• Computers and Concrete
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• 제5권2호
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• pp.135-154
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• 2008

This paper presents a nonlinear finite element analysis procedure for the seismic performance assessment of reinforced concrete bridge piers with unbonded reinforcing or prestressing bars. A computer program named RCAHEST (Reinforced Concrete Analysis in Higher Evaluation System Technology) is used to analyze reinforced concrete structures; this program was also used in our study. Tensile, compressive and shear models of cracked concrete and models of reinforcing and prestressing steel were used account for material nonlinearity of reinforced concrete. The smeared crack approach was incorporated. To represent the interaction between unbonded reinforcing or prestressing bar and concrete, an unbonded reinforcing or prestressing bar element based on the finite element method was developed in this study. The proposed numerical method for the seismic performance assessment of reinforced concrete bridge piers with unbonded reinforcing or prestressing bars is verified by comparison of its results with reliable experimental results.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.665-673
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• 2008

최근 장대 건설 구조물에 사용이 증가되고 있는 합성형 구조물에서 나타나고 있는 예기치 못한 일부 균열 현상의 구조적 원인을 분석하기 위하여, 강재복부의 수직보강재, stud 및 dowel bar의 유무, 전단철근의 간격과 콘크리트 강도 등을 실험변수로 하여 4점 재하 휨시험을 통해 강재와 철근콘크리트간의 구조적 합성거동 효과를 분석 하였다. 실험결과, 수직보강재는 강재의 국부좌굴 방지와 파괴시 강재와 콘크리트의 부착파괴를 방지하여 구조적 합성거동에 따른 단면내력(파괴하중)의 증진에 효과적인 것으로 나타났으나, 추가적으로 설치한 stud 및 dowel bar, 콘크리트의 강도와 전단철근량 등은 합성보의 휨거동에 큰 영향을 주지 않는 것으로 나타났다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 1991년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.41-48
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• 1991

In recent years, conskderable interest has developed in the fatigue strength of reinforced concrete members subjected to cyclic loading for the wide-spread adoption of ultimate strength design poecedures, the higher strength materials and the new recognition of the effect of repeated loading on structures such as bridges, concrete pavementes and offshore structures. In this study, a series of experiments is carried out to investigate the fatigue characteristics of deformed bars and underreinforced simply supported beams. The 69 reinforcing bar specimens with grade SD30 and designation of D16, D22, D25, and 24 beam specimens with D16 bars are prepared for this study. From these series of tests, it is found that I) a decrease of the bar deameter result in increased fatigue life, ii) the fatigue life of the bars embedded as main reinforcement within a concrete is more than that of bars in the air. iii) the fatigue strength at 2$\times$106 cycles of beams with steel ratio of 0.61% and 1.22% is 64.5% and 63.2% of the yielding strength, restectively. It is concluded that the low steel ratio has no significant effect on fatigue strength of underreinforced beams and the fatigue life of underreinforced concrete beams can be predicted conservatively by the fatigue life lf reinforcing bar.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제47권2호
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• pp.227-245
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• 2013

The term "constructability" in regard to cast-in-place concrete construction refers mainly to the ease of reinforcing steel placement. Bar congestion complicates steel placement, hinders concrete placement and as a result leads to improper consolidation of concrete around bars affecting the integrity of the structure. In this paper, a multi-objective approach, based on the non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA-II) is developed for optimal design of reinforced concrete cantilever retaining walls, considering minimization of the economic cost and reinforcing bar congestion as the objective functions. The structural model to be optimized involves 35 design variables, which define the geometry, the type of concrete grades, and the reinforcement used. The seismic response of the retaining walls is investigated using the well-known Mononobe-Okabe analysis method to define the dynamic lateral earth pressure. The results obtained from numerical application of the proposed framework demonstrate its capabilities in solving the present multi-objective optimization problem.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권3호
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• pp.110-118
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• 2008

