• 콘크리트학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.325-333
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• 2010

이 연구에서는 시공성과 경제성이 향상되고 중진 지역에서 사용할 수 있는 새로운 프리캐스트 콘크리트 보-기둥 접합부 상세를 복합구조로 개발하고 실험을 통하여 이를 검증하였다. 이 상세는 기둥 속에 매립된 각형강관과 보U형 단부를 갖는 보 단부에 매립된 플레이트를 볼트로 결합시킬 수 있는 구조로 되어있다. 하이브리드 스틸-콘크리트 접합합부에 앞서 콘크리트가 조기에 파괴되는 것을 막기 위하여 접합부 부분에 ECC(engineered cementitious composite)를 사용하였다. 개발된 접합부 상세에 대한 성능을 검증하기 위하여 보-기둥 접합부 실험체를 계획하여 이에 대한 내진성능 실험을 실시하였다. 내부 접합부에 있어서는 접합부 횡보강근 유무와 현장타성 범위를 변수로 3개의 실험체를 제작하였다. 실험은 기둥에 일정 축력을 가한 상태에서 PC기둥 단부에 액츄에이터를 설치하여 변위제어로써 반복가력 하여 실시하였다. 실험에서 얻은 자료를 접합부 내력, 강성, 에너지 소산능력 등에 대하여 분석하였으며, 그 결과 이 연구에서 제시한 새로운 보-기둥 접합부 상세는 강재와 콘크리트 그리고 ECC 사이에서의 다른 부착 특성 때문에 구조거동에서 차이점이 관찰되었으며, 기준 실험체를 제외한 두 실험체의 경우 ECC 및 철골연결재에 의해 소성힌지를 유도할 수 있는 것으로 나타났다. 그리고 프리캐스트 접합부는 높은 일체성과 모멘트 저항 능력을 보이며 중진 지역에서 사용가능함을 보였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제38권6호
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• pp.691-703
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• 2021

In this study, experiments were conducted to evaluate the flexural performance of prestressed hybrid wide flange (PHWF) beams with hollowed steel webs. A total of four PHWF beams were fabricated, where the width and spacing of the steel webs and the presence of cast-in-place (CIP) concrete were set as the main test parameters, and their flexural behavior and crack patterns, and the longitudinal strain distribution in a section with respect to the width and spacing of the steel webs were analyzed in detail. The experiment results showed that, as the ratio of the width to the spacing of the steel webs decreased, the flexural stiffness and strength of the PHWF beams without CIP concrete decreased. In addition, in the case of composite PHWF beam with CIP concrete, fully composite behavior between the precast concrete and the CIP concrete was achieved through the embedded steel member. Finite element analyses were performed for the PHWF beams considering the bond properties between the hollowed steel webs and concrete, and nonlinear flexural analyses were also conducted reflecting the pre-compressive strains introduced only into the bottom flange. From the comparison of the test and analysis results, it was confirmed that the analysis models proposed in this study well evaluated the flexural behavior of PHWF beams with and without CIP concrete.

• KIEAE Journal
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• 제11권1호
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• pp.9-14
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• 2011

Currently, the multi-residential apartments used in Korea are mostly bearing wall apartments which don't satisfy consumers for the lack of architectural plan flexibility. And due to remodelling-incompatible, bearing wall apartments have to be reconstructed. It is, thus, necessary to develop multi-residential apartments utilizing composite beam that can replace the conventional bearing wall-type apartment buildings. Composite beams proposed in this paper ensure modification of space and quality control, while the floor heights are maintained at the same floor height as in bearing wall structures. This study analyzes the experimental behavior of composite beams with proper combination of structural steel, reinforced concrete, and precast concrete. By comparing with the theoretical analysis and experimental results, the accuracy of flexural moment capacity and neutral axis was evaluated. The experiments were performed by two simply-supported specimens using loading and unloading. When the analysis results were compared with the experimental results, the flexural moment capacity of the composite beam was shown with an error of approximately -0.5 to 0.1% at the maximum load limit state.

• 한국철도학회논문집
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• 제10권5호
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• pp.600-606
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• 2007

복부 파형강판 거더와 복합 트러스 거더의 정적 및 동적거동 특성을 분석하기 위해 3차원 유한요소해석을 수행하였고, 이 결과를 등가보 이론에 의한 해석결과와 비교하였다. 등가보 이론은 트러스 구조의 모든 단면제원을 등가의 보로 치환함과 동시에 전단계수 등의 단면특성을 고려한 이론이다. 등가보 이론 적용 시 복부 파형강판 거더의 전단계수는 복부 단면적에 대한 전체 단면적의 비로 산정하였고, 복합 트러스 거더의 전단계수는 Abdel의 계산식을 사용하여 산정하였다. 정적해석 및 자유진동해석 결과 3차원 유한요소모델을 이용한 해석결과가 전단변형을 고려한 등가보 이론에 의한 해석결과와 잘 일치하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.471-480
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• 2015

