• Structural Engineering and Mechanics
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• 제83권5호
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• pp.671-680
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• 2022

The shear capacity of beams is an essential parameter in designing beams carrying shear loads. Precise estimation of the ultimate shear capacity typically requires comprehensive calculation methods. For steel fiber reinforced concrete (SFRC) beams, traditional design methods may not accurately predict the interaction between different parameters affecting ultimate shear capacity. In this study, artificial neural network (ANN) modeling was utilized to predict the ultimate shear capacity of SFRC beams using ten input parameters. The results demonstrated that the ANN with 30 neurons had the best performance based on the values of root mean square error (RMSE) and coefficient of determination (R²) compared to other ANN models with different neurons. Analysis of the ANN model has shown that the clear shear span to depth ratio significantly affects the predicted ultimate shear capacity, followed by the reinforcement steel tensile strength and steel fiber tensile strength. Moreover, a Genetic Algorithm (GA) was used to optimize the ANN model's input parameters, resulting in the least cost for the SFRC beams. Results have shown that SFRC beams' cost increased with the clear span to depth ratio. Increasing the clear span to depth ratio has increased the depth, height, steel, and fiber ratio needed to support the SFRC beams against shear failures. This study approach is considered among the earliest in the field of SFRC.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.2406-2413
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• 2014

깊은 보는 지간-높이 비가 중요한 파라미터이다. 깊은 보를 설계할 때, ACI 318-02 이후 버전에서는 응력의 비선형 분포로 인해서 고전적인 설계 방법이 아니라 스트럿-타이 모델을 부록에 수록하여, 이 방법으로 설계하도록 하고 있다. 본 연구에서는 ACI 고전적인 설계방법과 스트럿-타이 모델을 비교, 분석하였다. 파라미터 연구로 지간-높이 비를 변화시켰으며, 총 68개의 샘플을 분석하였다. 결과로 고전적인 설계 방법과 스트럿-타이 모델은 빔의 지간-높이 비에 따라서 각각 장단점이 있으며, 본 논문에 깊은 보를 설계할 때의 팁이 제시되어 있다.

• Computers and Concrete
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• 제27권5호
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• pp.473-487
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• 2021

The review of the literature and design guidelines indicates a lack of design codes governing the shear strength of reinforced concrete (RC) beams strengthened with ultrahigh-performance fiber-reinforced concrete (UHPFRC). This study uses the results of a 3D finite element model constructed previously by the authors and verified against an experimental programme to gain a clear understanding of the shear strength of RC beams strengthened with UHPFRC by using different schemes. Experimental results found in the literature along with the numerical results for shear capacities of normal-strength RC and UHPFRC beams without stirrups are compared with available code design guidelines and empirical models found in the literature. The results show variance between the empirical models and the experimental results. Accordingly, proposed equations derived based on empirical models found in the literature were set to estimate the shear capacity of normal-strength RC beams without stirrups. In addition, the term 'shear span-to-depth ratio' is not considered in the equations for design guidelines found in the literature regarding the shear capacity of UHPFRC beams without stirrups. Consequently, a formula estimating the shear strength of UHPFRC and RC beams strengthened with UHPFRC plates and considering the effect of shear span-to-depth ratio is proposed and validated against an experimental programme previously conducted by the authors.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2001년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.903-906
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• 2001

The objective of this experimental study was to understand the effect of horizontal shear bar on the shear behavior of R.C. deep beams. Therefore, in the test program, the horizontal shear bar ratio($\rho_{sh}$) and shear span-to-overall depth ratio(a/h) are considered as two main variables. Test results indicate that for deep beams with a/h equal to 1.0, horizontal shear bar is less efficient in restricting the diagonal crack width development and enhancing the ultimate shear strength. So, it can be concluded that shear resistance of horizontal shear bar is related to a/h rather than clear span-to-effective depth ratio($l_{n}$/d) recommended in ACI code.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.199-208
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• 2010