FRP bar는 높은 인장강도와 경량의 재료로 철근부식문제를 해결할 수 있는 대안으로 대두되고 있다. 그러나 FRP와 콘크리트 모두 취성적인 재료로 철근콘크리트보다 낮은 연성을 갖게 되며, 갑작스러운 파괴를 유발할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 FRP 보강근을 사용한 휨부재의 압축측을 나선형 보강근으로 구속하여 거동을 개선하고자 하였으며, 구조실험을 통하여 파괴모드의 개선 및 연성증가를 확인할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.10-17
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• 2016

RC(Reinforced Concrete) 부재는 인장영역에서 보강재가 하중을 지지해야 하므로, 철근부식은 내구성 뿐 아니라 안전성에서도 매우 중요하다. 본 연구에서는 최근 개발된 FRP Hybrid Bar와 일반 철근을 매립한 RC 보부재를 제작하였으며, ICM(Impressed Current Method)를 적용하여 철근부식을 촉진시켰다. 기존의 이론식인 Faraday 법칙을 이용하여 부식량을 평가하였으며, 일반설계강도를 가진 콘크리트 보부재에 대하여 휨시험을 수행하였다. 일반 철근에서는 부식량이 4.9~7.8% 수준으로 평가되었으며 이에 따른 휨 저항능력은 -25.4~-50.8% 수준으로 감소하였다. FRP Hybrid Bar를 매립한 RC 보에서는 부식과 휨 저항 감소가 평가되지 않았는데, 이는 에폭시 도료로 코팅된 철근의 우수한 내부식성에 기인한다. 촉진 부식실험에서는 FRP Hybrid Bar의 우수한 내부식성 및 부착성능을 확인하였는데, 실용화를 위해서는 장기적인 침지를 통한 내구성 평가가 필요하다고 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.883-891
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• 2002

염해 환경에 노출된 철근 콘크리트 구조물의 내구수명 산정은 일반적으로 철근의 위치까지 염소이온이 확산하여 임계농도에 도달하는데 걸리는 시간으로 추정해 오고 있다. 염소이온의 확산해석 방법은 많은 연구들이 콘크리트만을 고려한 염소이온 확산해석을 수행하여 염소이온의 분포를 예측하곤 철근 깊이에서의 염소이온 농도가 임계농도에 도달하는 시간을 내구수명 예측에 사용하는 방법을 제시하고 있다. 콘크리트에서의 염소이온의 확산 해석에서 콘크리트 내의 철근을 고려하지 않은 염소이온 확산해석은 실제 철근의 염소이온 확산 계수가 거의 '0'인 점을 고려하면 실제 염소이온의 확산 거동을 제대로 반영하지 못한 것이다. 따라서, 본 연구는 철근의 영향을 고려한 염소이온 확산 해석을 통하여 철근이 염소이온 확산 거동에 미치는 영향을 규명하고 합리적인 철근 부식 시작 시간을 예측하고자 하였다. 이를 위하여 본 연구에서는, 또한 시멘트 성분과 배합 특성에 영향을 받는 염소이온의 구속효과를 고려하여 확산해석을 수행하였으며, 염소이온 확산 해석의 주요 변수는 실제 구조물에서 염소이온의 확산해석에 영향을 미칠 것으로 예상되는 철근의 직경, 철근 덮개 크기, 시멘트 종류 그리고 배합 등의 다양한 변수를 고려하였으며 철근을 고려하지 않은 경우와 비교 분석하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.21-30
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• 2011

