• Steel and Composite Structures
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• 제26권4호
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• pp.485-499
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• 2018

In this paper, a hollow steel tube (HST) shear connector is proposed for use in a slim-floor system. The HST welded to a perforated steel beam web and embedded in concrete slab. A total of 10 push-out tests were conducted under static loading to investigate the mechanical behavior of the proposed HST connector. The variables were the shapes (circular, square and rectangular) and sizes of hollow steel tubes, and the compressive strength of the concrete. The failure mode was recorded as: concrete slab compressive failure under the steel tube and concrete tensile splitting failure, where no failure occurred in the HST. Test results show that the square shape HST in filled via concrete strength 40 MPa carried the highest shear load value, showing three times more than the reference specimens. It also recorded less slip behavior, and less compressive failure mode in concrete underneath the square hollow connector in comparison with the circular and rectangular HST connectors in both concrete strengths. The rectangular HST shows a 20% higher shear resistance with a longer width in the load direction in comparison with that in the smaller dimension. The energy absorption capacity values showed 23% and 18% improvements with the square HST rather than a headed shear stud when embedded in concrete strengths of 25 MPa and 40 MPa, respectively. Moreover, an analytical method was proposed and predicts the shear resistance of the HST shear connectors with a standard deviation of 0.14 considering the shape and size of the connectors.

• Steel and Composite Structures
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• 제18권2호
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• pp.467-480
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• 2015

The steel-concrete composite decks have high fatigue durability and deformability in comparison with ordinary RC slabs. Withal, the steel-concrete composite deck is mostly heavier than the RC slabs. We have proposed herein a new type of steel-concrete composite deck which is lighter than the typical steel-concrete composite decks. This can be achieved by arranging hollow sectional members as shear connectors, namely, half-pipe or channel shear connectors. The present study aims to experimentally investigate mechanical characteristics of the half-pipe shear connectors under the direct shear force. The shear bond capacity and deformability of the half-pipe shear connectors are strongly affected by the thickness-to-diameter ratio. Additionally, the shear strengths of the hollow shear connectors (i.e. the half-pipe and the channel shear connectors) are compared. Furthermore, shear capacities of the hollow shear connectors equivalent to headed stud connectors are also discussed.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.63-75
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• 2015

본 연구에서는 앵글을 전단연결재로 사용하여 합성보의 휨성능을 실험적으로 조사하였다. 실험의 주요변수는 앵글의 크기와 간격 및 콘크리트가 합성 전과 합성 후의 휨에 대한 전체적인 거동을 실험적으로 검증하였다. 또한 중공PC슬래브와 일반RC슬래브와 같이 사용하였을 때의 휨성능을 비교하였다. 이를 종합적으로 판단하면, 앵글을 전단연결재로 사용한 합성보의 휨성능은 앵글의 간격을 적절하게 배치시키면 예상내력보다 25-55% 이상의 공칭내력을 보유하고 있음을 확인할 수 있었다. 예상한 바와 같이, 합성보의 내력에 미치는 앵글의 변수를 살펴보면 앵글의 크기가 클수록 앵글의 간격이 좁을수록 합성보의 내력이 상승함을 확인할 수 있었다. 또한 중공PC슬래브에서도 앵글을 사용한 합성보의 성능이 잘 발휘됨을 실험적으로 검증하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2004년도 추계 학술발표회 제16권2호
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• pp.397-400
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• 2004

This research aims to estimate the shear strength of the composition of prestressed hollow-core slab and steel beam. The shear strength of prestressed hollow-core slab combined with the steel beam decreases, as the beam deflection increases to a considerable extent. Existing studies on the shear strength of prestressed hollow-core slab are mostly limited to 265mrn- and larger thickness slab on concrete beam. This study investigates the slab of 100mm-thickness combined with steel beam instead of concrete beam. Five shear connector methods are proposed and the shear strength is estimated with or without the beam deflection for each composition method, respectively. Finally the reduction coefficient $(\beta)$ for the transverse shear stress$(\tau_{zx})$, which is critical for the failure of prestressed hollow-core slab, is proposed.

