In this study, we focus on the feasibility of structural topology optimization for a steel-timber composite beam design of optimally allocating glue-laminated timbers into a web with openings under the condition of given steel flanges. The motivation of this study is to topologically take maximal stiffness harmonizing both tension and compression performance of the steel-timber composite beam and become the eco-frandly timber design for buidling members. As a result of this study, the key web-openings allocation becomes triangle spaces, i.e., empty or no materials, of optimal topologies of both a pure timber plate and a steel flange-web timber plate without web-openings. Several applicable examples verify the effectiveness of topology optimization for steel-timber beams with web-openings.

In this study, we will develop a hybrid cross-sectional shape of steel inserted type glued-laminated timber that can improve the strength of structural glued-laminated timber and maximize the ductility by using steel plate with excellent tensile and deformation ability. A total of three specimens were fabricated and the flexural performance test was carried out to evaluate the structural performance of the steel inserted type glued-laminated timber. In order to compare the effect of steel inserted glued-laminated timber, one structural glued-laminated timber test specimen composed of pure wood was manufactured. In addition, in order to evaluate the adhesion performance of the steel inserted, one each of a screw joint test specimen and a polyurethane joint test specimen was prepared. As a result, all the specimens showed the initial crack in the finger joint near the force point. This has been shown to be a cause of crack diffusion and strength degradation. The use of finger joints in the maximum moment section is considered to affect the strength and ductility of the glued-laminated timber beam. Polyurethane-adhesive steel inserted glued-laminated timber showed fully-composite behavior with little horizontal separation between the steel plate and glued-laminated timber until the maximum load was reached. This method has been shown to exhibit sufficient retention bending performance.

PS 강거더의 비선형, 비탄성 거동에 대한 편향부 효과를 조사하기 위하여 PS 시스템의 거동특성에 대한 실험적 및 이론적 연구를 수행한다. 이를 위하여 H빔, 편심을 갖는 직선 케이블, 정착부, 그리고 편향부를 갖는 4개의 시험체를 제작하여 2점 하중에 의한 파괴거동시험을 수행한다. 또한, 편향부가 없는 경우와 등간격으로 3개의 편향부가 설치된 경우의 PS 시스 템에 대하여 면내 변형이론을 새로이 정식화하고 symbolic 연산을 수행할 수 있는 메스메티카를 이용하여 비선형해를 구한다. 실험 및 이론적 연구의 타당성을 검증하기 위하여 박벽보요소, 강성이 매우 큰 보요소, 그리고 케이블-트러스요소로 구성되는 유한요소모델을 구축하고 비탄성해석을 수행하여 그 결과를 실험결과 및 해석해와 비교한다. 결과적으로 외부에 설치된 비부착 편향부로 인하여 H빔의 횡변위가 강하게 구속되어 PS 시스템의 강성 및 파괴강도는 편향부가 없는 경우와 비교할 때 크게 증가한다.

본 논문은 유공형 판 형태로 전단 보강한 넓은 보의 중심에 기둥을 삽입하여 연속한 두 경간으로 설계하여 전단파괴 실험을 통해 넓은 보의 거동을 평가하였다. 유공형 강판으로 전단 보강된 시험체 5개와 유공형 GFRP판으로 보강된 시험체 3개 총 8개의 시험체를 전단파괴 실험을 통해 계측한 전단강도와 ACI-318 규준의 설계식을 통해 얻은 전단강도와 비교․평가하였다. 또한 넓은 보의 지지부 폭, 지지부의 형상과 전단보강재의 재료를 변수로 하여 넓은 보의 전단강도에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 통해 지지부 폭이 증가할수록 전단강도가 증가하고 하중의 집중을 방지하는 것을 확인하였다. 또한 전단보강재의 재료인 강재와 GFRP에 상관없이 전단보강량이 동일하다면 넓은 보에서 비슷한 전단보강효과를 보이는 것을 확인하였다.

The bond strength is not enough due to the delaminate of epoxy between FRP and steel. However, the adhesion reinforcement method can improve the bond strength between steel plate and FRP plate. In this study, a bolt tighting and FRP sheet wrapping methods were used to improve bond strength between steel plate and FRP plate. Also, flexural test were performed according to the attachment pattern for AFRP plate strengthened steel beams.

The paper presents an experimental result to characterize the behaviour of steel beams reinforcement by pultruded reinforced polymer strips. Steel beam members reinforced with different thick AFRP on bottom flange plate were tested under one point bending configuration. Test results showed that the member force of one ply reinforced specimen was increased as 11% than control specimen when the two ply overlapped specimen was increased as 14% as usual.

