본 논문에서는 DFRCC 보수모르타르와 탄소섬유시트를 사용하여 보수보강을 실시한 철근콘크리트보를 대상으로 동결융해시험을 실시하여 휨강도 및 동탄성계수를 측정하고 비교 평가한 실험적 연구결과를 제시하였다. 이를 위해 $100{\times}100{\times}400mm$ 크기의 각주형 보를 총 14개 제작하여 KS F 2456에 따른 동결융해시험과 휨강도 시험을 실시하였다. 인장 및 압축측에서 각각 3-D10의 철근을 배치하였으며, 보수보강은 보의 3면에 각각 실시하였다. 동결융해시험에서는 각각 100 Cycle 및 200 Cycle에서 상대동탄성계수를 산정하였다. 실험결과, 휨강도에서는 탄소섬유시트를 사용한 경우가 DFRCC 보수모르타르의 경우보다 약 15% 정도 크게 나타났으며, 동탄성계수 측면에서는 큰 차이를 보이지 않았다. 이는 공시체 크기에 비해 비교적 많은 철근량이 배근되어 간섭효과가 나타난 것으로 추정되어 추가적인 실험과 연구가 필요한 것으로 판단된다.
Glass fiber-reinforced polymer (GFRP) bars have been introduced as an effective alternative for the conventional steel reinforcement in concrete structures to mitigate the costly consequences of steel corrosion. However, despite the superior performance of these composite materials in terms of corrosion, the effect of replacing steel reinforcement with GFRP on the seismic performance of concrete structures is not fully covered yet. To address some of the key parameters in the seismic behavior of GFRP-reinforced concrete (RC) structures, two full-scale beam-column joints reinforced with GFRP bars and stirrups were constructed and tested under two phases of loading, each simulating a severe ground motion. The objective was to investigate the effect of damage due to earthquakes on the service and ultimate behavior of GFRP-RC moment-resisting frames. The main parameters under investigation were geometrical configuration (interior or exterior beam-column joint) and joint shear stress. The performance of the specimens was measured in terms of lateral load-drift response, energy dissipation, mode of failure and stress distribution. Moreover, the effect of concrete damage due to earthquake loading on the performance of beam-column joints under service loading was investigated and a modified damage index was proposed to quantify the magnitude of damage in GFRP-RC beam-column joints under dynamic loading. Test results indicated that the geometrical configuration significantly affects the level of concrete damage and energy dissipation. Moreover, the level of residual damage in GFRP-RC beam-column joints after undergoing lateral displacements was related to reinforcement ratio of the main beams.
최근 세계적으로 FRP 복합재료를 이용한 다양한 연구가 진행 중에 있다. 본 연구 과제중 가격 경쟁력을 위해 유리 섬유를 이용한 신개념의 FRP+콘크리트 합성 거더 모듈을 제안하고 장경간 교량에 적용될 수 있도록 하중 재하실험을 수행한 바 있다. 실험 결과 콘크리트 충진으로 인하여 성능이 현저하게 개선되는 것으로 평가되었다. 본 연구에서는 소형화된 모듈의 FRP+콘크리트 합성거더에 대하여 거동을 해석하고 실험결과와 비교, 분석하였다. 또한, 큰 단면을 위해 모듈화된 FRP 거더 4개를 연결하여 어떠한 거동을 보이는지 예측해 보았다. 해석을 위해 FRP 거더면끼리는 충분한 접촉강도를 가지고 있으므로 완전 부착으로 가정하였다. 그 결과 콘크리트가 충진되지 않은 FRP 거더는 처짐 허용량을 초과하였지만, 콘크리트가 충진된 FRP 거더는 상대적으로 적은 처짐량을 보여 주여 충진된 FRP거더를 실제 구조물에 사용되더라도 추가 보완 연구를 통해 처짐으로 인한 사용성의 문제를 해결 할 수 있을 것으로 사료된다.
Hou, Suxia;Wu, Shengbin;Luo, Jijun;Nasihatgozar, Mohsen;Behshad, Amir
Steel and Composite Structures
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제45권4호
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pp.555-562
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2022
Improving the mechanical properties of concrete in the construction industry in order to increase resistance to dynamic and static loads is one of the essential topics for researchers. In this work, vibration analysis of elastic nanocomposite beams reinforced by nanoparticles based on mathematical model is presented. For modelling of the strucuture, sinusoidal shear deformation beam theory (SSDBT) is utilized. Mori-anak model model is utilized for obtaining the effective properties of the strucuture including agglomeration influences. Utilizing the energy method and Hamilton's principal, the motion equations are calculated. The frequency of the elastic nanocomposite beam is obtanied by analytical method. The aim of this work is investigating the effects of nanoparticles volume percent and agglomeration, length and thickness of the beam on the frequency of the structure. The results show that the with enhancing the nanoparticles volume percent, the frequency is increased. In addition, the water absorption of the concrete is presented in this article.
