• Steel and Composite Structures
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• 제48권6호
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• pp.681-691
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• 2023

Stainless steels are commonly employed in engineering applications since they have superior properties such as low maintenance cost, and high temperature and corrosion resistance. These features allow them to be preferred in cylindrical shell structures as well. The behavior of a cylindrical shell structure made of stainless steel can be quite different from that made of carbon steel, as the material properties differ from each other. This paper deals with buckling behavior of axially loaded cylindrical shells made of stainless-steel. For this purpose, a combined experimental and numerical study was carried out. The experimental study comprised of testing of 18 cylindrical specimens. Following the experimental study, a numerical study was first conducted to validate test results. The comparisons show that finite element models provide good agreement with test results. Then, a numerical parametric study consisting of 450 models was performed to develop more generalized design recommendations for axially compressed cylindrical shell structures made of stainless steel. A simple formula was proposed for the practical design purposes. In other words, buckling strength curve equation is developed for three different fabrication quality.

• Steel and Composite Structures
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• 제48권5호
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• pp.485-498
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• 2023

The need for carbon neutrality in the world strives the construction industry to reduce the use of construction materials. Aiming to this, recycled aggregate concrete (RAC) could be used as it reduces the carbon dioxide emissions. Currently, RAC is mainly used in non-structural members of civil constructions, seldom used in structural members. To broaden its structural use, a new type of composite column, i.e., the square and rectangular RAC filled FRP tubes (CFFTs), has been concerned in this study. The investigation on their axial compressive behavior through physical test and numerical analysis demonstrated that the load-carrying capacity of such column is reduced with the increase of replacement ratio of recycled aggregate and aspect ratio of section but can be improved by the increase of FRP confining stiffness and corner radius, said capacity can be equivalent to their steel reinforced concrete counterparts. At failure, the hoop strain at corner of tube is unexpectedly smaller than that at flat side of the tube although the FRP tube ruptured at its corner first, revealing a premature failure. Besides, a design-oriented stress-strain model of concrete and an analysis-oriented finite element model are proposed to predict the load-strain response of square and rectangular CFFT columns, which facilitates the engineering use of RAC in load-carrying structural members.

• Steel and Composite Structures
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• 제47권1호
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• pp.19-36
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• 2023

An experimental study of eleven PVC-FRP Confined Concrete (PFCC) column-Reinforced Concrete (RC) beam joints reinforced with Core Steel Tube (CST) under axial compression is carried out. All specimens are designed in accordance with the principle of "weak column and strong joint". The influences of FRP strips spacing, length and steel ratio of CST, height and stirrup ratio of joint on mechanical behavior are investigated. As the design anticipated, all specimens are destroyed by column failure. The failure mode of PFCC column-RC beam joint reinforced with CST is the yielding of longitudinal steel bars, CST and stirrups of column as well as the fracture of FRP strips and PVC tube. The ultimate bearing capacity decreases as FRP strips spacing or joint height increases. The effects of other three studied parameters on ultimate bearing capacity are not obvious. The strain development rules of longitudinal steel bars, PVC tube, FRP strips, column stirrups and CST are revealed. The effects of various studied parameters on stiffness are also examined. Additionally, an influence coefficient of joint height is introduced based on the regression analysis of test data, a theoretical formula for predicting bearing capacity is proposed and it agrees well with test data.

• Journal of Veterinary Science
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• 제24권6호
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• pp.79.1-79.16
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• 2023

