지지조건 변화에 따른 양개형 방폭문의 구조거동 유한요소해석

신현섭,김성욱,문재흠,김원이,Shin, Hyun-Seop,Kim, Sung-Wook,Moon, Jae-Heum,Kim, Won-Woo 한국전산구조공학회 2020 한국전산구조공학회논문집 Vol.33 No.5

외피 구조로서의 강박스와 내부의 철근콘크리트 슬래브로 구성되는 양개형 방폭문은 방호 및 대피 구조물의 출입구에 설치되는 구조체이다. 방폭문과 그 후면의 벽체 사이에는 일정의 설치 간격이 존재하게 되는데, 이로 인한 지지조건 및 구조거동의 변화는 방폭 해석 및 설계에 적절히 고려되지 않고 있다. 본 연구에서는 설치 간격에 의한 지지조건 및 폭압의 변화에 따른 방폭문의 구조응답 및 파괴거동을 유한요소 해석방법으로 비교·분석하였다. 해석 결과에 따르면, 설치 간격 및 폭압의 변화는 방폭문의 최대 처짐 및 영구 처짐과 같은 처짐 거동에 영향을 미치며, 설치 간격이 크고 작음에 따라 방폭문과 벽체의 충돌 접촉 정도 및 이에 의한 충격력이 크게 변화하는 것으로 나타났다. 또한, 방폭문에 작용하는 이와 같은 충격력의 변화는 슬래브의 전단파괴와 같은 파괴거동에 영향을 미치는 주요 요인으로 분석되었다. 설치간격 10mm 미만의 방폭문은 전단파괴에 취약해지고, 15mm 내외 수준인 경우가 휨성능 발현에 비교적 더 적합한 것으로 나타났다. 본 연구에서는 설치 간격 및 폭압과 같이 기본적인 조건의 변화에 한해서 비교 해석을 하였다. 향후, 부재 재원 및 강도변화, 전단설계 여부 등 다양한 변수에 따른 구조거동 변화에 대해 실험적 및 해석적 연구가 필요하다. Double-leaf blast-resistant doors consisting of steel box and slab are application-specific structures installed at the entrances of protective facilities. In these structural systems, certain spacing is provided between the door and wall. However, variation in the boundary condition and structural behavior due to this spacing are not properly considered in the explosion analysis and design. In this study, the structural response and failure behavior based on two variables such as the spacing and blast pressure were analyzed using the finite element method. The results revealed that the two variables affected the overall structural behavior such as the maximum and permanent deflections. The degree of contact due to collision between the door and wall and the impact force applied to the door varied according to the spacing. Hence, the shear-failure behavior of the concrete slab was affected by this impact force. Doors with spacing of less than 10 mm were vulnerable to shear failure, and the case of approximately 15-mm spacing was more reasonable for increasing the flexural performance. For further study, tests and numerical research on the structural behavior are needed by considering other variables such as specifications of the structural members and details of the slab shear design.

매입형 합성보의 전단합성거동에 대한 비교분석

신현섭,허병욱,배규웅,김긍환,Shin, Hyun Seop,Heo, Byung Wook,Bae, Kyu Woong,Kim, Keung Hwan 한국강구조학회 2008 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.20 No.1

In this study, a bending test with three encased composite beams were carried out and analyzed using FEM in order to find how chemical adhesion, interface interlock, friction and composite action by shear studs contribute to stiffness, strength and composite action in the interface of encased compo site beams. The test and results of the FEM analysis showed that the difference in the ultimate moment capacity of the composite beams with and without studs is under 10%. The reason is that the effect of chemical adhesion, interface interlock, and friction in the interface on the composite action is so high that the encased beams have a moment capacity above some defined magnitude. Also, the increment of moment capacity up to plastic moment is not large and the increase of linearly proportioned. 본 연구에서는 매입형 합성보에서 전체 보의 휨거동 및 합성면에서의 상대변위(Slip) 등을 분석함으로써 화학적 부착, 부착파괴 후 기계적 맞물림 및 마찰작용, 전단 스터드가 합성보 전체의 강도 및 강성과 합성단면에서의 전단합성거동에 기여하는 정도를 해석해 보고자 한다. 이를 위해 U자형 성형강판을 이용한 합성보 및 CT형강 용접방식 강판성형 합성보에 대해 구조성능 실험과 유한요소해석을 수행하였다. 실험 및 해석결과에 의하면, 전단 스터드의 설치 유무에 따라 매입형 합성보의 극한 모멘트성능 차이는 약 10% 미만을 나타내었다. 이것은 강재 보의 단면형상으로 인한 화학적 및 기계적 부착력이 크기 때문에 이에 의한 합성작용으로도 일정 이상의 모멘트성능 발휘가 가능하여 완전합성상태에 해당하는 소성 모멘트내력과의 차이가 비교적 크지 않으며, 합성율이 증가하는 것에 비해 휨모멘트 내력은 완만하게 증가하기 때문으로 나타났다.

