• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제10권4호
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• pp.451-460
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• 2016

An anchorage system is necessary in most reinforced concrete structures for connecting attachments. It is very important to predict the strength of the anchor to safely maintain the attachments to the structures. However, according to experimental results, the existing design codes are not appropriate for large anchors because they offer prediction equations only for small size anchors with diameters under 50 mm. In this paper, a new prediction model for breakout shear strength is suggested from experimental results considering the characteristics of large anchors, such as the prying effect and size effect. The proposed equations by regression analysis of the derived model equations based on the prying effect and size effect can reasonably be used to predict the breakout shear strength of not only ordinary small size anchors but also large size anchors.

• KCI Concrete Journal
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• 제12권1호
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• pp.91-99
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• 2000

A new type of retrof=t anchor bolt that uses deformed reinforcing bars and a commercial adhesive was developed and then an experimental study was carried out to determine the behavior of the anchors in direct shear. The steel-to-concl몫ete interface was tested. Plain concrete slabs with about 20-MPa compressive strength were used for 23 direct shear tests performed Test variables were anchor diameters (D16, D22. and D29) and edge effect. Three different shear tests were completed: simple shear, edge shear where anchors were pulled against the concrete core, and edge shear where anchors were pushed against the concrete cover In the simple and the edge shear tests where the anchors were pulled against the core, the theoretical dowel strength determined by (equation omitted) was achieved but with relatively large displacements. The shear resistances increased with the increasing displacements. In the edge shear test where the anchors were pushrd against the cover, the peak shear strengths signif=cantly lower than the theoretical dowel strength were determined due to cracks developed in concrete when the edge distance was 80 mm. The peak strengths were about 50% of the dowel strength for Dl6 bar. and about 25% or less of the dowel strength for D22 and D29 bars. Test results revealed that the edge shear where the anchor was pushed against the cover controled.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제34권5호
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• pp.563-580
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• 2010

Composite beams using bolts to attach steel plates to the side faces of existing reinforced concrete (RC) coupling beams can enhance both their strength and deformability. The behavior of those composite beams differs substantially from the behavior of typical composite beams made up of steel beams and concrete slabs. The former are subjected to longitudinal, vertical and rotational slips, while the latter only involve longitudinal slip. In this study, a mixed analysis method was adopted to develop the fundamental equations for accurate prediction of the load-carrying capacity of steel plate strengthened RC coupling beams. Then, a rigid plastic analysis technique was used to cope with the full composite effect of the bolt group connections. Two theoretical models for the determination of the strength of medium-length plate strengthened coupling beams based on mixed analysis and rigid plastic methods are presented. The strength of the strengthened coupling beams is derived. The vertical and longitudinal slips of the steel plates and the shear strength of the anchor-bolt connection group is considered. The theoretical models are validated by the available experimental results presented in a companion paper. The strength of the specimens predicted from the mixed analysis model is found to be in good agreement with that from the experimental results.

• 한국해양공학회지
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• 제14권1호
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• pp.52-59
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• 2000

Flexural fracture characteristics of newly-developed Grid-type carbon fiber plastics in the deteriorated reinforced concrete structures were investigated by the four-points fracture test to verify the strengthening effects in the beam specimens. Results showed that initial cracks appeared in the boundary layers of fibers embedded in the newly-placed mortar concrete slowly progressed to the direction of supports and showed fracture of fiber plastics and brittle failure of concrete in compression in sequence after the yielding of steel reinforcement. Accordingly the reasonable area of Grid-type carbon-fiber plastics in the strengthening design of deteriorated RC structures should be limited and given based on the ultimate strength design method to avoid the brittle failure of concrete structures.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제9권4호
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• pp.415-425
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• 2015

