• Structural Engineering and Mechanics
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• 제74권5호
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• pp.657-670
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• 2020

Due to the high compressive and tensile strength of ultra-high performance concrete (UHPC), UHPC used in steel concrete composite structures provided thinner concrete layer compared to ordinary concrete. This leaded to the headed stud shear connectors embedded in UHPC had a low aspect ratio. In order to systematic investigate the effect of headed stud with low aspect ratio on the structural behaviors of steel UHPC composite structure s this paper firstly carried out a test program consisted of twelve push out specimens. The effects of stud height, aspect ratio and reinforcement bars in UHPC on the structural behaviors of headed studs were investigated. The push out test results shows that the increasing of stud height did not obviously influence the structural behaviors of headed studs and the aspect ratio of 2.16 was proved enough to take full advantage of the headed stud strength. Based on the test results, the equation considering the contribution of weld collar was modified to predict the shear strength of headed stud embedded in UHPC. The modified equation could accurately predict the shear strength of headed stud by comparing with the experimental results. On the basis of push out test results, bending tests consisted of three steel UHPC composite slabs were conducted to investigate the effect of shear connection degree on the structural behaviors of composite slabs. The bending test results revealed that the shear connection degree had a significantly influence on the failure modes and ultimate resistance of composite slabs and composite slab with connection degree of 96% in s hear span exhibited a ductile failure accompanied by the tensile yield of steel plate and crushing of UHPC. Finally, analytical model based on the failure mode of composite slabs was proposed to predict the ultimate resistance of steel UHPC composite slabs with different shear connection degrees at the interface.

• Smart Structures and Systems
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• 제26권2호
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• pp.147-156
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• 2020

This numerical study demonstrates the porosity conditions and the intensity of the interactions with the aggressive agents. It is established that the density as well as the elastic modulus are correlated to ultrasonic velocity The following investigation assessed the effects of cement grade and porosity on tensile strength, flexural and compressive of Ultra High Performance Concrete (UHPC) as a numerical model in PLAXIS 2d Software. Initially, the existing strength-porosity equations were investigated. Furthermore, comparisons of the proposed equations with the existing models suggested the high accuracy of the proposed equations in predicting, cement grade concrete strength. The outcome obtained showed a ductile failure when un-corroded reinforced concrete demonstrates several bending-induced cracks transfer to the steel reinforcement. Moreover, the outcome also showed a brittle failure when wider but fewer transverse cracks occurred under bending loads. Sustained loading as well as initial pre-cracked condition during the corrosion development have shown to have significant impact on the corrosion behavior of concrete properties. Moreover, greater porosity was generally associated with lower compressive, flexural, and tensile strength. Higher cement grade, on the other hand, resulted in lower reduction in concrete strength. This finding highlighted the critical role of cement strength grade in determining the mechanical properties of concrete.

• Smart Structures and Systems
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• 제17권1호
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• pp.91-105
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• 2016

One of the most commonly used techniques to strengthen steel reinforced concrete structures is the application of externally bonded patches in the form of carbon fiber reinforced polymers (CFRP) or recently, textile reinforced cements (TRC). These external patches undertake the tensile stress of bending constraining concrete cracking. Development of full-field inspection methodologies for fracture monitoring are important since the reinforcing layers are not transparent, hindering visual observation of the material condition underneath. In the present study acoustic emission (AE) and digital image correlation (DIC) are applied during four-point bending tests of large beams to follow the damage accumulation. AE helps to determine the onset of fracture as well as the different damage mechanisms through the registered shifts in AE rate, location of active sources and change in waveform parameters. The effect of wave propagation distance, which in large components and in-situ can well mask the original information as emitted by the fracture incidents is also discussed. Simultaneously, crucial information is supplied by DIC concerning the moments of stress release of the patches due to debonding, benchmarking the trends monitored by AE. From the point of view of mechanics, conclusions on the reinforcing contribution of the different repair methodologies are also drawn.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제23권6호
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• pp.118-124
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• 2009