합성보 전단연결부의 구조거동에 대한 비교 분석

신현섭,Shin, Hyun Seop 한국강구조학회 2005 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.17 No.6

강재 보와 콘크리트 슬래브로 구성되어 지는 합성보에서 두 부재는 일반적으로 전단연결재에 의해 서로 합성되어져 일체적인 구조거동을 하게 된다. 현재까지 전단연결재로서는 스터드(stud)가 널리 사용되어지고 있다. 합성보의 구조적 거동은 사용된 부재의 재료적 특성 외에도 스터드에 의한 전단합성작용에 의해 많은 영향을 받게 된다. 합성보 전단연결부에서의 전단합성거동은 합성보에서가 아닌 단순화된 Push-Out 시험체(Push-Out Test Specimen)에 의해 실험적으로 결정되고 있다. 최근의 연구결과에 따르면, Push-Out 실험에서 얻은 전단 스터드의 합성거동과 실제 합성보에서의 전단합성거동에는 분명한 차이점이 존재하며, 특히 부분합성된 합성보에서는 그 차이가 매우 크다는 것이 밝혀지고 있다. 본 연구에서는 표준 Push-Out 시험체 및 합성보의 구조거동 해석을 위해, Push-Out 실험으로부터 결정되는 스터드에 대한 하중-상대변위 곡선의 도입이 필요 없는 3차원 유한요소모델을 개발하였다. 해석결과의 비교 분석으로부터 합성보 전단연결부에서의 합성거동을 평가할 수 있었고, 이를 Push-Out 실험결과와 비교하여 보았으며 전단합성거동의 차이점에 대한 구체적 원인을 찾을 수 있었다. The connection of the slab with the steel beam and thus, the transmission of shear force at the interface of the steel-concrete composite beams is achieved with shear connectors, in general, with shear studs. The composite action through these shear studs has a significant influence on the load carrying behavior of the composite beams. The load carrying capacity of studs is determined through push-out tests. At present, the transferability of this load carrying capacity of studs to composite beams, especially in cases of partial interaction, is being questioned by experimental and theoretical investigations. In this study, a finite element model for the simulation of the behavior of the standard push-out specimen and the composite beams without the implementation of the load-slip curve of the stud connectors from the push-out test is developed. The load carrying behavior of the studs in the composite beams is estimated and compared with the results of the push-out test. The reason for the difference in the load carrying behavior of the studs in the push-out test specimen and in the composite beams is found.

전단스터드의 변형특성에 관한 유한요소해석 -고강도 콘크리트를 사용한 합성보-

신현섭,Shin, Hyun Seop 한국강구조학회 2007 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.19 No.5

