• Advances in Computational Design
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• 제1권4호
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• pp.329-344
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• 2016

In this paper, a methodology to simulate the whole-building behaviour of the tall building under fire is developed by the author using a 3-D nonlinear finite element method. The mechanical and thermal material nonlinearities of the structural members, such as the structural steel members, concrete slabs and reinforcing bars were included in the model. In order to closely simulate the real condition under the conventional fire incident, in the simulation, the fire temperature was applied on level 9, 10 and 11. Then, a numerical investigation on the whole-building response of the building in fire was made. The temperature distribution of the floor slabs, steel beams and columns were predicted. In addition, the behaviours of the structural members under fire such as beam force, column force and deflections were also investigated.

• Steel and Composite Structures
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• 제33권3호
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• pp.319-332
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• 2019

This study is aimed to predict the behaviour of channel shear connectors in composite floor systems at different temperatures. For this purpose, a soft computing approach is adopted. Two novel intelligence methods, including an Extreme Learning Machine (ELM) and a Genetic Programming (GP), are developed. In order to generate the required data for the intelligence methods, several push-out tests were conducted on various channel connectors at different temperatures. The dimension of the channel connectors, temperature, and slip are considered as the inputs of the models, and the strength of the connector is predicted as the output. Next, the performance of the ELM and GP is evaluated by developing an Artificial Neural Network (ANN). Finally, the performance of the ELM, GP, and ANN is compared with each other. Results show that ELM is capable of achieving superior performance indices in comparison with GP and ANN in the case of load prediction. Also, it is found that ELM is not only a very fast algorithm but also a more reliable model.

• Steel and Composite Structures
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• 제43권4호
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• pp.419-429
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• 2022

In response to the sustainability requirements set in the EU Commission's "Green Deal" towards reduction of the greenhouse gas emissions, it is estimated that the structural design for deconstruction is going to contribute considerably to the sustainable development of the built environment. The demountability of multi-material structural systems basically depends on the shear connectors used in the structural system. This paper focuses on a type of demountable injected shear connector with an injected steel-reinforced resin (iSRR) which consists of spherical steel particles embedded in a resin. Its application to steel-to-concrete and steel-to-Fiber Reinforced Polymer (FRP) decks is presented along with its benefits. In parallel, an overview of the experimental and numerical research on the evaluation of the mechanical properties of the demountable bolted connectors with iSRR is discussed. Last, detailed finite element (FE) models and a parametric study are performed to quantify the confinement level of the SRR material influenced by the oversized hole diameter.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.1-8
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• 2019

일반 건축구조물에 적용된 엘리베이터 피트는 기초판의 연속성을 확보하기 위하여 단차부 벽체 및 피트 바닥 두께를 주변기초와 동일한 단면으로 구조설계 및 시공을 하였으나, 이러한 시공은 기초 단차로 인한 터파기 과다 및 콘크리트 등 재료의 물량이 증가하고, 특히 파일기초의 경우 파일두부정리 범위 과다 및 연약지반 노출 시 지반변위가 발생하게 된다. 또한, 단차로 인하여 기초부위의 골조공사를 2회 분할 시공함에 따른 공기지연과 지하수가 많은 지역에서의 골조공사의 어려움으로 인하여 시공성과 품질저하 및 누수 등 많은 문제점이 발생하고 있다. 강재엘리베이터 피트는 기존 철근콘크리트에서 발생하였던 문제점을 개선하여 터파기의 최소화와 골조공사의 단순화 및 경제성을 목적으로 개발되었다. 지하층의 집수정 및 엘리베이터 피트와 같은 지하구체는 통상 오픈 컷 터파기를 통한 재래식 RC공법을 적용하는 것이 보편적이나 최근 지하집수정 및 엘리베이터 피트에 소요되는 별도의 공정을 단축시키고 철근과 콘크리트의 물량을 최소화하여 공사비를 절감하기 위한 강재 집수정 및 강재엘리베이터 피트의 사용이 지속적으로 증가하고 있다. 강재엘리베이터 피트는 지하구체로서 용접부 및 구조체 방식의 성능이 중요하다. 데크만 있는 실험체보다 스터드 볼트 없이 강판과 콘크리트만 있는 실험체가 약 3배 이상의 하중을 지지할 수 있으므로 스터드 볼트가 없더라도 데크(강판)의 골이 형성되어 있어 휨작용 시 강판과 콘크리트의 구속효과가 있어 어느 정도까지의 합성효과는 기대할 수 있는 것을 확인하였다. 다만, 갑작스런 파단이 발생할 수 있으므로, 강판과 콘크리트의 합성효과를 위해 스터드 볼트 배치가 필요함을 확인하였다. 스터드 볼트의 유무에 따라 약 15% 이상의 휨강도 증가를 기대할 수 있을 것이라 예상된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권6호
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• pp.118-126
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• 2011