본 연구에서는 콘크리트전주가 수직 및 80[$^{\circ}$] 경사 건주된 경우에 대한 강도시험을 통하여 보통지선이 없는 수평 지선의 시설 가능범위를 파악하기 위한 콘크리트전주의 강도특성시험을 수행하였다. 수직으로 건주된 전주에 대한 1주기 강도시험 결과 일반용, 중하중용, 고강도용 콘크리트전주의 안전율은 각기 2.8, 2.5, 2.1로서 모든 전주가 안전율 2.0이상은 확보하는 것으로 나타났다. 그러나 수직으로 건주된 전주 상부의 휨 정도가 2[$^{\circ}$] 이상일 때 전주에 균열이 발생하며, 이 때에 작용하는 하중은 천주의 설계하중과 유사한 값을 나타내었다. 따라서 현장에 시설된 전주가 견고한 지반에 2[$^{\circ}$]이상 휘어져 있는 전주라면 설계하중에 근접한 하중이 상시 작용하고 있는 상태이기 때문에 지선 및 지주 등을 시설하여 보강이 반드시 필요함을 알았다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.921-926
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• 2015

엠보싱된 알루미늄 판재는 표면적이 증가하여 방열효과가 뛰어나고 가공경화에 의해 굽힘강성이 증가하여 자동차 열차단기에 널리 사용된다. 하지만 판재의 특성상 주름발생률이 높아 프레스 성형에 많은 제약이 따른다. 본 연구에서는 3차원 구조 알루미늄 판재의 프레스 성형성 평가를 위한 기초연구로 3차원 구조 엠보싱 콘 형상 판재의 기계적특성을 평가하고 굽힘실험을 통해 프레스 가공 후 발생하는 스프링백을 정량적으로 평가하였다. 엠보싱 판재는 패턴의 방향에 따라 인장특성이 상이하다. 특히 평행 엠보싱 시편의 경우 항복응력이 감소하며 대각 엠보싱 시편의 경우 항복응력이 증가하게 되고 영률의 감소가 크게 나타난다. 그 결과 굽힘 성형가공 후에 스프링 백에 영향을 미친다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권12호
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• pp.31-40
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• 2010

본 연구에서는 수직 및 수평하중을 받는 말뚝기초의 두부구속조건(고정단, 힌지단)에 따른 3차원 수치해석을 수행하였다. 수평하중과 수직하중 작용 시 말뚝과 기초의 강결합(고정단)이 힌지결합에 비하여 말뚝두부에서 횡방향 강성 및 단면 발생모멘트(휨모멘트)가 크게 나타나고 전면기초(raft)에서 발생하는 전단력도 크게 나타남을 알 수 있었다. 따라서 말뚝의 두부구속조건이 말뚝기초 전체의 거동에 지대한 영향을 미치는 것을 알 수 있었으며, 힌지결합이 강결합과 비교하여 전면기초의 두께 및 말뚝의 철근 배근량을 감소시킬 수 있기 때문에 허용변위를 만족하는 선에서 경제적인 말뚝기초의 설계가 가능할 것으로 판단된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제45권1호
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• pp.133-145
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• 2022

Steel fiber composite bar (SFCB) is a novel type of reinforcement, which has good ductility and durability performance. Due to the unique pseudo strain hardening tensile behavior of SFCB, different flexural behavior is expected of SFCB reinforced concrete (SFCB-RC) beams from traditional steel bar reinforced concrete (S-RC) beams and FRP bar reinforced concrete (F-RC) beams. To investigate the flexural behavior of SFCB-RC beam, four points bending tests were carried out and different flexural behaviors between S/F/SFCB-RC beams were discussed. An flexural analytical model of SFCB-RC beams is proposed and proved by the current and existing experimental results. Based on the proposed model, the influence of the fiber volume ratio R of the SFCB on the flexural behavior of SFCB-RC beams is discussed. The results show that the proposed model is effective for all S/F/SFCB-RC flexural members. Fiber volume ratio R is a key parameter affecting the flexural behavior of SFCB-RC. By controlling the fiber volume ratio of SFCB reinforcements, the flexural behavior of the SFCB-RC flexural members such as bearing capacity, bending stiffness, ductility and repairability of SFCB-RC structures can be designed.

