다양한 열화 인자에 의해 저감된 콘크리트의 내구성은 구조물의 구조적 성능과 사용 수명에 부정적인 영향을 미치게 되며 콘크리트 연구 분야 중에서도 매우 중요하고 매력적인 주제라고 할 수 있다. 이러한 이유로 콘크리트의 내구성과 관련된 많은 연구들이 발표되었으나 물리-화학적 열화에 기인하는 콘크리트의 본질적인 물성 변화에 주된 초점이 맞춰져 왔으며, 콘크리트 내구성과 구조물의 구조적 성능 사이의 관계 정립은 아직 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 콘크리트의 강도 감소에 원인이 되는 칼슘 용출 열화를 적용하였으며, 열화 정도에 따른 구조적 거동을 평가하기 위하여 열화 손상을 입은 콘크리트 부재의 압축 및 휨 거동 실험을 수행하고 그 결과를 비선형 유한요소해석 결과와 비교 분석하였다. 연구 결과에 따르면 칼슘 용출 열화는 콘크리트의 압축 강도를 저하시키며, 열화가 진행됨에 따라 취성 거동에서 연성 거동으로 변화되는 경향을 나타냈다. 또한 열화에 의한 압축 영역의 손상 정도가 심화될수록 RC 부재의 내하력과 강성은 저하되었으며, 이러한 구조적 거동은 ABAQUS의 CDP 모델을 사용한 비선형 유한요소해석의 결과와도 비교적 잘 일치하였다.
This study is for estimating strength of mass concrete by finding out temperature and strength distribution of member inside through manufacture actual model in summer and winter.
Tensile behavior in concrete has been neglected until recently. However, the effect of tensile stresses in concrete must be considered where the member primarily carries tensile forces or when ultimate strength is affected by the cracking history. In this paper, a series of experiments were performed with a reinforced rectangular beams of 15 specimens in order to investigate the effect of tension stiffening into the nonlinear analysis and cracking behavior. The experimental results were analyzed in terms of load-deflection curves and strain fracture energy with respect to the main experimental variables such as types of specimen, strength of concrete and steel ration. The results from experiments and finite element analysis were compared in terms of load-deflection relationship and cracking pattern. The results are as follows ; The tension stffening effects of reinforced concrete beams were observedc up to yielding of members after cracking showing strain energy difference of 35 % at the beam of 0.57% steel ratio compared with that of beam ignoring the tension stiffening effect. The tension stiffening of concrete strength 400kgf/$\textrm{cm}^2$ and 600kgf/$\textrm{cm}^2$ increased by 8% and 13%, respectively, compared with that of concrete strength 200kgf/$\textrm{cm}^2$. The tension stiffening effects were greater at a ductile member rather than a brittle one. The load-deflection results of finite element analysis showed very similar results from experiment. The crack growth and pattern might be predicted from the nonlinear finite element analysis considering concrete stiffening.
Ju, Hyunjin;Han, Sun-Jin;Kim, Kang Su;Strauss, Alfred;Wu, Wei
Structural Engineering and Mechanics
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제75권3호
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pp.401-414
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2020
Unlike the existing truss models for shear and torsion analysis, in this study, the torsional capacities of reinforced concrete (RC) members were estimated by introducing multi-potential capacity criteria that considered the aggregate interlock, concrete crushing, and spalling of concrete cover. The smeared truss model based on the fixed-angle theory was utilized to obtain the torsional behavior of reinforced concrete member, and the multi-potential capacity criteria were then applied to draw the capacity of the member. In addition, to avoid any iterative calculation in the existing torsional behavior model, a simple strength model was suggested that considers key variables, such as the effective thickness of torsional member, principal stress angle, and strain effect that reduces the resistance of concrete due to large longitudinal tensile strain. The proposed multi-potential capacity concept and the simple strength model were verified by comparing with test results collected from the literature. The study found that the multi-potential capacity could estimate in a rational manner not only the torsional strength but also the failure mode of RC members subjected to torsional moment, by reflecting the reinforcing index in both transverse and longitudinal directions, as well as the sectional and material properties of RC members.
성능 기반 내진설계를 위해서는 지진후 건물의 사용성과 복원성에 대한 명확한 목표가 필요하다. 이를 위해서는 건물의 구성 재료의 검토가 필요하고, 특히, 부재에 잔류하는 변형을 지표로 사용하는 것은 유용하다. 프리스트레스트 콘크리트는 PC 강재의 원점지향적 성질 덕분에 많이 이용이 될 것으로 생각된다. 이 연구는 PSC 보부재의 잔류 변형을 연구하고 산정하는 것에 목표를 두고 있다. '등가 소성 힌지 길이법'을 바탕으로 위험단면에서의 곡률과 등가 소성 힌지 길이를 이용하여 부재의 변형각을 구하는 식을 유도한다. '분할 요소 해석법'을 통하여 PC강재와 콘크리트 사이의 부착-미끄러짐을 고려하면서 힘의 균형과 변형을 적합 조건을 만족하는 해석값을 도출했다. 잔류 변형률에 영향을 미치는 각종 요인들을 파라미터 스터디를 통하여 잔류 변형률 산정식에 필요한 각종 수치를 결정했다. 그중에서 잔류변형에 많은 영향을 미치는 피크시 등가 소성 힌지 길이, 잔류 변형시 등가 소성 힌지 길이 및 피크시부터 잔류 변형시에 발생하는 위험 단면 위치에서의 곡률 감소량에 대하여 중점적으로 검토를 실시했다. 이 연구 결과를 바탕으로 앞으로 활발한 연구가 진행되기를 기대한다.