콘크리트 포장의 다웰바는 교통하중을 줄눈 넘어 인접한 슬래브로 전달하는 하중전달장치이다. 현재 국내에서 사용되는 다웰바는 원형봉강으로 교통하중과 환경하중으로 인해 반복적으로 발생하는 전단응력과 휨응력에 대해 높은 내구성을 갖고 있다. 그러나, 강재 다웰바는 장기간 공용시 줄눈틈, 포장 하부 등으로 침투한 수분으로 인해 부식이 발생한다. 특히, 겨울철에 사용되는 제설용 염수와 접촉할 경우 부식은 급격히 진행된다. 다웰바에 부식이 발생하면 부피가 증가하여 줄눈의 거동을 방해하며 유효단면적의 감소로 하중전달효과가 떨어질 수 있다. 이와 함께 지속적인 원자재 가격의 상승으로 강재 다웰바의 가격 경쟁력이 크게 낮아지고 있다. 이러한 강재 다웰바의 문제점은 새로운 재료를 사용한 대체 다웰바의 개발로 이어지고 있다. 본 연구에서는 높은 인장강도, 높은 내부식성을 갖춘 FRP(fiber reinforced plastic)를 튜브 형태로 제작하고 그 속을 고강도 무수축 모르타르로 충진한 FRP 튜브 다웰바에 대한 역학적 두께 설계를 실시하였다. 역학적 두께 설계의 기준으로 다웰바와 콘크리트 면 사이에 발생하는 지압응력을 사용하였다. 지압응력의 산정을 위하여 다웰바에 전달되는 교통하중을 이론식과 유한요소해석을 통해 산출하고 실내시험을 통해 FRP 튜브 다웰바의 물성을 측정하였다. 그 결과, 직경 32mm, 40mm FRP 튜브 다웰바 모두 지압응력 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 국내 콘크리트 포장은 콘크리트 슬래브 하부에 강성이 큰 린 콘크리트층을 사용하기 때문에 다웰바에 전달되는 교통하중이 적고 이로 인해 지압응력도 낮아져 상대적으로 적은 직경의 FRP 튜브 다웰바의 사용이 가능한 것으로 판단된다.

• Computers and Concrete
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• 제19권6호
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• pp.631-639
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• 2017

This study experimentally investigated the flexural capacity of a concrete beam reinforced with a newly developed GFRP bar that overcomes the lower modulus of elasticity and bond strength compared to a steel bar. The GFRP bar was fabricated by thermosetting a braided pultrusion process to form the outer fiber ribs. The mechanical properties of the modulus of elasticity and bond strength were enhanced compared with those of commercial GFRP bars. In the four-point bending test results, all specimens failed according to the intended failure mode due to flexural design in compliance with ACI 440.1R-15. The effects of the reinforcement ratio and concrete compressive strength were investigated. Equations from the code were used to predict the deflection, and they overestimated the deflection compared with the experimental results. A modified model using two coefficients was developed to provide much better predictive ability, even when the effective moment of inertia was less than the theoretical $I_{cr}$. The deformability of the test beams satisfied the specified value of 4.0 in compliance with CSA S6-10. A modified effective moment of inertia with two correction factors was proposed and it could provide much better predictability in prediction even at the effective moment of inertia less than that of theoretical cracked moment of inertia.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제75권1호
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• pp.123-131
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• 2020

The bond performance of glass fibre reinforced polymer (GFRP) bars and that of steel bars embedded in Alkali Activated Cement (AAC) concrete are analysed and compared using pull-out specimens. The bond failure modes, the average bond strength and the free end bond stress-slip curves are used for comparison. Tepfers' concrete ring model is used to further analyse the splitting failure in ribbed steel bar and GFRP bar specimens. The angle the bond forces make with the bar axis was calculated and used for comparing bond behaviour of ribbed steel bar and GFRP bars in AAC concrete. The results showed that bond failure mode plays a significant role in the comparison of the average bond stress of the specimens at failure. In case of pull-out failure mode, specimens with ribbed steel bars showed a higher bond strength while specimens with GFRP bars showed a higher bond stress in case of splitting failure mode. Comparison of the bond stress-slip curves of ribbed steel bars and GFRP bars depicted that the constant bond stress region at the peak is much smaller in case of GFRP bars than ribbed steel bars indicating a basic bond mechanism difference in GFRP and ribbed steel bars.