건축물의 대공간 및 고층화에 대한 요구가 증가함에 따라 부분매입형합성보의 연구가 진행되고 있다. 부분매입형합성보는 휨 성능을 증대시키기 위해 내부에 철근을 보강하여 시공한다. 이는 철근의 부식으로 구조물의 내력 저하를 유발한다. 이를 보완하고자 내 부식성이 우수하고 고강도인 CFRP 보강근에 대한 연구가 진행 중이다. 하지만 CFRP 보강근은 임계온도가 250℃로 낮기 때문에 적절 한 내화피복과 철근량이 필요하다. 따라서 하부철근의 종류와 SFRM 두께를 변수로 표준화재에 노출된 부분매입형합성보의 열전달 해 석을 수행하였고 화재에 의한 저감계수를 고려하여 휨내력을 산정하였다. 또한, 열전달해석과 동일한 사이즈의 실험체를 통해 비재하 수평가열로 실험을 진행하여 열전달 해석 결과와 비교 분석하였다. 해석 결과 SFRM 30 mm 적용 시 1시간의 내화성능을 확보할 수 있다. 또한, 화재 시 하중 조합에 의한 내화성능 평가 시, 무피복임에도 2시간의 내화성능을 가지는 것으로 평가되었다.

현장에 적용하는 콘크리트 강도가 증가함에 따라 초고성능 콘크리트의 적용 분야가 넓어지고 있다. 초고성능 콘크리 트에는 강섬유를 일반적으로 사용하고 있지만, 이를 대체하기 위해 다양한 섬유를 연구에 적용하고 있다. 대표적으로 슈퍼섬유 라고 알려진 아라미드 섬유가 있다. 본 연구에서는 초고성능 콘크리트의 특성이 구조물 보수보강 및 내진보강에 적용하기에 적 합하다고 판단하여, 슈퍼섬유 중 하나인 파라아리미드 섬유와 조합한 복합섬유를 혼입한 초고성능 콘크리트를 보-기둥 접합부에 내진보강재로 활용하여 특성을 분석하였다. 초고성능 콘크리트의 내진보강 효과를 확인하였으며 내진상세를 적용한 실험체와 유사한 거동을 확인하였다. 초고성능 콘크리트의 높은 강도로 인해 기존 콘크리트가 파괴되는 양상이 나타나 초고성능 콘크리 트의 보수보강 효과를 모두 발휘하지 못하고 있어 추가 연구를 통해 최적의 보강단면을 설정한다면 내진보강재료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

이 논문은 정적 재하상태에 있는 무피복 강합성보와 내화피복을 적용한 강합성보를 대상으로 화재 시 내부 온도 및 수직처짐에 대 한 내화피복의 영향을 평가한 결과를 제시한다. 열응력해석을 위한 화재하중으로는 American Society for Testing and Materials E119 의 표준화재곡선을 사용했으며, 강재거더 표면에 부착하는 내화재료의 방화효과를 구현하기 위해 외기에서 강합성보로 전달되는 열 의 전달계수를 감소시켰다. 실규모 무피복 강합성보에 대한 구조화재실험에서 내부 온도분포와 수직처짐을 측정하였고 실험 결과와 의 비교를 통해 비선형 구조화재해석 결과의 타당성을 검증하였다. 내화피복이 적용된 강합성보의 구조화재해석 결과로부터 강재거 더 표면에 내화재를 적용할 경우 동일 화재 조건에서 무피복 강합성보에 비해 내부 온도와 수직처짐이 감소함을 알 수 있었다. 또한 열 전달계수의 변화에 따른 열응력 응답으로부터 화재 시 강합성보의 온도 및 구조거동에 대한 내화피복의 영향을 제시하였다.

본 연구는 재래 철근콘크리트공법의 거푸집 및 철근보강재를 FRP 판으로 대체한 개념이다. FRP판에 리브를 갖게 하여 FRP 판과 콘크리트 합성을 개선하고 거푸집의 강성증가를 유도하여 영구거푸집 및 철근보강재로 활용하는 방안이다. 본 연구는 전단경간비가 짧고 리브가 있는 FRP 판과 콘크리트 합성보의 휨/전단 파괴거동과 균열형태를 비교 분석하였다. 콘크리트의 경우 CDP 모델을 사용하였고, 외연적 비선형 유한요소해석 결과와 기존 실험결과를 정점 하중 및 균열형태에 대해 비교 분석하였다. 유효균열방향 개념을 사용하여 콘크리트 균열패턴을 시각적으로 표현하였다. 인장 등가소성변형률이 0 보다 큰 곳에서 균열이 시작된다고 가정하고, 균열평면에 수직인 벡터의 방향은 최대 주소성변형률의 방향과 평행한 것으로 가정하였다. 이 방향을 콘 크리트의 균열으로 생각하여 실험에서 확보한 균열형태와 비교 분석하였다. ABAQUS/Explicit 의 CDP 모델은 FRP 합성구조체의 비선형 거동 및 균열형태 모사가 가능한 것으로 판단된다. 초기강성의 불일치는 리브가 있는 FRP 판과 콘크리트 사이의 미세균열 및 접착력 등의 문제로 인해 발생한 것으로 사료되며 1차 정점 하중 및 균열형태를 적절히 추적할 수 있으므로 앞으로 다양 한 FRP 합성구조시스템의 거동 및 균열해석에 이용 가능할 것으로 판단되나 보다 다양한 파괴 매카니즘에 대한 지속적인 연구가 필요하다고 사료된다.