Background: The need for a storage method capable of preserving the intrinsic properties of bones without using toxic substances has always been raised. Supercooling is a relatively recently introduced preservation method that meets this need. Supercooling refers to the phenomenon of liquid in which the temperature drops below its freezing point without solidifying or crystallizing. Objectives: The purpose of this study was to identify the preservation efficiency and applicability of the supercooling technique as a cortical bone allograft storage modality. Methods: The biomechanical effects of various storage methods, including deep freezing, cryopreservation, lyophilization, glycerol preservation, and supercooling, were evaluated with the three-point banding test, axial compression test, and electron microscopy. Additionally, cortical bone allografts were applied to the radial bone defect in New Zealand White rabbits to determine the biological effects. The degree of bone union was assessed with postoperative clinical signs, radiography, micro-computed tomography, and biomechanical analysis. Results: The biomechanical properties of cortical bone grafts preserved using glycerol and supercooling method were found to be comparable to those of normal bone while also significantly stronger than deep-frozen, cryopreserved, and lyophilized bone grafts. Preclinical research performed in rabbit radial defect models revealed that supercooled and glycerol-preserved bone allografts exhibited significantly better bone union than other groups. Conclusions: Considering the biomechanical and biological superiority, the supercooling technique could be one of the optimal preservation methods for cortical bone allografts. This study will form the basis for a novel application of supercooling as a bone material preservation technique.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권2호
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• pp.13-23
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• 2017

본 연구는 사각형 콘크리트 압축부재를 CFRP 쉬트로 감쌌을 때의 보강효과와 거동 특성에 대한 연구로, CFRP 쉬트로 보강한 경우 쉬트의 구속효과에 의하여 압축내력이 향상되었으나 사각형 단면이므로 원형단면보다 구속효과는 작게 나타났다. 보강효과와 거동특성을 확인하기 위하여 CFRP 쉬트의 보강겹수, 시험체의 크기, 형상비, 모따기, 및 단면 개량을 변수로 선정하여 실험을 계획하였다. 11개의 실험변수별로 각각 5개씩, 총 55개의 실험체를 제작하여 실험하였다. 압축시험결과 CFRP 쉬트의 구속에 의해 보강효과가 나타났으나 실험체의 크기가 증가함에 따라 구속효과는 떨어졌다. 반면에 CFRP 쉬트의 구속효과에 의하여 사각형 콘크리트 기둥의 연성은 매우 크게 증가되었다. 단면형상을 사각형에서 원형으로 변형한 경우 압축강도와 연성 모두 증가되었다. 또한 실험결과와 기존연구결과를 사용하여 CFRP로 구속된 사각형 콘크리트 부재에 대한 기존 강도추정식의 정확성과 신뢰성을 검증하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.25-35
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• 2012

직접 전단력이 작용하는 철근콘크리트 부재는 콘크리트 계면의 전단전달에 의해 외력에 저항한다. 현행 구조설계기준의 전단마찰 관련식은 과거 연구자들의 실험 결과를 바탕으로 유도되었으며, 전단마찰강도는 콘크리트 계면을 가로지르는 철근 단면적의 크기에 비례한다. 이러한 경험식을 통해 구해진 전단마찰강도는 철근비가 큰 콘크리트 부재의 경우 실측값과 비교해서 매우 낮은 값을 나타낸다. 이 연구에서는 2축-응력장 이론을 이용하여 종방향 철근의 항복 이후 콘크리트 경사스트럿의 압축파쇄로 이어지는 일련의 극한 한계상태를 정의하고자 하였다. 2축 응력 상태의 콘크리트 최대 압축강도의 변화를 고려하기 위하여 수정압축장이론, 연화트러스모델의 구성방정식을 사용한 각각의 경우에 대하여 전단마찰 강도를 평가하였다. 타당성 검증을 위하여 과거 연구자들에 의해 수행된 직접 전단강도 실험값들과 2축-응력장 이론을 이용하여 구한 값들을 현행 구조설계기준의 전단마찰식과 함께 비교하였으며, 보통강도 콘크리트로 제작된 비균열 직접 전단 시험체의 경우 산정값과 실측치가 대체적으로 일치함을 확인하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제75권6호
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• pp.675-684
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• 2020

An innovative retrofit method using pre-stressed steel strips and externally-bonded steel plates was presented in this paper. With the aim of exploring the seismic performance of the retrofitted RC interior joints, four 1/2-scale retrofitted joint specimens together with one control specimen were designed and subjected to constant axial compression and cyclic loading, with the main test parameters being the volume of steel strips and the existence of externally-bonded steel plates. The damage mechanism, force-displacement hysteretic response, force-displacement envelop curve, energy dissipation and displacement ductility ratio were analyzed to investigate the cyclic behavior of the retrofitted joints. The test results indicated that all the test specimens suffered a typical shear failure at the joint core, and the application of externally-bonded steel plates and that of pre-stressed steel strips could effectively increase the lateral capacity and deformability of the deficient RC interior joints, respectively. The best cyclic behavior could be found in the deficient RC interior joint retrofitted using both externally-bonded steel plates and pre-stressed steel strips due to the increased lateral capacity, displacement ductility and energy dissipation. Finally, based on the test results and the softened strut and tie model, a theoretical model for determining the shear capacity of the retrofitted specimens was proposed and validated.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.135-144
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• 2007