This study describes the development of innovative connections between steel beams and concrete-filled tube columns that utilize a combination of low-carbon steel and super-elastic shape memory alloy components. The intent is to combine the recentering behavior provided by the shape memory alloys to reduce building damage and residual drift after a major earthquake with the excellent energy dissipation of the low-carbon steel. The analysis and design of structures requires that simple yet accurate models for the connection behavior be developed. The development of a simplified 2D spring connection model for cyclic loads from advanced 3D FE monotonic studies is described. The implementation of those models into non-linear frame analyses indicates hat the recentering systems will provide substantial benefits for smaller earthquakes and superior performance to all-welded moment frames for large earthquakes.

철근콘크리트 보에 대한 섬유-강판 복합플레이트의 보강효과를 연구하였다. 합계 12개 철근콘크리트 보 중, 7개는 탄소 섬유-강판 복합플레이트(CSP)로 보강되었으며, 4개는 유리섬유-강판 복합플레이트(GSP)로 보강되었고, 나머지 1개는 비교를 목적으로 보강되지 않았다. 보강보 실험결과, 새로 개발된 섬유-강판 복합플레이트 보강시스템은 보강재의 조기탈락을 제어하여 연성파괴를 유도하는 것으로 나타났다. 본 연구에 사용된 CSP 보강보의 연성지수는 GSP 보강보의 연성지수는 로 측정되었다. ESP 보강보 및 GSP 보강보의 최대하중은 보강하지 않은 기준보에 비해 각각 115%, 107% 향상된 것으로 측정되었다. 또한, 보강보 실험과 해석 결과들은 잘 일치하는 것으로 나타났다.

본 논문은 횡하중을 받는 냉간성형 ㄷ 형강보의 응력해석에 관해 다루고 있다. 냉간형강 보에 가해지는 각 하중 레벨에서의 응력을 계산하여 국부좌굴과 횡좌굴을 고려하여 구조해석을 실시하였다. 해석모델은 박벽보의 기본이론에 의해 유도되었으며 1차원 보요소 유한요소해석을 통하여 수치해석을 하였다. 수치해석결과는 AISI 규준과 비교되었으며, 본 연구에서 제안된 해석모델이 냉간형강보의 처짐뿐 아니라 응력도 매우 정확히 예측함을 알 수 있었다.

건축 구조물이 초고층화, 대형화, 특수화 되어감에 따라 고강도 재료의 사용이 증대되고 있으며, 고강도 재료가 사용된 철근콘크리트 보의 전단강도를 타당하게 예측할 수 있는 해석모델이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 고강도 철근이 사용된 철근콘크리트 보의 전단강도를 타당하게 예측할 수 있는 트러스 모델을 제안한다. 고강도 철근이 사용된 철근콘크리트 보의 전단강도에 대한 제안된 모델인 TATM의 타당성을 검토하기 위하여 총 107개 보의 실험결과를 수집하였으며, TATM 및 기존 트러스 모델의 전단강도 해석결과를 이들 실험결과와 비교하였다. 비교 결과, TATM은 다른 트러스 모델보다 실험결과를 더 잘 예측하였으며, TATM의 해석결과에 대한 실험결과의 비는 인장철근과 전단 철근의 항복강도에 거의 관계없이 일정하였다.

2001년 9월 11일 세계무역센터 붕괴 후. 그리고 지진발생시 빈번히 발생하는 건물의 화재피해 때문에 구조부재의 내화에 대한 사회적 관심이 증대되었다. 최근에는 전통적인 방법이 아니라 콘크리트의 내화성능과 철골의 구조적 특성을 복합한 내화성능이 향상된 합성구조에 대한 연구가 진행 중이다. 본 논문에서는 내화성능향상을 목적으로 개발된 부분적으로 철근콘크리트로 채워진 H형강-국부 콘크리트 합성 보의 상온에서의 휨 거동을 조사하기 위하여 몇 가지 합성상세를 갖는 실험체들의 휨실험을 실시하였다. 실험결과 6\~8의 변위 연성계수를 얻었다. 콘크리트와 철골의 일체화를 위한 합성상세간의 횡 거동 차이는 미미하였고, 극한 휨 강도에 가장 영향을 주는 것은 배근된 주철근 양임을 알 수 있었다. 따라서 중진 지역의 내진설계시 이 타입의 합성보를 사용하면 단일 H형강에 철근배근만 달리하여 상당부분의 층에서의 보의 춤을 동일하게 유지할 수 있다.