본 연구의 목적은 전단경간비에 따른 합성지하벽의 거동을 실험적으로 연구하고 유한요소해석 프로그램인 ADINA를 활용하여 합성지하벽 (Composite Basement Wall, CBW)의 비선형 거동의 예측이다. 특히 각 층 바닥 부근과 같이 콘크리트가 압축응력상태일 때의 합성벽의 거동을 연구하였다. 특히 강재와 콘크리트가 접촉되는 부분의 모델링 방법에 따른 해석방법의 적합성을 검토하고자 하였다. 콘크리트 벽체부분이 압축응력상태에 있는 합성지하벽의 거동을 이해하기 위하여 합성지하벽에 대한 실험을 실시하고 ADINA 프로그램을 이용하여 유한요소해석을 실시하였다. 해석의 편의를 위하여, 철근은 별도의 독립 요소로 모델링하지 않고, 콘크리트에 등분포되어 콘크리트와 함께 거동하는 것으로 하고 모든 요소는 소성거동을 표현하기 위하여 이선형 모델로 하였다. 강재와 콘크리트의 접촉면과 관련해서는 접촉면의 연결조건에 따라, AGO, SEGO-T 그리고 SEGO-NT로 모델링하여 해석을 실시한 뒤 각 조건에 따른 응력흐름과 집중정도를 관찰하고 그 결과를 실험결과와 비교하였다. 연구결과, 합성지하벽은 전단경간비가 비록 1에 가깝더라도, 강재의 소성변형에 의해 충분히 연성적인 거동을 보이는 것으로 나타났으며, 이와 같은 거동을 묘사하기 위하여 ADINA 프로그램을 이용하여 콘크리트와 강재 및 스터드볼트의 비선형특성을 고려하고 접촉면 요소로서 강재와 콘크리트의 접합면을 모델링하여 해석한 결과 접촉면연결과 모든 절점공유 옵션을 사용한 모델을 적용할 경우, 실험결과와 근사한 예측이 가능한 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권4호통권77호
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• pp.481-490
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• 2005

본 논문은 중력하중의 지배를 받는 CFT기둥-RC 무량판 접합부의 실물대 실험결과를 요약한 것이다. CFT구조는 여러 가지 구조 및 시공상의 장점으로 인하여 국내 건설 현장에서 상대적으로 짧은 시간에 폭넓게 수용되고 있다. 주차장 용도로 주로 사용되는 지하층은 철근콘크리트 무량판으로 시공하여 경제성을 도모하는 것이 국내에서 일반적으로 요구되는 시공관행이다. 그러나 CFT기둥-RC 무량판 접합부의 효율적인 디테일은 아직 국내 외적으로 제시된 바가 없어서 이 분야의 연구가 매우 필요한 실정이다. 현장 시공시 경제성을 극대화할 수 있는 몇 가지 전략을 기초로 해서, 여러 가지 접합 상세를 제안하였고 실험을 통하여 검증하였다. 실험결과 본 연구에서 제시된 CFT기둥-RC 무량판 접합 상세의 펀칭강도 및 강성이 RC 무량판 접합부와 동등하거나 이를 상회하는 것을 확인할 수 있었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제35권2호
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• pp.279-294
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• 2020

Foundation of a building is damaged under service loads during construction. First visit shows that the foundation has been punched at the 6 column's foot region led to building rotation. Foundation shear punching occurring has made some stresses and deflections in construction. In this study, progressing of damage caused by foundation shear punching and inverse loading in order to resolve the building rotation has been evaluated in the foundation and frame of building by finite element modeling in ABAQUS software. The stress values of bars in punched regions of foundation has been deeply exceeded from steel yielding strength and experienced large displacement based on software's results. On the other hand, the values of created stresses in the frame are not too big to make serious damage. In the beams and columns of ground floor, some partial cracks has been occurred and in other floors, the values of stresses are in the elastic zone of materials. Finally, by inverse loading to the frame, the horizontal displacement of floors has been resolved and the values of stresses in frame has been significantly reduced.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.503-514
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• 2011