최근 국내의 건축구조는 공간활용을 극대화할 수 있도록 계획되고 있다. 공간활용의 장점을 실현하기 위하여 하이브리드 OCB (Optimized Composite Beam)를 개발하였다. 건축용 OCB는 부모멘트 구간에서는 노출강연선으로 보강된 H형강으로 구성되고 정모멘트 영역에서는 PSC 구조로 구성된다. 본 연구에서는 건축용 OCB의 휨성능을 조사하였다. 15 m 길이의 시험체를 제작하여 3점 휨실험을 실시하였다. 실험을 통해서 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) 시험체의 재하실험에서 초기 균열은 설계사용 하중의 171%에서 발생되었다. 2)사용하중에서 처짐은 건축구조설계기준에 제시된 허용처짐량 이내로 만족하였다. 3)균열의 양상, 파괴모드 그리고 극한하중 등의 실험결과는 3D 수치해석결과와 비교검토되었다. 본 실험연구 결과로부터 건축용 OCB보의 구조적인 신뢰성이 입증되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.143-153
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• 2003

철근콘크리트를 FRP 복합재로 보강할 경우, 취성파괴를 방지하고 연성파괴를 확보할 수 있는 새로운 기법을 표면매립공법(Near Surface Mounted technique: 이하 NSM 공법)에 근거하여 제시하였다. 제안된 기법은 Hybrid FRP rebar를 부분적으로 비부착 시킴으로서 보강된 보의 연성을 확보한다. Hybrid FRP rebar의 일부를 비부착으로 한 경우와 전부를 부착으로 한 경우의 NSM 공법에 의한 FRP 보강된 철근 콘크리트보의 거동을 비교하기 위한 실험을 실시하였다. 실험 결과, 부분 비부착 NSM 공법으로 보강된 철근 콘크리트보만이 연성거동을 함이 관찰되었다. 부분 비부착 보강된 보의 극한 시 내력을 확보하기 위한 최소한의 FRP의 부분 비부착길이를 이론적으로 산정하여 제시하였다. 제시된 부분 비부착 NSM 공법은 FRP 복합재로 보강된 철근 콘크리트 부재의 구조적 거동을 크게 향상시킬 수 있으리라 기대된다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제87권6호
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• pp.529-540
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• 2023

A novel laminated-hybrid-composite-beam (LHCB) of glass-epoxy infused with flyash and graphene is constructed for this study. The conventional mixture-rule and constitutive-relationship are modified to incorporate filler and lamina orientation. Eringen's non-local-theory is used to include the filler effect. Hamilton's principle based on fifth-order-layer-wise-shear-deformation-theory is applied to formulate the equation of motion. The analogous shear-spring-models for LHCB with multiple-cracks are employed in finite-element-analysis (FEA). Modal-experimentations are conducted (B&K-analyser) and the findings are compared with theoretical and FEA results. In terms of dimensionless relative-natural-frequencies (RNF), the dynamic-response in cantilevered support is investigated for various relative-crack-severities (RCSs) and relative-crack-positions (RCPs). The increase of RCS increases local-flexibility in LHCB thus reductions in RNFs are observed. RCP is found to play an important role, cracks present near the end-support cause an abrupt drop in RNFs. Further, multiple cracks are observed to enhance the nonlinearity of LHCB strength. Introduction of the first to third crack in an intact LHCB results drop of RNFs by 8%, 10%, and 11.5% correspondingly. Also, it is demonstrated that the RNF varies because of the lamina-orientation, and filler addition. For 0° lamina-orientation the RNF is maximum. Similarly, it is studied that the addition of graphene reduces weight and increases the stiffness of LHCB in contrast to the addition of flyash. Additionally, the response of LHCB to moving mass is accessed by appropriately modifying the numerical programs, and it is noted that the successive introduction of the first to ninth crack results in an approximately 40% to 120% increase in the dynamic-amplitude-ratio.

• 대한기계학회논문집A
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• 제27권4호
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• pp.559-566
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• 2003

In this study, we present a new highly accurate two-dimensional curved composite beam element. The present element, which is based on the Hellinger-Reissner variational principle and classical lamination theory, employs consistent stress parameters corresponding to cubic displacement polynomials with additional nodeless degrees to resolve the numerical difficulties due to the spurious constraints. The stress parameters are eliminated and the nodeless degrees are condensed out to obtain the (9x9) element stiffness matrix. It should be noted that the stacking sequences without transverse deformation to the load plane makes a two dimensional analysis of curved composite beams practically useful . Several numerical examples confirm the superior locking-free behavior of the present higher-order laminated curved beam element.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제36권2호
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• pp.165-179
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• 2010

Maximum deflection in a beam is a design criteria and occurs generally at or close to the mid-span. Neural networks have been developed for the continuous composite beams to predict the inelastic mid-span deflections (typically for 20 years, considering cracking, and time effects, i.e., creep and shrinkage, in concrete) from the elastic moments and elastic mid-span deflections (neglecting instantaneous cracking and time effects). The training and testing data for the neural networks is generated using a hybrid analytical-numerical procedure of analysis. The neural networks have been validated for four example beams and the errors are shown to be small. This methodology, of using networks enables a rapid estimation of inelastic mid-span deflections and requires a computational effort almost equal to that required for the simple elastic analysis. The neural networks can be extended for the composite building frames that would result in huge saving in computational time.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제18권2호
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• pp.240-245
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• 2004

A modeling method for the modal analysis of a rotating composite cantilever beam is presented in this paper. Linear differential equations of motion are derived using the assumed mode method. For the modeling, hybrid deformation variables are employed and approximated to derive the equations of motion. Symmetrical laminated composite beams are considered to obtain the numerical results. The effects of the dimensionless angular velocity, the hub radius and the fiber orientation angle on the variations of modal characteristics are investigated.