반복하중을 지지하는 4개의 2/3 크리 접합부 실험을 통하여 콘크리트 기둥 및 강재 보로 구성된 골조에 대한 외부 모멘트 접합부의 이력거동을 조사하였다. 주요 실험 변수는 접합부에 배치된 후프근의 수, 콘크리트만의 전단강도 발현응ㄹ 유도한 접합부 상세, 강재 보 플랜지 상, 하부에 스터드 형태의 전단키를 사용한 상세 등이다. 실험 시 관측된 균열양상, 파괴형상 및 다양한 계측결과에 근거하여 접합부 상세에 따른 각 시험체의 거동이 자세히 기술되었으며, 항복 후 보유강도, 강성저하 정도 및 에너지 소산능력 등이 분석되었다. 실험결과에 의하면, 이들 중 패널 및 인접 기둥 영역에 각각 2개의 후프근을 갖는 시험체 (CF3) 가 가장 우수한 이력응답을 나타냈으며, 이러한 형태의 접합부 상헤는 우리나와 같은 약진 지역에 적합할 것으로 판단되었다.
현재 건축물의 높이가 높아지고 우리나라 가구 형태가 개인 주택에서 아파트로 변화함에 따라 타워크레인의 사용 횟수는 계속해서 증가하고 있다. 그러나 이처럼 증가하는 타워크레인 사용 횟수에 반해 우리나라 타워크레인 관련 정책은 매우 미비한 실정이다. 특히 타워크레인과 관련된 사고의 원인 중 가장 큰 비중을 차지하는 타워크레인 연식에 대한 기준은 그 설정 근거가 부족하다. 따라서 본 연구에서는 이와 같은 문제점에 주목하여 타워크레인의 보다 신뢰성 있는 타워크레인의 연식을 설정하는 연구를 진행한다. 이를 위해 본 연구에서는 기존 연구에서 사용했던 사례와 영국 타워크레인 기준을 바탕으로 사용 연식을 설정한다.
In this study, the seismic performance of the connections between L-shaped columns composed of concrete-filled steel tubes (L-CFST columns) and H-beams used in high-rise steel frame structures was investigated. Seven full-scale specimens were tested under quasi-static cyclic loading. The variables studied in the tests included the joint type, the axial compression ratio, the presence of concrete, the width-to-thickness ratio and the internal extension length of the side plates. The hysteretic response, strength degradation, stiffness degradation, ductility, plastic rotation capacity, energy dissipation capacity and the strain distribution were evaluated at different load cycles. The test results indicated that both the corner and exterior joint specimens failed due to local buckling and crack within the beam flange adjacent to the end of the side plates. However, the failure modes of the interior joint specimens primarily included local buckling and crack at the end plates and curved corners of the beam flange. A design method was proposed for the flexural capacity of the end plate connection in the interior joint. Good agreement was observed between the theoretical and test results of both the yield and ultimate flexural capacity of the end plate connection.
This study attempts to suggest bending reinforcement method by applying bending reinforcement to composite profile beam in which the concept of prefabrication is introduced. Profile use can be in place of framework and is effective in improvement of shear and bending strength and advantageous in long-term deflection. As a result of experiment, MPB-CB2 with improved module had higher strength and ductility than the previously published MPB-CB and MPB-LB. In case of bending reinforcement with deformed bar and built-up T-shape section based on MPB-CB2, the MPB-RB series reinforced with deformed bar were found to have higher initial stiffness, bending strength and ductility than the MPB-RT series. The less reinforcement effect of the MPB-RT series might be caused by poor concrete filling at the bottom of the built-up T-shape. In comparison between theoretical values and experimental values using minimum yield strength, the ratio between experimental value and theoretical value was shown to be 0.9 or higher except for MPB-RB16 and MPB-RT16 that have more reinforcement compared to the section, thus it is deemed that the reinforced modular composite profiled beam is highly applicable on the basis of minimum yield strength.
Due to high application of concrete structures in construction industry, however, the quality improvement is essential. One of the new ways for this purpose is adding the nanoparticles to the concrete. In this work, vibration analysis of concrete beams reinforced by graphene oxide (GO) nanoparticles based on mathematical model has been investigated. For the accuracy of the presented model, the experimental study is done for comparing the compressive strength. Since the nanoparticles can not be solved in water without any specific process, at the first, GO nanoparticles should be dispersed in water by using shaker, magnetic striker, ultrasonic devices and finally mechanical mixer. For modelling of the strucuture, sinusoidal shear deformation beam theory (SSDBT) is utilized. Mori-Tanak model model is utilized for obtaining the effective properties of the beam including agglomeration influences. Utilizing the energy method and Hamilton's principal, the motion equations are calculated. The frequency of the concrete beam is obtanied by analytical method. Three samples with 0.02% GO nanoparticles are built and its compressive strength is compared which shows a good accuracy with maximum 1.29% difference with mathematical model and other papers. The aim of this work from the theoretical study is investigating the effects of nanoparticles volume percentage and agglomeration, length and thickness of the beam on the frequency of the structure. The results show that the with enhancing the GO nanoparticles, the frequency is increased. For example, with enhancing the volume percent of GO nanoparticles from zero to 0.08%, the compressive strength is increased 48.91%. and 46.83%, respectively for two cases of with and without agglomeration.
Genetic Algorithm (GA) is a meta-heuristic algorithm which is capable of providing robust solutions for optimal design of structural components, particularly those one needs considering many design requirements. Hence, it has been successfully used by engineers in the typology optimization of structural members. As a novel approach, this study employs GA in order for conducting a case study with high constraints on the optimum mechanical properties of reinforced concrete (RC) beams under different load combinations. Accordingly, unified optimum sections through a computer program are adopted to solve the continuous beams problem. Genetic Algorithms proved in finding the optimum resolution smoothly and flawlessly particularly in case of handling many complicated constraints like a continuous beam subjected to different loads as moments shear - torsion regarding the curbs of design codes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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