AU(A plus U-shaped) composite beam was developed for reducing the story height in the residential buildings, and saving the cosrtuction cost of floor structures. Structural performance and economic feasibility of the composite beam have been sufficiently approved through the structural experiments and the analytical studies. Fire safety for the practical application of the composite beam has also been verified through the fire resistance tests and the heat transfer analyses. In this study 2-points bending tests were performed on the four specimens already tested for fire resistance to evaluate the residual bending strength of AU composite beam after fire accident. The same bending test was performed on the one fresh specimen having the same section and span of the specimens for practically comparative study.

본 연구는 FRP-콘크리트 합성구조의 휨/전단에 대한 구조적 성능 및 거동 특성을 해석적으로 규명하고자 휨/전단 저항성능에 대해 외연적 유한요소해석을 이용하여 FRP 합성보의 휨/전단파괴거동 해석을 실시하여 기 수행한 실험과 비교분석 하고, 적용된 콘크리트손상소성모델의 각각의 인자들의 영향에 대해 매개분석하고 최적화된 안을 제시하고자 하였다. 기하학적 및 재료적 비선형성 큰 경우 유한요소해석 중 내연적 해석의 경우 수렴에 많은 문제점을 내포함으로 외연적 유한요소 접근법이 보다 합리적임을 수치해석을 통해 보였다. 본 연구의 경우 콘크리트손상소성모델의 여러 인자들에 대한 매개변수 해석을 수행한 결과, 다이레이션각의 경우는 26°, 파괴에너지 값으로 100Nm/m2, 인자 Kc의 값으로는 0.667 그리고 손상계수는 감안하는 것이 합리적이다.

Recently various composite beams in which concrete is filled in the U-shaped steel plate have been developed for saving story height and reducing construction period. Due to the high flexural stiffness and strength, they are widely being used for the building with large loads and long spans. The semi-slim AU composite beam has proven to take highly improved stability compared to the existing composite beams, because it consists of the closed steel section by attaching cap-type shear connectors to the upper side of U-shaped steel plate. In this study the finite element analyses were performed to evaluate the safety of the AU composite beam with unconsolidated concrete which were sustained through the closed steel section during the construction phase. The analyses were performed on the two types of cross section applied to the fabrication of AU composite beams, and the results were compared to the those of 2-point bending tests. In addition, the flexural performance according to the space of intermittent cap-type shear connectors and the location of reinforcing steel bars for compression was comparatively investigated. Through the results of analytical studies, it is preferable to adopt the yield moment of AU composite beam for evaluating the safety in the construction phase, and to limit the space of intermittent shear connectors to 400 mm or less for the construction load.

공작물 주차장은 제한된 높이를 갖는 시설물로써, 제한된 층고 내에 합리적 구조가 되도록 계획하는 것이 중요하다. 공작물 주차장은 제한된 층고 내에 주차 통로부(6m)와 주차공간부(5m)를 고려한 11m 전후의 장스팬이 대부분이다. 기존의 합성보는 제한된 층고내에서 충분한 보춤을 확보할 수 없기 때문에, 처짐과 같은 사용성에 대한 문제가 발생한다. 본 연구에서는 박스형 강재보의 상부플랜지를 콘크리트 슬래브의 마감면까지 노출시킨 형상의 합성보를 개발하였다. H형 합성보, U형 합성보, Box형 합성보를 대상으로 2점가력 휨실험을 수행하여, 구조특성을 비교하였다. 그리고 주차장 모듈에 대해 대안설계를 수행하여 경제성과 효율성을 비교평가하였다.

As buildings are becoming larger, demand for large-scale composite columns for heavy load is increasing. Welded built-up CFT column (ACT Column I) previously developed by authors of this study is structurally stable and economical. Characteristic of welded built-up CFT column is that there is a limitation of cross-sectional size and application of external diaphragm connection to ensure continuity of rib. Then, composite mega column (ACT Column II) was developed to improve limit of cross-sectional size. Composite mega column has a closed cross section like welded built-up CFT column, but thick plate is inserted between cold-formed steel to expand cross section size. However, when external diaphragm connection is applied to composite mega column, amount of steel is increased greatly and interference with finishing material occurs. In this study, internal diaphragm connection is applied through characteristic of composite mega column to which beam flange or stiffener can be attached to plate. In order to analyze this, simple tensile experiment of composite mega column connection with T-shaped stiffener was performed.