최근 콘크리트 균열선단에서 균열의 발생을 억제하거나 균열 발생시 균열폭을 제어하고 일정부분 하중저항 능력을 향상시킬 목적으로 다양한 형태의 강섬유(Steel Fiber)를 혼입하는 방법이 개발되어 사용되고 있다. 강섬유 보강 철근콘크리트보(SFRC; Steel Fiber Reinforced Concrete)의 복잡한 파괴역학적 성질에 의한 불확실성 통이 내재되어 있다. 본 연구에서는 SFRC보의 불확식성을 고려하는 신뢰성 해석을 수행하였다. 이를 위해 강도 한계상태모형을 제시하였고, 한계상태함수에 포함된 각종 확률변수들에 대한 통계적 특정값을 국내외 관련 문헌을 근거하여 수집, 제시하였다. 향후 추가적인 관련정보가 수집되면 보다 개선된 통계적 특성값을 제공 할 수 있도록 Blayseian Updating 기법을 사용하여 실험결과로부터 불확실성을 개선하는 과정을 제시하였다. 뿐만 아니라 피로신뢰성의 해석을 위해 피로파괴확률식을 제안하고 필요한 통계적 특성 값을 제시하였다.

This paper is represented a general equations to obtain the elastic local buckling stresses for the flange and web of H-beam under compression at elevated temperatures and is also developed the software to perform the elastic local buckling analysis at elevated temperatures. Eurocode3 Part 1.2 are used to analyse the decrease in steel yield strength and elastic modulus at elevated temperatures. For design examples of 6 H-beams, the elastic local buckling stresses and critical temperatures for the slenderness ratio (b/tf and d/tw) of the flange and web under uniform compression at elevated temperatures have been analysed by a computer program of this paper. It can be seen that the computer analytical results of this study show a good agreement with the experimental results by Wadee.

This paper have performed to investigate the influence of certain parameters, including the boundary condition types, load ratios of the steel beams, and span/depth ratios of the beams itself on the structural behaviour of the steel beams at elevated temperatures. This paper is analysed the stress and vertical deflection at mid-span of the steel beams at elevated temperatures and also predicted 'failure' temperatures of the steel beams at elevated temperatures. Fire analysis used here is analysed by software VULCAN. Design examples are given to describe the structural behaviour of the steel beams at elevated temperatures.

본 연구에서는 단부 철근콘크리트와 중앙부 철골로 이루어진 혼합구조보의 비선형 이력거동에 대한 해석 모형을 제시하였다. 해석을 위하여 IDARC2D 프로그램을 사용하였으며, 기존의 실험결과를 대상으로 적절한 모형화 기법과 계수를 제시하였다. IDARC2D의 다각형 모형은 부재의 초기강성을 과대평가할 수 있기 때문에, 먼저 혼합구조보의 초기강성을 적절히 표현할 수 있는 새로운 혼합모형을 도입하였다. 그리고 혼합모형을 이용하여 혼합구조보의 이력거동을 적절히 표현할 수 있도록 이력거동 계수들을 제시하였다. 끝으로 해석한 결과를 실험결과와 비교평가하였으며, 초기강성은 5%이내, 강도는 10%이내의 우수한 결과를 보였다.

철골 건축 구조물이 횡하중을 받을 때 합성보의 거동에 대한 연구가 수행되었다. 실험으로부터 얻어진 결과와 수치해석에 의한 결과를 이용하여 합성보의 강성과 연결부에서의 강도를 위한 수학적 모델이 연결부의 상세를 고려하여 개발되었다. 또한 캔티레버 합성보의 skeleton 곡선과 hysteresis 곡선을 위한 해석모델이 제시되었다. 탄성보와 부재내의 비탄성 변형이 응집된 양 단부스프링으로 구성된 단일요소모델에 의한 합성보 요소가 컴퓨터 프로그램, DRAIN-2D에 포함되었으며, 해석결과는 실험결과의 비교를 통해 검정되었다.

최근 지진의 발생 빈도가 잦아지면서 고강도 내진 철근에 대한 관심이 급증하였다. 그러나 현재 콘크리트구조 학회기준 (2017)에서는 철근콘크리트 부재의 전단철근의 항복강도를 500MPa로 제한하고 있다. 이 논문에서는 이러한 설계기준항복강도 제한을 확장하기 위해 고강도 내진 철근을 사용한 철근콘크리트 보의 실험을 수행하였다. 실험에는 항복강도가 400MPa, 500MPa, 700MPa인 전단철근이 사용되었으며 전단철근의 배근간격을 변수로 하여 철근비에 따른 철근콘크리트 보의 전단거동을 비교하였다. 실험결과 철근량과 철근의 항복강도가 증가할수록 전단강도비가 감소하는 경향이 나타났다.