• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권6호
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• pp.411-422
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• 2017

본 연구에서는 콘크리트피복 원형충전강관 기둥을 적용한 합성구조 접합부의 거동특성과 내진성능을 평가하기 위하여, 기둥-플랜지 접합부에 대한 인장실험과 보-기둥 접합부에 대한 반복하중 실험을 수행하였다. 기둥-플랜지 인장실험은 피복콘크리트의 유무와 플랜지 폭, 인장철근 보강을 변수로 하여 5개의 실험체에 대하여 하중재하능력과 파괴모드를 분석하였다. 실험결과, 접합부에서의 플랜지 단부 폭을 200mm에서 350mm로 증가시킬 경우 연결부의 강도 및 강성이 각각 1.61배와 1.56배가 증가했고, 인장철근을 보강할 경우 추가적으로 강성과 강도가 각각 1.35배와 1.92배 증가했다. 접합부 반복하중 실험에서는 접합 상세를 변수로 3개의 외부접합부 실험체를 구성했다. 접합부 보강상세로는 인장철근 보강과 강관의 두께, 수직강판 보강을 고려하였다. 모든 접합부 실험체는 보에서 뚜렷한 휨항복이 발생하였으며 접합부의 손상은 제한적이었다. 특히, 강재보가 강관에 직접 용접되는 경우 보의 웨브를 통해서도 하중이 전달되기 때문에, 플랜지 인장실험 결과보다 보수적인 설계가 가능하며, 접합부 강관 두께를 증가시키거나 수직강판으로 보강한 경우에는 추가적으로 패널존의 전단내력이 증가하는 것으로 나타났다.

• Steel and Composite Structures
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• 제33권1호
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• pp.19-36
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• 2019

Cyclic behaviour of composite (steel-concrete) plate shear walls (CPSW) with variable column flexural stiffness is experimentally and numerically investigated. The investigation included design, fabrication and testing of three pairs of one-bay one-storey CPSW specimens. The reference specimen pair was designed in way that its column flexural stiffness corresponds to the value required by the design codes, while within the other two specimen pairs column flexural stiffness was reduced by 18% and 36%, respectively. Specimens were subjected to quasi-static cyclic tests. Obtained results indicate that column flexural stiffness reduction in CPSW does not have negative impact on the overall behaviour allowing for satisfactory performance for up to 4% storey drift ratio while also enabling inelastic buckling of the infill steel plate. Additionally, in comparison to similar steel plate shear wall (SPSW) specimens, column "pull-in" deformations are less pronounced within CPSW specimens. Therefore, the results indicate that prescribed minimal column flexural stiffness value used for CPSW might be conservative, and can additionally be reduced when compared to the prescribed value for SPSWs. Furthermore, finite element (FE) pushover simulations were conducted using shell and solid elements. Such FE models can adequately simulate cyclic behaviour of CPSW and as such could be further used for numerical parametric analyses. It is necessary to mention that the implemented pushover FE models were not able to adequately reproduce column "pull-in" deformation and that further development of FE simulations is required where cyclic loading of the shear walls needs to be simulated.

• Steel and Composite Structures
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• 제43권4호
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• pp.447-456
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• 2022

Recent experimental studies showed that deep steel I-shaped profiles classified as high ductility class sections in seismic design international codes exhibit low deformation capacity when subjected to cyclic loading. This paper presents an innovative retrofit solution to increase the rotation capacity of beams using bonded carbon fiber reinforced polymers (CFRP) patches validated with advanced finite element analysis. This investigation focuses on the flexural cyclic behaviour of I-shaped hot rolled steel deep section used as beams in moment-resisting frames (MRF) retrofitted with CFRP patches on the web. The main goal of this CFRP reinforcement is to increase the rotation capacity of the member without increasing the overstrength in order to avoid compromising the strong column-weak beam condition in MRF. A finite element model that simulates the cyclic plasticity behavior of the steel and the damage in the adhesive layer is developed. The damage is modelled using the cohesive zone modelling (CZM) technique that is able to capture the crack initiation and propagation. Details on the modelling techniques including the mesh sensitivity near the fracture zone are presented. The effectiveness of the retrofit solution depends strongly on the selection of the appropriate adhesive. Different adhesive types are investigated where the CZM parameters are calibrated from high fidelity fracture mechanics tests that are thoroughly validated in the literature. This includes a rigid adhesive commonly found in the construction industry and two tough adhesives used in the automotive industry. The results revealed that the CFRP patch can increase the rotation capacity of a steel member considerably when using tough adhesives.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5A호
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• pp.833-840
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• 2006