최근에 노후화된 콘크리트 구조물의 보수 보강 방법으로 FRP를 이용한 보강이 효과적인 것으로 알려지고 있다. 본 연구의 목적은 FRP로 보강된 콘크리트 실린더의 거동을 실험적으로 조사하고자 하는 것이다. 실험 변수로는 콘크리트의 압축강도, FRP재료의 종류 및 구속비이다. 본 연구에서 아라미드, 탄소 및 유리섬유로 보강된 콘크리트의 성능을 압축강도 실험을 통한 연구 결과를 보이고 있다. 이를 위해 축방향 하중, 축방향 및 횡방향 변형률을 측정하였다. 본 연구를 통하여 콘크리트의 강도와 횡방향 변형률과 횡방향 구속응력의 비로 정의되는 구속비가 구속 콘크리트의 응력-변형률을 결정하는 주요 인자인 것으로 나타났다. FRP로 더 많은 보강을 한 실험체는 우수한 구속력으로 인한 강도의 증가를 야기하였다. 고강도 콘크리트의 경우 FRP에 의한 보강으로 구속력의 증가이 증가되더라도 실험체의 압축변형률이 감소하여 취성파괴의 경향을 보였다. 구속된 콘크리트의 파괴는 FRP 재료의 극한 변형률 보다 낮은 변형률에서 FRP의 파단으로 시작되어 콘크리트의 파괴에 도달하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.279-288
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• 2016

이 연구에서는 철근콘크리트(reinforced concrete, RC) 기둥의 휨 거동을 비교적 간단한 방법으로 평가하기 위해서 모멘트-곡률 관계를 단순화하였다. RC 기둥에서 주철근 배근을 이상화하고 힘의 평형조건 및 변형률 적합조건에 기반하여 초기 휨 균열 발생, 인장철근 항복 도달, 최대 내력 및 최대 내력 도달 후 최대 내력의 80% 시점에서의 내력과 중립축 깊이를 산정하였다. 기둥의 최대 내력 이후의 콘크리트 압축연단 변형률은 Kim et al의 구속된 콘크리트 응력-변형률 관계를 이용하여 산정하였다. 단순화된 모멘트-곡률 관계로부터 환산된 기둥의 횡하중-횡변위 관계는 다양한 변수하에서 수행한 기둥 실험결과와 잘 일치하였다. 고려된 각 단계에서의 모멘트와 중립축 깊이는 주철근 지수, 횡보강근 체적지수 및 축력 지수의 함수로 모델링하였다. 결국, 기둥의 곡률 연성은 콘크리트 압축강도 및 주철근과 횡보강근의 양과 함께 작용 축하중비에 중요한 영향을 받았다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권4호
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• pp.289-297
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• 2014

본 연구에서는 고강도강재(HSA800)의 단주 편심압축실험을 통해 휨-압축 부재의 강도를 평가하였다. 편심압축실험은 축력비에 따라 휨-압축의 조합력을 받는 부재의 P-M 상관관계를 알아보기 위해 HSA800강재의 각형강관과 H형강을 대상으로 실험을 수행하였으며, 가력 편심거리를 조정하여 다양한 P-M 조합에 대해 강도평가 실험을 수행하였다. 실험결과 실험최대 평균응력은 국부좌굴에 의한 최대내력이 결정된 실험체에 대해서는 판폭두께비가 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였다. 발현강도의 여유는 축력이 낮을수록 상대적으로 휨강도에 대해 큰 마진을 보이고 있었고, 실험체 모두 현행 설계기준의 P-M 상관관계를 안전측으로 충족하였다.