• Steel and Composite Structures
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• 제46권4호
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• pp.451-469
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• 2023

The use of precast hollow-core slabs (PCHCS) in civil construction has been increasing due to the speed of execution and reduction in the weight of flooring systems. However, in the literature there are no studies that present a finite element model (FEM) to predict the load-slip relationship behavior of pushout tests, considering headed stud shear connector and PCHCS placed at the upper flange of the downstand steel profile. Thus, the present paper aims to develop a FEM, which is based on tests to fill this gap. For this task, geometrical non-linear analyses are carried out in the ABAQUS software. The FEM is calibrated by sensitivity analyses, considering different types of analysis, the friction coefficient at the steel-concrete interface, as well as the constitutive model of the headed stud shear connector. Subsequently, a parametric study is performed to assess the influence of the number of connector lines, type of filling and height of the PCHCS. The results are compared with analytical models that predict the headed stud resistance. In total, 158 finite element models are processed. It was concluded that the dynamic implicit analysis (quasi-static) showed better convergence of the equilibrium trajectory when compared to the static analysis, such as arc-length method. The friction coefficient value of 0.5 was indicated to predict the load-slip relationship behavior of all models investigated. The headed stud shear connector rupture was verified for the constitutive model capable of representing the fracture in the stress-strain relationship. Regarding the number of connector lines, there was an average increase of 108% in the resistance of the structure for models with two lines of connectors compared to the use of only one. The type of filling of the hollow core slab that presented the best results was the partial filling. Finally, the greater the height of the PCHCS, the greater the resistance of the headed stud.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권12호
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• pp.285-291
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• 2016

본 연구의 목적은 유공강판 전단연결재로 보강된 강관말뚝의 인발실험을 통하여 구조성능을 평가하는 것이다. 인발실험에 앞서 재료의 특성을 파악하기 위하여 콘크리트 압축장도 실험을 수행하였으며, 실험에 사용되는 철근 및 철판의 항복하중, 인장강도 및 연신율 등의 재료적 특성을 미리 파악하였다. 유공강판 전단연결재로 보강된 강관말뚝의 인발실험은 2,000kN 용량의 UTM을 이용하여 0.01mm/sec 재하속도의 변위제어 방법으로 실험을 수행하였다. 계측을 위하여 철근 및 유공강판 중앙에 strain gauge를 부착하였으며, 가력판과 충전콘크리트 사이의 상대변위 측정을 위하여 변위계(LVDT)를 설치하였다. 유공강판 전단연결재로 보강된 실험체의 항복하중은 각각 923.8kN과 981.1kN으로 기존 설계법에 의하여 제작된 실험체의 항복하중인 641.7kN에 비하여 1.44배 ~ 1.53배 증가됨을 알 수 있었다. 또한 유공강판 전단연결재로 보강된 실험체의 극한하중은 각각 1004.4kN과 1055.5kN으로 기존 설계법에 의하여 제작된 실험체의 극한하중인 813.7kN에 비하여 1.23배 ~ 1.29배 증가됨을 알 수 있었다. 반면, 유공강판 전단연결재로 보강된 실험체의 항복변위 및 극한상태의 변위는 기존 설계법에 의하여 제작된 실험체에 비하여 각각 0.61배 및 0.42배 감소됨을 알 수 있었다. 따라서 유공강판 전단연결재로 보강된 강관말뚝은 강성은 증가하고 상대변위 및 변형률은 낮게 측정되어 기존 말뚝머리 보강방법을 대체할 수 있는 적절한 보강방법임 알 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권3호
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• pp.259-266
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• 2017