TMCP 강재를 적용한 기둥부재의 정확한 내진설계를 위해서는 반복하중 작용시 기둥부재에 발생하는 이력거동의 특성을 명확히 파악해야 한다. 이러한 이력거동을 정확히 예측하기 위해서는 반복하중 작용시 TMCP 강재의 역학적 특성 및 응력-변형률 관계를 구현할 수 있는 반복소성모델이 필요하다. 본 연구에서는 먼저 단조 및 반복하중실험에 기초하여 SM490 및 SM490-TMC 강재의 반복소성모델을 정식화하였으며 이를 3차원 탄소성 유한요소해석에 적용하였다. 수치해석을 통하여 SM490-TMC 강재를 적용한 원형과 H형 기둥부재의 이력거동의 특성을 파악하였다. 또한 해석결과를 SM490강재가 적용된 기둥부재의 해석결과와 비교하여 SM490-TMC 강재가 원형 및 H형 기둥부재의 이력거동에 미치는 영향을 명확히 하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권3호
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• pp.1071-1084
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• 2022

The present study aims to investigate the dynamic properties of a novel isolation system composed of separate rubber and wire isolators. The testing program comprised pure compressive, pure-shear, compressive-stress dependence, and shear-strain dependence tests that used full-scale test specimens according to ISO 22762-1. A total of 22 test specimens were fabricated and investigated. Among the tests, the pure compressive test was a destructive test that reached up to the failure stage, whereas the others were nondestructive tests before the failure stage. Similar to the pure-shear test, at each compressive-stress level in the compressive dependence test or at each shear-strain level in the shear-strain dependence test, the cyclic loading was conducted for three cycles. In the nondestructive tests, examination of the dynamic shear properties in the X-direction was independent of the Y-direction. The test results revealed that the increase in the shear strain increased the energy dissipation but decreased the damping ratio, whereas the increase in the compressive stress increased the damping ratio. In addition, a macro model was developed to simulate the load-displacement response of the isolation systems, and the prediction results were consistent with the experimental results.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제24권1호
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• pp.98-109
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• 1992

본 연구에서는 천호산석회암에 대한 피로파괴 거동을 조사하기 위해“일축압축 반복시험”을 수행하였고, 반복 하중하에서는 하중속도를 760kg/$\textrm{cm}^2$/sec로 적용하여 일정하게 유지시켰다. 또한 암종에 따른 피로거동을 규명하기 위해 Indiana 석회암과 성주사암에 대한 기존의 연구결과와 비교 검토하였다. 피로현상은 파괴에 이르는데 요하는 반복횟수(N)와 최대적용응력(S)과의 관계를 S-N 곡선으로 나타낸다. 암종에 따른 S-N곡선을 비교하기 위해 $10^4$반복횟수까지 식으로 나타내었고, 이 때의 천호산석회암과 성주사암시편의 상관계수(R)는 각각 0.886, 0.983 이다. 3가지 암석시편 모두가 응력 수준이 높을수록 피로수명이 짧은 점을 알 수 있었다 암종별 피로수명은 천호산석회암, Indiana 석회암과 성주사암의 경우에 있어서 각각 응력수준 81.5% 이상, 70% 이상 74.8% 이상에 해당한다고 볼 수 있다. $10^4$회 반복에서도 파괴되지 않은 시편들에 대해 정하중강도를 측정하여 원래의 정하중강도와 비교한 결과, 강도증가율은 천호산석회 암이 약 6.18%, Indiana 석회암의 경우는 10.96% 정도이다. 반복횟수에 따른 포아송비와 체적변형률의 변화를 조사하기 위해 천호산 석회암과 성주사암을 비교한 결과, 두 경우 모두 응력수준이 높을수록 급증하는 경향을 나타내며, 파괴직전부터 급격한 증가추세를 보였다 또한 각 응력수준에 저한 포아송비와 체적변형률에 있어서 1회 반복시와 파괴직전의 반복시를 비교 검토하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권12호
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• pp.53-64
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• 2012

본 논문에서는 주문진 표준사를 대상으로 개량된 반복삼축압축 시험장치를 이용하여 탄성계수와 감쇠비에 대한 변형특성을 분석하였다. 기존의 낮은 정밀도를 갖는 LVDT를 사용한 반복삼축시험기를 개량하여 정밀하고 넓은 영역의 동적변형특성을 얻기 위해서 전단변형률(${\gamma}$) $10^{-4}-10^{-1}%$ 범위의 측정을 제어하는 셀 외부 LDT와 내부의 시료에 LDT를 설치하여 사용하였다. 이러한 미소변형제어를 통하여 5가지의 재하속도 변화와 간극비를 구분하고 4가지의 구속응력 조건을 달리하여 반복삼축시험을 수행하였다. 시험결과를 바탕으로 전단탄성계수와 감쇠비를 여러 조건에 대하여 반복하중 및 변형률 크기의 영향을 비교하고 분석한 결과, 주문진 표준사의 기존(공진주 시험)의 동적변형특성 보다 넓은 구간에서 시험값들을 얻을 수 있었다. 또한, 공진주 시험에서 0.02% 이하의 미소변형률 구간에서 얻은 결과를 토대로 중간변형률 구간을 비선형 모델로 예측한 값들은 반복삼축시험으로 얻은 실험값들과 다른 변형특성을 나타내고 있음을 관찰할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권1호통권74호
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• pp.33-43
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• 2005