본 연구에서는 콘크리트채움 U형 합성보와 H형강 기둥 십자형 합성접합부의 내진상세를 제시하고, 2개의 실물대 실험체를 설계/제작하여 강구조내진기준의 표준실험절차에 따라 내진성능을 평가하였다. 주요 실험체 구성요소는 춤 450mm(실험체 A) 및 550mm(실험체 B) U형 강재보, 두께 165mm의 골데크플레이트 위에 타설된 콘크리트 바닥슬래브, U형보의 완전합성작용을 하기 위한 전단스터드, 부모멘트 전달을 위한 4개의 주철근 및 H형강 기둥에 정착을 위한 용접커플러 그리고 접합부 보강을 위한 보강판으로 구성된다. 순수 강재 보-기둥 접합부와 상이한 U형 합성접합부의 독특한 특성을 고려하여, 지진하중 하에서 내진성능에 결정적 영향을 미치는 보-기둥 접합부의 용접부 취성파단, 강판의 국부좌굴, 주철근의 휨좌굴, 콘크리트 압괴 등의 한계상태가 적절히 제어되도록 실험체를 설계하였다. 강구조내진기준의 지진하중 가력프로그램에 따른 실험결과, 설계에서 의도한 바와 같이 여러 한계상태가 적절히 제어되어 실험체 A 및 B는 각각 6% 및 6.8% 라디안에 이르는 매우 뛰어난 층간변형능력을 발휘하였다. 이는 특수모멘트골조에 요구되는 4% 라디안 수준을 충분히 상회하는 만족스런 층간변형능력이다. 특히 접합부 강화전략에 의해 제안된 합성접합부 상세는 설계에서 의도한 것과 같이 소성힌지를 보강단부로서 밀어냄으로서 취약할 수 있는 보-기둥 용접접합부를 효과적으로 보호하였다. 실험체 A의 최종 파괴모드는 6.0% 층간변위에서 발생한 보강단부에 인접한 냉간성형 코너부의 점진적 저사이클피로에 의한 하부플랜지의 파단에 의해 발생하였다. 한편, 실험체 B는 8.0%의 높은 수준의 층간변위에서 발생한 볼트이음부 파단에 의해 내력을 상실하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제48권1호
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• pp.43-57
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• 2023

The impacts of waste tire rubber (WTR) on the bending conduct of reinforced concrete beams (RCBs) are investigated in visualization of experimental tests and 3D finite element model (FEM) using both ANSYS and SAP2000. Several WTR rates are used in total 4 various full scale RCBs to observe the impact of WTR rate on the rupture and bending conduct of RCBs. For this purpose, the volumetric ratios (Vf) of WTR were chosen to change to 0%, 2.5%, 5% and 7.5% in the whole concrete. In relation to experimental test consequences, bending and rupture behaviors of the RCBs are observed. The best performance among the beams was observed in the beams with 2.5% WTR. Furthermore, as stated by test consequences, it is noticed that while WTR rate in the RCBs is improved, max. bending in the RCBs rises. For test consequences, it is clearly recognized as WTR rate in the RCB mixture is improved from 0% to 2.5%, deformation value in the RCB remarkably rises from 3.89 cm to 7.69 cm. This consequence is markedly recognized that WTR rates have a favorable result on deformation values in the RCBs. Furthermore, experimental tests are compared to 3D FEM consequences via using ANSYS software. In the ANSYS, special element types are formed and nonlinear multilinear misses plasticity material model and bilinear misses plasticity material model are chosen for concrete and compression and tension elements. As a consequence, it is noticed that each WTR rates in the RCBs mixture have dissimilar bending and rupture impacts on the RCBs. Then, to observe the impacts of WTR rate on the constructions under near-fault ground motions, a reinforced-concrete building was modelled via using SAP2000 software using 3-D model of the construction to complete nonlinear static analysis. Beam, column, steel haunch elements are modeled as nonlinear frame elements. Consequently, the seismic impacts of WTR rate on the lateral motions of each floor are obviously investigated particularly. Considering reduction in weight of structure and capacity of the members with using waste tire rubber, 2.5% of WTR resulted in the best performance while the construction is subjected to near fault earthquakes. Moreover, it is noticeably recognized that WTR rate has opposing influences on the seismic displacement behavior of the RC constructions.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권4호
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• pp.491-502
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• 2006

본 논문은 중력하중의 지배를 받는 CFT기둥-RC 무량판 접합부의 실물대 실험결과를 요약한 것이다. CFT구조는 여러 가지 구조및 시공상의 장점으로 인하여 국내 건설 현장에서 상대적으로 짧은 시간에 폭넓게 수용되고 있다. 주차장 용도로 주로 사용되는 지하층은 철근콘크리트 무량판으로 시공하여 경제성을 도모하는 것이 국내에서 일반적으로 요구되는 시공관행이다. 그러나 CFT기둥-R C 무량판 접합부의 효율적인 디테일은 아직 국내 외적으로 제시된 바가 없어서 이 분야의 연구가 매우 필요한 실정이다. 현장 시공시 경제성을 극대화할 수 있는 몇 가지 전략을 기초로 해서, 여러가지 접합 상세를 제안하였고 실험을 통하여 검증하엿다. 실험결과 본 연구에서 제시된 CFT기둥-RC 무량판 접합 상세의 펀칭강도 및 강성이 RC 무량판 접합부와 동등하거나 이를 상회하는 것을 확인할 수 있었다. CFT기둥-RC 무량판 접합부의 초기 탄성거동에서 펀칭파괴이후 휨철근의 국부 현수작용에 이르기까지의 모델링 방안을 제시하고 본 연구의 실험결과를 기초로 5개의 모델링 변수를 캘리브레이션하였다. 또한 무량판구조의 연쇄붕괴방지 설계에 본 연구의 결과를 응용하는 방안을 사례를 통하여 예시하였다.