• Computers and Concrete
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• 제34권4호
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• pp.447-476
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• 2024

The current research proposes an innovative finite element model established within the context of higher-order beam theory to examine the bending and buckling behaviors of functionally graded carbon nanotube-reinforced composite (FG-CNTRC) beams resting on Winkler-Pasternak elastic foundations. This two-node beam element includes four degrees of freedom per node and achieves inter-element continuity with both C¹ and C⁰ continuities for kinematic variables. The isoparametric coordinate system is implemented to generate the elementary stiffness and geometric matrices as a way to enhance the existing model formulation. The weak variational equilibrium equations are derived from the principle of virtual work. The mechanical properties of FG-CNTRC beams are considered to vary gradually and smoothly over the beam thickness. The current investigation highlights the influence of porosity dispersions through the beam cross-section, which is frequently omitted in previous studies. For this reason, this analysis offers an enhanced comprehension of the mechanical behavior of FG-CNTRC beams under various boundary conditions. Through the comparison of the current results with those published previously, the proposed finite element model demonstrates a high rate of efficiency and accuracy. The estimated results not only refine the precision in the mechanical analysis of FG-CNTRC beams but also offer a comprehensive conceptual model for analyzing the performance of porous composite structures. Moreover, the current results are crucial in various sectors that depend on structural integrity in specific environments.

• Composites Research
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• 제33권5호
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• pp.296-301
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• 2020

적층복합재는 면내 방향의 물성은 우수하지만 두께 방향의 물성이 취약하여 굽힘, 비틀림하중이 가해질 때 층간 분리(Delamination) 현상이 쉽게 나타난다. 층간 분리 현상을 지연하는 복합재의 두께 방향 물성 보강법으로는 Z-pinning, Stitching, Tufting 등이 있으며, 대표적으로 Z-pinning과 Stitching 공법을 많이 사용한다. Z-pinning 공법은 prepreg의 두께 방향으로 금속 핀이나 카본 핀을 적용하여 보강하는 공법이고, Stitching 공법은 프리폼에 상부 및 하부 섬유를 교차시켜 두께방향으로 기계적 강도를 향상시키는 방법이다. 본 논문에서는 Z-pinning과 Stitching 공법의 단점을 보완 및 개선한 I-fiber stitching 공법을 제안하였으며, 본 공법이 적용된 복합재 Single-lap joint의 정적 강도를 평가하였다. Single-lap joint 시편은 오토클레이브 진공백 공정을 사용하여 동시경화법으로 제작하였다. 복합재 시편 두께는 고정하였으며, Stitching 패턴(5×5, 7×7)과 삽입 각도(0°, 45°)를 변화시켜가며 총 5 종류의 시편을 제작하였다. 시험 결과, I-fiber stitching 공법을 적용한 시편의 파손하중은 보강하지 않은 시편의 파손하중 대비 최대 143% 증가하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권3호통권32호
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• pp.363-375
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• 1997

절취된 세로보를 갖는 강철도교량의 바닥판에서의 피로거동 및 손상시 보수 보강의 효과를 연구하기 위해 8개 대형시험체에 대한 모형시험을 수행하였다. 실교량을 대상으로 실동응력을 측정하여 기본 응력범위 빈도히스토그램을 작성하고 이에 의한 변동응력의 등가응력범위를 산출하였다. 이 등가응력범위를 기준으로 피로시험의 응력변동범위의 크기를 조정하면서 정적 및 피로시험을 보강전과 보수 보강후로 구분하여 실시하였다. 정적시험에 의하면 재하하중의 크기가 등가실동응력 수준인 시험체의 경우에서 이미 허용응력과 비슷한 응력을 나타내므로서 피로균열의 발생조건을 충족하고 있었다. 손상된 시험체에 대해 다양한 보수 및 보강을 실시하여, 각각의 결과를 비교검토하였다. 그 결과 보수효과는 stop hole을 천공하고 고장력볼트를 체결한 경우에 피로균열성장의 지체효과가 뚜렷하게 나타났다. 한편 보강효과는 휨의 지배를 받는 세로보의 경우 인장측 플랜지의 보강이 효과적이며, 복부의 보강은 보강방법으로 적절하지 않음을 알 수 있었다. 또한 직각절취된 세로보의 피로설계등급은 우리나라 시방서 피로설계규정의 E등급에 해당한다는 것을 확인할 수 있었다.