Reinforced concrete beams with insufficient shear reinforcement were strengthened using glass fiber reinforced polymer (GFRP) plates. In the study, the effect of the number of bolts on the load capacity, energy dissipation, and stiffness of reinforced concrete beams were investigated by using anchor bolt of different numbers. Three strengthened with GFRP specimens, one flexural reference specimen designed in accordance to Regulation on Buildings Constructed in Disaster Areas rules, and one shear reinforcement insufficient reference specimen was tested. Anchorage was made on the surfaces of the beams in strengthened specimens using 2, 3 and 4 bolts respectively. All beams were tested under monotonic loads. Results obtained from the tests of strengthened concrete beams were compared with the result of good flexural reference specimen. The beam in which 4 bolts were used in adhering GFRP plates on beam surfaces carried approximately equal loads with the beam named as a flexural reference. The amount of energy dissipated by strengthened DE5 specimen was 96 % of the amount of energy dissipated by DE1 reference specimen. Strengthened DE5 specimen initial stiffness equal to DE1 reference specimen initial stiffness, but strengthened DE5 specimen yield stiffness about 4 % lower than DE1 reference specimen yield stiffness. Also, DE5 specimen exhibited ductile behavior and was fractured due to bending fracture. Upon the increase of the number of anchorages used in a strengthening collapsing manner of test specimens changed and load capacity and ductility thereof increased.

• Steel and Composite Structures
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• 제36권3호
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• pp.321-337
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• 2020

Contemporary design and construction of steel-concrete composite structures employs the use of prefabricated concrete elements and demountable shear connectors in order to reduce the construction time and costs and enable dismantling of elements for their potential reuse at the end of life of buildings. Bolted shear connector with mechanical coupler is presented in this paper. The connector is assembled from mechanical coupler and rebar anchor, embedded in concrete, and steel bolt, used for connecting steel to concrete members. The behaviour and ultimate resistance of bolted connector with mechanical coupler in wide and narrow members were analysed based on push-out tests and FE analyses conducted in Abaqus software, with focus on concrete edge breakout and bolt shear failure modes. The effect of concrete strength, concrete edge distance and diameter and strength of bolts on failure modes and shear resistance was analysed. It was demonstrated that premature failure by breakout of concrete edge occurs when connectors are located 100 mm or closer from the edge in low-strength and normal-strength reinforced concrete. Furthermore, the paper presents a relatively simple model for hand calculation of concrete edge breakout resistance when bolted connectors with mechanical coupler are used. The model is based on the modification of prediction model used for cast-in and post-installed anchors loaded parallel to the edge, by implementing equivalent influence length of connector with variable diameter. Good agreement with test and FE results was obtained, thus confirming the validity of the proposed method.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권2호
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• pp.34-45
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• 2017

본 연구에서는 소규모 철골조에 대한 기존 건축물의 접합부 현황조사와 분석을 통해 노출형 주각부에 대한 내진성능을 평가하였다. 총 9개의 주각부에 대한 반복가력 실험을 통해 휨강도, 변형능력, 그리고 초기강성 등이 조사되었다. 실험의 주요 변수는 베이스 플레이트의 두께, 앵커볼트의 개수와 매립깊이, 앵커볼트 후크의 유무, 그리고 리브 플레이트의 유무이다. 본 실험결과에 의하면, 주각부의 휨거동은 앵커볼트의 개수와 매립깊이, 그리고 베이스 플레이트의 두께에 영향을 받는 것으로 나타났다. 반면에, 주각부에 설치된 리브플레이트는 휨강도에 큰 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 종합적으로 노출형 철골 주각부와 기초부 그리고 앵커볼트 등이 모두 현행 구조기준을 만족한다고 할지라도, 앵커볼트와 기초부 콘크리트 사이의 부착력이 충분하지 않을 경우, 슬립형 거동이 관측되어 개선이 필요한 것으로 파악되었다. 앵커볼트의 매립깊이가 현행 구조기준을 만족하고, 앵커볼트에 후크가 설치된 경우, 노출형 주각부의 초기강성은 주각부가 구속되었을 때의 휨강성 하한값의 약 15% 수준인 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.377-385
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• 2003