As buildings are becoming larger, demand for mega-sized composite columns (over 1-meter diameter) is increased. We have developed and commercialized welded built-up CFT column (ACT Column I) since 2005 which are structurally stable and economical using cold-formed steel with rib. However, there has a limit in size of cross section (618˟618mm) by a fabrication facilities. And due to characteristics of closed cross section, there has a limit to construction of connection of moment frame. Composite mega column (ACT Column II) has same concept of forming closed cross section. But in order to enlarge cross sectional size, thick plate is inserted between cold-formed steels. Since composite mega column can control thickness and width of thick plate, steel or composite beams can be directly attached to the connection. In this study, we propose strength formula of composite mega column to beam connections with T-shaped stiffener as internal diaphragm and verified through finite element analysis and simple tensile experiment.

Recently, composite beams have been developed in which concrete is filled in a U-shaped steel plate for saving height of story. And due to high flexural stiffness and bending strength, it is widely applied in the field where high load and long span are required. The AU composite beam was improved the instability of the existing beams because it makes a closed section by attaching a cover type shear connection to the existing U - shaped composite beam with open upper section. In this study, AU composite beam resisted by composite-section during the using phase was evaluated the safety through the finite element analysis. The analysis is performed on the five specimens of AU composite beams according to applied deck-system and compared with the results of 2 - point bending test. As a result of the analysis, behavior of beam was shown by integrated composite section. And the evaluation of flexible capacity was p

섬유강화 복합재료는 열팽창 계수의 방향성을 갖고 있을 뿐만 아니라 제작과정 온도와 실제 사용온도 사이의 차이 때문에 필연적으로 열응력 효과를 받게 된다. 이러한 열응력에 의한 파손현상은 실제 항공우주산업에서의 응용이 증대되고 있는 두 꺼운 복합 적층판의 경우에 더욱 현저한 현상으로 적층판의 역학적 기능 및 파단강도에 큰 영향을 미치게 된다. 본 연구에서 는 복잡한 재질로 구성되고 높은 세장비를 가진 블레이드 날개 구조의 차원축소 및 열 응력 복원 이론을 소개하고 3차원 유 한요소모델과 비교결과를 통해 효율성과 정확성을 입증한다. 또한 차원을 축소한 모델링을 구성하고 복원이론를 이용하여 열적 환경에 적용된 복합재 보 단면의 열응력을 차원 복원하고 시각적으로 형상화하는 효율적인 복원해석 과정을 소개하고 자 한다.

The SLIM AU composite beam consists of U-shaped steel plate, A-shaped steel cap and infilled concrete. The bottom steel plate acts as tension bars, and the top steel cap takes roles of shear connector and compression bars in the conventional reinforced concrete section. In this paper the shear strength of this composite beam with closed steel section has been evaluated through the concentrated loading shear experiments. Test results under the symmetrical and asymmetrical loading conditions were compared with the predicted values based on the KBC 2016. The composite beam showed the greater shear strength capacities than those of the theoretical evaluation.

Theories of advanced composite structures are too difficult for such field engineers and some simple methods are necessary. In this paper, Simple method of vibration analysis is presented. This method presented in this paper is studied self-weight and other loads. The result of the 2~3 times iteration is good enough for field engineering purposes. In the case of cantilevered composite materials beams with different cross section, increase of mass near the support does not significantly affect the vibration characteristics. As a calculations of the simple method of vibration analysis for cantilevered composite materials beams with different cross section, it is noted that the result of the second cycle at the point of free end (actually 5L/6 span) is only 2.2% away from the ‘exact’ solution.

SLIM AU(A plus U-shaped) composite beam had been developed for not only reducing the story height in residential and commercial building, but also saving the cost of floor construction. The structural performance and economic feasibility was sufficiently approved by means of structural experiments and analytical studies. Even though fire resistance of the SLIM AU composite beam was evaluated throughout furnace fire test, the fire performance of the composite beam using finite element analysis is not analysed yet. Therefore the predictions of fire resistance simulations with loading as well as temperature distribution of the composite beam are summarized in this paper.

SLIM AU(A plus U-shaped) composite beam was developed for reducing the story height in the residential buildings, and saving the cosrtuction cost of floor structures. Structural performance and economic feasibility of the composite beam have been sufficiently approved through the structural experiments and the analytical studies. However, the verification for fire safety is necessary for the practical application of the composite beam. The fire resistance tests with and without loading were performed for the fire safety verification, and the test results were summarized in this paper.