로부터 파괴모드를 예측하고 연결재 파괴를 유도할 수 있도록 이루어져야 한다. 실험결과로부터 스터드 간격을 고려한 그룹 스터드 전단연결부의 극한강도에 대한 경험식을 제안하였다. 피로실험을 수행한 결과로부터 이 연구의 실험범위내에서는 그룹스터드 전단연결부의 피로강도 감소가 나타나지 않는 것으로 밝혀졌다. 연구결과를 활용하여 프리캐스트 바닥판의 상세를 개선하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1A호
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• pp.91-97
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• 2006

본 연구에서는 강-콘크리트 합성 바닥판용 유공판재형 전단연결재의 전단성능을 평가하기 위한 전단실험을 수행하고 그 실험결과를 고찰하였다. 전단 실험체는 절곡된 강판, 유공판재형 전단연결재, 철근, 콘크리트로 구성되었으며, 절곡된 강판과 콘크리트 사이에 작용하는 수평전단력에 저항할 수 있도록 다수의 구멍이 가공된 유공판재형 전단연결재가 적용되었다. 실험체설계에 적용된 변수는 구멍의 간격과 위치, 구멍관통 철근의 유무이며, 총 12개의 실험체를 제작하여 전단실험을 수행하였다. 제한적 범위 내에서 수행한 실험결과에 따르면 유공판재형 전단연결재가 강-콘크리트 합성 바닥판에 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.64-71
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• 2016

본 논문에서는 UHPC 바닥판과 강재 거더를 이용하여 합성보를 구성할 때, UHPC 바닥판의 높은 강도와 강성으로 인하여 합성보 구성 시에 강재 거더의 상부 플랜지를 없앤 역T형 거더를 적용하고자 하였다. 그러나 현재까지 강재 복부에 설치되는 전단연결재에 대한 거동, 역T형 강거더 합성보의 휨거동 특성 등은 실험 및 이론적으로 평가된 적이 거의 없는 실정이다. 이를 위하여 UHPC 압축강도, 전단연결재 간격 및 바닥판 두께 등을 변수로 하는 역T형 거더와 UHPC바닥판 합성보 16개의 휨거동 실험결과를 근간으로 하여 실험결과와 UHPC의 인장연화 거동을 고려한 재료모델 해석결과를 비교하였다. 역해석에 의한 인장연화곡선에서 UHPC의 인장강도는 6.57 MPa(120MPa의 경우) 및 9.57 MPa(150MPa의 경우)를 나타내고 있으며, 전단연결재 간격이 좁을수록 실험결과와 해석결과가 명확하게 근접하는 겻으로 나타났으며, 바닥판 두께가 두꺼우며 UHPC 압축강도가 작을수록 동일한 경향이나, 이 영향은 다소 작은 것으로 나타났다. 따라서 실험결과와 해석결과를 종합적으로 비교하면, UHPC 합성보의 실험결과와 해석결과는 비교적 잘 일치하고 있으므로 재료 실험으로부터 산정된 인장연화곡선은 UHPC의 실제 거동을 합리적으로 반영한다고 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권3호
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• pp.521-529
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• 2017

본 연구에서는 합성형교와는 다른 전단연결 상세를 가지는 콘크리트 비충전 강합성 바닥판의 유효폭을 수치적으로 분석하였다. 유효폭 산정 방법 및 위치, 작용하중 크기, 메인 베아링 바 간격-지간장비에 따른 콘크리트 비충전 강합성 바닥판의 유효폭을 평가하였다. 분석 결과 응력 형태를 사다리꼴로 이상화하여 유효폭을 산출하여도 실제 유효폭과 거의 동일한 것으로 분석되었다. 또한, 전단 강도 증가를 위해 적용된 전단홀 관통 철근이 유효폭을 증가 시키는 역할을 하는 것으로 나타났다. 메인 베아링 바 간격-지간장비에 따른 유효폭 분석 결과로부터 콘크리트 비충전강합성 바닥판의 유효폭비를 산출 할 수 있는 보정 계수를 제안하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제13권3호
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• pp.239-258
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• 2012

In this paper, experimental investigations on high strength steel (HSS) stud connected steel-concrete composite (SCC) girders to understand the effect of shear connector density on their flexural behaviour is presented. SCC girder specimens were designed for three different shear capacities (100%, 85%, and 70%), by varying the number of stud connectors in the shear span. Three SCC girder specimens were tested under monotonic/quasi-static loading, while three similar girder specimens were subjected to non-reversal cyclic loading under simply supported end conditions. Details of casting the specimens, experimental set-up, and method of testing, instrumentation for the measurement of deflection, interface-slip and strain are discussed. It is found that SCC girder specimen designed for full shear capacity exhibits interface slip for loads beyond 25% of the ultimate load capacity. Specimens with lesser degree of shear connection show lower values of load at initiation of slip. Very good ductility is exhibited by all the HSS stud connected SCC girder specimens. It is observed that the ultimate moment of resistance as well as ductility gets reduced for HSS stud connected SCC girder with reduction in stud shear connector density. Efficiency factor indicating the effectiveness of high strength stud connectors in resisting interface forces is estimated to be 0.8 from the analysis. Failure mode is primarily flexure with fracturing of stud connectors and characterised by flexural cracking and crushing of concrete at top in the pure bending region. Local buckling in the top flange of steel beam was also observed at the loads near to failure, which is influenced by spacing of studs and top flange thickness of rolled steel section. One of the recommendations is that the ultimate load capacity can be limited to 1.5 times the plastic moment capacity of the section such that the post peak load reduction is kept within limits. Load-deflection behaviour for monotonic tests compared well with the envelope of load-deflection curves for cyclic tests. It is concluded from the experimental investigations that use of HSS studs will reduce their numbers for given loading, which is advantageous in case of long spans. Buckling of top flange of rolled section is observed at failure stage. Provision of lips in the top flange is suggested to avoid this buckling. This is possible in case of longer spans, where normally built-up sections are used.

• Steel and Composite Structures
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• 제37권4호
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• pp.405-418
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• 2020

The application of double-skin composite wall should meet different layout plans. However, most available research focused on the rectangular section with uniform axial compression. In this research, the structural behavior of double-skin composite wall with L section was studied. Due to the unsymmetric geometric characteristics, the considered loading condition combined the axial compression and biaxial bending. Five specimens were designed and tested under eccentric compression. The variables in the test included the width of the web wall, the truss spacing, the thickness of the steel faceplate, and the thickness of the web wall. The test results were discussed in terms of the load-displacement responses, buckling behavior, stiffness, ductility, strength utilization, strain distribution. Two modern codes were employed to predict the interaction between the axial compression and the biaxial bending. The method to calculate the available bending moment along the two directions was proposed. It was found that CECS 159:2004 offers more suitable results than AISC 360.