합성보가 구조적으로 안전하게 거동하고, 합성단면이 고유의 극한모멘트를 발휘하기 위해서는 전단연결재의 강도뿐만아니라 연성적 거동이 전제조건으로 작용한다. 본 연구에서는 고강도 콘크리트가 사용된 합성보에서 하중형태, 합성율 및 전단스터드의 배치를 달리 하였을 때 일반강도 콘크리트가 사용된 경우에 비해 비교적 적은 스터드의 변형능력이 구조거동 및 설계조건에 미치는 영향을 유한요소해석을 통해 분석하여 보았다. 해석결과에 따르면 고강도 콘크리트를 사용한 합성보의 부분합성 설계에서는 스터드 자체의 강도와 상대변위로 평가되어지는 변형능력이 함께 고려되어야 한다. 특히, 스터드가 등간격으로 배치된 합성보에 등분포 또는 유사 형태의 하중이 작용할 경우 스터드의 변형능력이 합성설계에 대한 제약조건으로 작용하며 이러한 경우 스터드는 외부하중에 대한 전단력의 분포를 고려하여 배치되어야 한다. When the material strength and ductility of shear studs is sufficient to carry the interface shear force, the composite beam can behave safely without premature structural failure in the interface and without ultimate moment reduction. In this study, the influence of the deformation capacity of shear studs embedded in high-strength concrete on structural behavior and design condition of composite beam is analyzed using FEM. In the analysis, load type, degree of shear connection and arrangement of studs are considered as analysis parameters. According to analysis results, in the case of partial interaction,the deformation capacity of studs embedded in high-strength concrete should be considered together with material strength. Especially in the case of uniform arrangement of studs and uniformly distributed load, a minimum available degree of shear connection is restricted by the deformation capacity of studs. In this case,shear studs should be arranged in consideration of the distribution of shear force at the composite section.

극한 건설환경 급속시공을 위한 격자형 강합성 바닥판의 성능평가

신현섭(Hyun Seop Shin),박기태(Ki Tae Park) 한국강구조학회 2011 韓國鋼構造學會誌 Vol.23 No.3

경계조건에 따른 방폭문 구조거동 분석

신현섭 ( Shin Hyun Seop ),김원우 ( Kim Won Woo ),유영준 ( You Young Jun ),김성욱 ( Kim Seong Wook ),문재흠 ( Moon Jae Hum ) 한국구조물진단유지관리공학회 2018 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.22 No.1

Blast-resistant doors are installed to protect human life, precious equipments and materials in the plant and other similar industrial facilities, national important SOC, evacuation facilities and military shelter. In this study structural behavior according to the boundary condition is analyzed. For the simulation the FE program LS-DYNA is used. Anaylsis results will be used to design blast-resistant door in detail.

방폭문 구조형식 현황 및 설계 시 고려사항 조사

신현섭 ( Shin Hyun Seop ),김원우 ( Kim Won Woo ),유영준 ( You Young Jun ),김성욱 ( Kim Seong Wook ),문재흠 ( Moon Jae Hum ) 한국구조물진단유지관리공학회 2018 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.22 No.1

Blast-resistant doors are installed to protect human life, precious equipments and materials in the plant and other similar industrial facilities, national important SOC, evacuation facilities and military shelter. In this study structural type and design consideration for blast-resistant doors are reviewed to design a bullet- and blastproof structures including doors.

상수도 관로 강재 내구성 평가지표 및 평가방안

신현섭 ( Shin Hyun Seop ),정규산 ( Jung Kyu San ),박준석 ( Park Joon Seok ),박기태 ( Park Ki Tae ) 한국구조물진단유지관리공학회 2017 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.21 No.1

The review of the existing facilities inspection guideline reveals that the water supply steel pipeline is evaluated mainly by visual and safety inspection. For the efficient maintenance it is necessary to inspect the pipeline using the performance-based evaluation method throughout quantitative measurement. In this study durability evaluation index and evaluation method for the steel pipeline is presented.

부모멘트를 받는 합성보의 전단합성거동 해석

신현섭 ( Shin Hyun Seop ) 한국구조물진단유지관리공학회 2013 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.17 No.2

강합성 바닥판의 펀칭전단강도 설계식 비교 검토

신현섭 ( Shin Hyun Seop ),박기태 ( Park Ki Tae ) 한국구조물진단유지관리공학회 2017 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.21 No.1

The steel grid composite deck is a composite structure made of a concrete slab disposed over a steel grid. In this study, the punching shear strength obtained experimentally and the shear strength calculated by design equations of ACI 318 and Eurocode 2 are compared. The result shows that the experimental strength is best estimated by the design equation of Eurocode 2 which considers reinforcement ratio.