본 논문은 스틸스터드로 구성된 골조에 경량기포모르터를 타설 양생하여 제작한 경량합성벽체의 반복가력 전단실험에 의한 에너지 소산능력과 압축내력 실험을 통한 압축성능의 평가에 대한 연구이다. 경량기포모르터의 유무, 경량기포모르터의 비중(0.6, 0.8, 1.0, 1.2), 마감재(경량기포모르터, OSB, 석고보드) 및 브레이스의 유무, 벽체의 단위(1단위-$900mm{\times}2,400mm$, 2단위-$1,800mm{\times}2,400mm$)를 변수로 하여 실시하였던 경량합성벽체의 전단내력 평가 실험 가운데 반복 실험 결과를 동일 조건의 단조 실험과 비교하였다. 또한 기존 스틸하우스벽체와 경량합성벽체의 압축내력도 실험을 통해 조사하였다. 반복가력 실험결과, 단조가력 실험체의 거동과 약간의 차이를 보이고 있으며 이는 벽체에 채운 경량기포모르터의 비중에 따른 차이라고 생각된다. 압축내력 실험결과, 기존형 실험체에 비하여 경량기포모르터를 타설한 실험체의 최대내력은 2~2.5배, 초기강성은 2~3배 정도 증가하였다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.29-35
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• 2018

이 연구의 목적은 액상화를 유발시키는 진동하중의 특성을 분석하여 실지진하중 하에서의 지반 내 과잉간극수압의 거동을 잘 모사할 수 있는 표준 진동하중을 제안하고 그 타당성을 검토하는 것이다. 이를 위해 우선, 실내진동시험에서 사용해 오던 정현하중이 실제 지진 하에서의 발생하는 액상화 거동과 다소 차이가 있음을 사례연구와 실험연구를 통해 재고찰하였다. 또한, 실지진하중 하에서의 지반 내 과잉간극수압의 거동을 잘 모사할 수 있는 새로운 유형의 조합형 정현하중을 제안하고 이를 실내진동시험 및 진동대시험을 통해 타당성을 검토하였다. 진동대시험은 주문진 표준사를 이용하여 상대밀도 40%로 재성형하였으며 정현하중 및 조합형 정현하중 시험에서는 1 Hz의 진동재하주기로 통일하여 실험을 수행하였다. 이때, 정현하중시험에서는 0.3g로 최대하중을 재하하였으며 조합형 정현하중실험에서는 최대하중 0.03 g의 1차 정현하중과 0.3 g의 2차 정현하중을 재하하였다. 또한, 1차 정현하중의 재하시간은 5 초, 10 초 및 15 초로 변화시켜 시험을 수행하였다. 연구결과, 기존의 정현하중시험과 1차 정현하중을 5초간 재하한 조합형 정현하중시험에서는 과잉간극수압의 변화가 점진적으로 증가하는 경향을 나타낸 반면, 1차 정현하중을 10초와 15초로 재하한 경우에는 2차 정현하중이 재하되는 시점에서 과잉간극수압이 급격히 상승하는 경향을 나타냄으로 실지진하중 하에서의 유발되는 지반 내 과잉간극수압을 잘 모사하는 것으로 나타났다. 연구결과, 상대밀도가 40%인 모래지반에 대해서는 제안된 조합형 정현하중이 효과가 있을 것으로 판단되며 이때, 1차 정현하중의 재하시간은 10초를 초과하는 것이 적절하다고 판단된다.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제7권1호
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• pp.35-50
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• 2013

Rapid and effective repair methods are desired to enable quick reopening of damaged bridges after an earthquake occurs, especially for those bridges that are critical for emergency response and other essential functions. This paper presents results of tests conducted as a proof-of-concept in the effectiveness of a proposed method using externally bonded carbon fiber reinforced polymer (CFRP) composites to rapidly repair severely damaged RC columns with different damage conditions. The experimental work included five large-scale severely damaged square RC columns with the same geometry and material properties but with different damage conditions due to different loading combinations of bending, shear, and torsion in the previous tests. Over a three-day period, each column was repaired and retested under the same loading combination as the corresponding original column. Quickset repair mortar was used to replace the removed loose concrete. Without any treatment to damaged reinforcing bars, longitudinal and transverse CFRP sheets were externally bonded to the prepared surface to restore the column strength. Measured data were analyzed to investigate the performance of the repaired columns compared to the corresponding original column responses. It was concluded that the technique can be successful for severely damaged columns with damage to the concrete and transverse reinforcement. For severely damaged columns with damaged longitudinal reinforcement, the technique was found to be successful if the damaged longitudinal reinforcement is able to provide tensile resistance, or if the damage is located at a section where longitudinal CFRP strength can be developed.