FRP bar를 철근 대체제로 활용하기 위해서는 설계 기준의 확립이 시급하나 국내에서는 이 소재에 대한 기초 연구가 부족한 상황이다. 그러므로 2차에 걸쳐 전단보강이 없는 18개의 FRP RC와 4개의 기존 RC 실험체의 거동을 관찰하였다. 1차 실험은 휨 파괴 거동과 사용성 항목의 계측 자료 수집을 목적으로 시작되었다. 휨파괴를 유도하기 위하여 전단배근을 강화하는 대신 그로 인한 거동의 불확실성을 배제하기 위하여 전단지간비만을 조정하여 휨파괴를 유도하고, 전단배근을 사용하지 않기로 하였다. 실험 결과 거의 모든 실험체는 전단파괴 되었으며 실험계획에 적용한 ACI 440.1R과 CSA S806의 전단 강도식이 실제와 큰 편차가 있음을 확인하였다. 1차 실험의 결과를 근거로 2차 실험에서는 전단파괴거동을 집중적으로 관찰하였다. 표준 실험체의 제원은 길이 3,300 mm폭 ${\times}$ 800 mm ${\times}$ 유효깊이 200 mm, 순지간 2,800 mm, 전단지간 1,200 mm로 전단지간비는 6.0이며, 단순지지 조건으로 4점 재하실험을 수행하였다. 검토 변수에는 콘크리트 압축강도, 보강근의 종류 및 탄성계수, 전단지간비, 유효보강비, 다발 배근의 영향, 피복두께의 영향이 포함된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.21-29
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• 2014

본 연구에서는 GFRP 이형 보강근으로 휨보강된 보의 거동, 파괴유형과 강도를 평가하였다. 4개의 보 실험체들을 제작하여 실험을 수행하였다. 4점 하중재하 조건으로 단순지지된 GFRP로 보강 콘크리트 실험체의 거동과 하중-처짐을 관찰하였다. 전단배근으로 인한 거동의 불확실성을 배제하기 위하여 스터럽을 배근하지 않고 실험체를 제작하였다. 실험 변수는 전단지간비와 유효보강비이다. 실험체의 길이는 3,300 또는 $1,950mm{\times}200mm{\times}240mm$이고 순지간 2,900 또는 1,000mm이다. 전단지간비는 6.5와 2.5이며, GFRP 유효 보강근비는 $1.126{\rho}_{fb}$, $2.250{\rho}_{fb}$, $3.375{\rho}_{fb}$와 $0.634{\rho}_{fb}$이다. 실험 결과 모든 실험체는 전단파괴 되었으며 실험계획에 적용한 ACI 440.1R, CSA S806와 ISIS의 전단 강도식이 실제와 편차가 있음을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.93-100
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• 2017

이 연구에서는 시공성이 단순한 연성형 절점을 갖는 HSRC 하이브리드 보 시스템의 콘크리트 보 영역에서의 일축 전단 및 연결절점 영역에서의 전단마찰 거동을 평가하였다. 일축 전단의 실험은 내민보 시스템으로써 파괴경간의 전단경간비는 1.6이다. 연결절점 영역에서의 전단마찰 거동을 평가하기 위한 실험은 상부 2점 집중하중으로써 순 전단경간비는 0.1이다. 실험 결과, 연결절점에서 배근된 장부철근이 HSRC 보의 균열 진전에 미치는 영향은 미미하였지만, 부재의 전단내력은 약 25% 향상시켰다. HSRC 보의 일축 전단 및 전단마찰 내력은 장부철근의 유무와 상관없이 ACI 318-14 및 EC2 설계식을 이용하여 안전 측에서 평가될 수 있었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제67권4호
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• pp.347-358
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• 2018

The main aim of this research was to investigate the shear strength of non-prismatic steel fiber reinforced concrete beams under monotonic loading considering different parameters. Experimental program included tests on fifteen non-prismatic reinforced concrete beams divided into three groups. For the first and the second groups, different parameters were taken into consideration which are: steel fibers content, shear span to minimum depth ratio ($a/d_{min}$) and tapering angle (${\alpha}$). The third group was designed mainly to optimize the geometry of the non-prismatic concrete beams with the same concrete volume while the steel fiber ratio and the shear span were left constant in this group. The presence of steel fibers in concrete led to an increase in the load-carrying capacity in a range of 10.25%-103%. Also, the energy absorption capacity was increased due to the addition of steel fibers in a range of 18.17%-993.18% and the failure mode was changed from brittle to ductile. Tapering angle had a clear effect on the shear strength of test specimens. The increase in tapering angle from ($7^{\circ}$) to ($12^{\circ}$) caused an increase in the ultimate shear capacity for the test specimens. The maximum increase in ultimate load was 45.49%. The addition of steel fibers had a significant impact on the post-cracking behavior of the test specimens. Empirical equation for shear strength prediction at cracking limit state was proposed. The predicted cracking shear strength was in good agreement with the experimental findings.