인장강도와 내방식성이 우수하고 콘크리트 구조물속에서 철근과의 정착성이 양호하여 콘크리트 구조물의 새로운 보강재로 사용되고 있는 탄소격자섬유의 보강효과를 검증하기 위하여 탄소격자섬유보강공법으로 보강한 철근콘크리트 보 시험체를 제작하여 정적 휨 파괴실험을 통해 보강효과 및 휨 파괴특성을 분석하였다. 강판이나 탄소섬유 압착공법에서 나타나는 계면박리(탈락)파괴 보다는 보수 몰탈의 고강도화로 휨균열의 진전에 의해 콘크리트 속에서 철근에 정착된 격자섬유 층에서의 균열이 지점부로 진행되어 파괴되는 내부 계면박리와 지간중앙에서 철근 항복후 격자와 연결된 앵커볼트의 항복으로 인한 탄소격자섬유 파괴, 그리고 격자섬유 항복후 취성적인 콘크리트 압축파괴 양상이 나타났다. 실험결과를 근거로 최소보강재량이 제시되었으며, 강도설계법을 근거로 격자섬유로 보강시 필요한 설계법이 제안되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권3호
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• pp.38-46
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• 2023

본 연구에서는 원형 단부 콘크리트의 알루미늄 보강재 적용에 따른 지압 성능을 평가하기 위하여 지압 시험을 수행하고 이를 해석적으로 평가하였다. 지압강도 실험에서는 원형 단부 콘크리트 제작용 알루미늄 거푸집을 이용한 알루미늄 보강재와 부재이동 및 조립을 위한 강재 앵커볼트로 인한 지압성능 변화를 확인하였다. FE 해석모델은 실험조건과 동일하게 구성하여 결과를 실험과 비교하였으며, 균열 양상과 응력 거동 등도 확인하였다. 또한, 알루미늄 보강재의 강도변화가 원형 단부 콘크리트에 미치는 영향도 해석적으로 평가하였다. 원형 단부 콘크리트는 알루미늄 보강재로 인하여 지압강도가 약 20% 증가하였고, 강재 앵커볼트는 지압강도에 영향을 미치지 않는 것으로 확인되었다. FE 해석 결과 나타난 최대 하중과 균열 양상은 실험과 유사하게 나타났다. 알루미늄 보강재의 강도변화에 따른 FE 해석 결과, 알루미늄 보강재의 강도가 10%, 20% 증가 및 감소함에 따른 최대하중 변화는 강도변화 전과 비교하여 최대 약 4% 수준으로 큰 영향이 없는 것으로 평가되었다.

• 문화기술의 융합
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• 제5권3호
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• pp.345-349
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• 2019

우리나라는 산지가 70% 이상으로 도로, 철도, 산업단지 조성 등의 기반시설 구축시 원지반 일부를 깍아 부지를 형성하는 이른바 깍기 비탈면이 널리 쓰이고 있다. 최근에는 환경 훼손에 대한 규제가 더욱 엄격해져 대규모 깍기 비탈면을 지양하고 최소한의 용지사용으로 목적구조물을 건설하기 위하여 다양한 방법의 공법들이 개발되어 적용되고 있으며, 그 중 활발하게 적용되는 공법이 패널식 옹벽 공법이다. 패널식 옹벽은 지보재 보강을 통한 원지반의 전단강도 증가와 그 지보재 전면에 프리캐스트 옹벽을 체결하여 벽체를 형성시킴으로써 수평토압에 저항하는 공법이다. 지보재는 쏘일네일링, 어스볼트, 그라운드앵커 등이 사용되고 있으며, 그 중 그라운드앵커는 강선에 미리 인장하중을 도입하는 보다 적극적인 보강형태로 전면판인 패널에 큰 집중하중이 작용하게 된다. 이러한 집중하중은 콘크리트 패널에 균열을 발생시키고 옹벽 자체의 내구성을 저해시키는 요인으로 본 연구에서는 이러한 기존 패널식 옹벽의 단점을 보완하기 위하여 패널 정착부에 강관 슬리브 및 보강재를 매입함으로써 균열을 방지하고, 패널 단부에 요철 모양의 전단키를 적용하여 기존 그라우트앵커가 가지는 개별거동에 대한 취약점을 보완하여 안정성을 향상시켰으며, 옹벽 전면 콘크리트 노출 및 정착부 돌출에 의한 경관성 저하문제를 자연석 문양 연출과 정착부를 돌출시키지 않는 단면구성으로 해결하였다. 패널에 사용된 균열방지 슬리브 및 보강재의 효과를 검증하기 위하여 실내시험 및 3차원 수치해석을 수행한 결과, 강관슬리브 및 보강재의 사용으로 패널의 전반적인 강도 증가와 균열억제 효과가 입증되었다.