본 연구는 PHC말뚝의 단점인 전단력을 보강한 기능성말뚝을 개발하여 보다 경제적이고 합리적인 말뚝의 현장 적용에 기여하고자 하였다. 본 연구를 통해 개발된 CFP말뚝은 링형 합성 전단연결재를 배치하고 PHC말뚝 중공부에 콘크리트를 속채움함으로써 말뚝의 전단성능을 증대시키고, PHC말뚝 내 보강철근(H13-8ea)과 말뚝 중공부의 보강철근(H19-8ea)을 배치하여 횡보강철근비 증대에 따른 전단강도를 향상시켰다. 또한, 속채움 콘크리트와 PHC말뚝의 합성거동을 위해 말뚝 보강철근의 정착 홀이 형성된 합성 전단연결재를 배치하여 보강철근의 다월력을 말뚝의 전단강도 증진에 효과적으로 반영시켰다. CFP말뚝의 전단설계와 성능을 검증하고자 도로교설계기준의 한계상태설계법(2012)을 적용한 전단강도를 산출하였고, 말뚝 시험규정인 KS F 4306에서 제시한 실험방법을 통해 결과값을 비교 검토하였다. CFP말뚝의 단면별 설계전단강도와 실험결과 각 시험체는 설계전단강도 대비 평균 2.20, 2.15, 2.05의 안전율을 확보하는 것으로 나타나 효과적인 전단강도 예측이 가능할 것으로 생각된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제27권5호
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• pp.647-659
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• 2018

Through extensive research, there exist a new type of connection between railway bridge girders and steel-concrete composite panels. In addition to conventional shear connectors, newly developed blind bolts have been recently adopted for retrofitting. However, the body of knowledge on their influence and application to railway structures has not been thoroughly investigated. This study has thus placed a particular emphasis on the application of blind bolts on the Sydney Harbour Bridge as a feasible alternative constituent of railway track upgrading. Finite element modeling has been used to simulate the behaviours of the precast steel-concrete panels with common types of bolt connection using commercially available package, ABAQUS. The steel-concrete composite track slabs have been designed in accordance with Australian Standards AS5100. These precast steel-concrete panels are then numerically retrofitted by three types of most practical bold connections: head studded shear connector, Ajax blind bolt and Lindapter hollow bolt. The influences of bolt connections on load and stress transfers and structural behaviour of the composite track slabs are highlighted in this paper. The numerical results exhibit that all three bolts can distribute stresses effectively and can be installed on the bridge girder. However, it is also found that Lindapter hollow bolts are superior in minimising structural responses of the composite track slabs to train loading.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권3호
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• pp.249-257
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• 2017

본 연구는 PHC말뚝의 단점을 보강한 기능성 말뚝을 개발함으로서 보다 경제적이고 합리적인 말뚝의 현장 적용에 기여하고자 하였다. 본 연구를 통해 개발된 CFP말뚝은 링형 합성 전단연결재를 배치하고 PHC말뚝 중공부에 콘크리트를 속채움함으로써 말뚝 단면 확대를 통한 압축응력을 증대시키고, PHC말뚝 내 보강철근(H13-8ea)과 말뚝 중공부의 보강철근(H19-8ea)을 배치함으로서 전단과 휨 성능을 향상시켰다. 또한, 속채움 콘크리트와 PHC말뚝의 합성거동을 위해 링형 합성 전단연결재를 배치함과 동시에 PHC말뚝 내 보강철근(H13-8ea)을 연결재 내부에 배치함으로서 두 부재의 유격내에 콘크리트로 메우는 슬리브형 기계적 이음방법을 도입하였다. 링형 합성 전단연결재의 배치 간격 도출과 말뚝의 전단 및 휨 성능을 검증하고자 범용프로그램을 이용한 콘크리트 구조물의 비선형재료 모델로 유한요소해석을 수행하였다. 링형 합성 전단연결재를 배치하여 제작되는 CFP말뚝의 다양한 해석을 통해서 PHC 말뚝의 전단 및 휨 강성을 효과적으로 증대시킬 수 있음이 입증되어 건설현장에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.