FRP rebar와 콘크리트의 취성적인 재료특성때문에 FRP rebar를 사용한 콘크리트 휨 부재는 균형 보강비 이하의 저보강 설계시 극한상태에서 FRP rebar의 파단에 따른 급작스런 취성파괴가 발생한다. 따라서 일반철근콘크리트와 달리 균형보강비 이상으로 설계한다. 또한 부족한 연성을 보완하고 충분한 예비강도를 확보하기 위하여 철근콘크리트보다 안전한 휨 강도감소계수가 요구된다. ACI 440.1R-06에서는 FRP rebar의 사용한 콘크리트 휨 부재의 파괴형태에 따라 서로 다른 휨 강도감소계수를 제안하고 있으며, 또한 다양한 재료로 개발되어진 모든 FRP rebar에 동일한 휨 강도감소계수를 적용하고 있다. 이는 FRP rebar로 균형보강비 이상 보강된 콘크리트 휨부재의 휨 강성 증대효과를 고려하지 못하는 것이며, 다양한 FRP rebar 사용을 제한하는 것이라 할 수 있다. 따라서 다양한 FRP rebar의 종류와 보강비의 변화에 따라 다른 휨 강도감소계수를 적용하는 것이 바람직한 것으로 판단되며, 본 논문에서는 GFRP rebar로 보강된 콘크리트보의 휨 강도감소계수 보정식을 신뢰성해석을 통하여 제안하였다.
프리텐션 콘크리트 부재에서 강연선의 유효프리스트레스를 확보하기 위해서는 부재의 단부부터 특정 부착길이가 필요하며, 이를 전달길이라고 정의한다. 그러나, 강연선과 콘크리트 사이의 복잡한 부착 메커니즘으로 인해 결정론적인 방법으로 전달길이를 산정하는 기존 방법들은 많은 불확실성을 내포하고 있으며, 안전측의 해석결과를 제공하는 것에 초점이 맞추어져 있다. 따라서, 이 연구에서는 여러 영향인자들의 복잡한 메커니즘을 보다 효과적으로 고려하여 정확한 전달길이를 산정하기 위해 뉴로-퍼지 시스템의 방법 중 하나인 ANFIS를 도입하였다. 기존 연구로부터 총 253개의 실험체를 수집하여 ANFIS 알고리즘을 훈련시켰으며, 훈련된 ANFIS 알고리즘은 전달길이를 매우 정확히 예측하였다. 또한, ANFIS 전달길이 평가결과를 토대로, 변수분석과 차원해석을 수행하여 보다 간략화된 전달길이 산정식을 제안하였으며, 제안식은 ANFIS 해석결과와 거의 대등한 정확도를 보여주었다.
In this study, confinement stress of concrete compression members rehabilitated with C.F.L were analyzed from the test. Test parameters are spacing, thickness and ply of rehabilitation material. Displacement, failure load were measured during test. The failure mode and ultimate load were analyzed from these measured data. In this study, a model equation for calculation of the confining stress with C.F.L was proposed based on the test results investigated here. The proposed equation included the effects of spacing, thickness and ply of rehabilitation material.
Appropriate analysis models for concrete-filled steel tube (CFT) subjected to bending moment were determined to assess flexural behavior of CFT member. Applying this model, finite element analyses was performed and compared against experimental data considering the compressive strength of in-filling material and the composite action between tube shell and in-filling core. Analysis results showed that the FE model proposed in this study is feasible for the analytical investigation of the flexural behavior of CFT member according to loading conditions, effect of compressive strength of various core materials and other design parameters.
Structures tend to become high-rise, large and specialized due to the urban concentration. Technology related to the structure and construction is required to improve, for which the use of high strength concrete(HSC) with better material property, and composite member with the combined advantage of both concrete and steel for better performance, is suggested. Over a half of fires, which increase by over 10% every year recently, come from the architectural structure, causing a loss at national level. However, little study has been conducted on the member at high temperature despite the increase in the use of HSC composite members. In this study, the techniques of modeling for analysing by DIANA (Displacement Analyzer) the fire damaged HSC composite compressive members are researched. We can review the effect of change in the steel ratio, section size and the steel ratio on the residual strength of structural members by parameter analysis study.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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