• Steel and Composite Structures
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• 제45권2호
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• pp.219-230
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• 2022

The aim of this paper is to study the mechanical behaviors of the cold-formed thin-walled steel and reinforced concrete sandwich composite slab (CTS&RC-SCS) under vertical loads and to develop the calculation methods of its flexural bearing capacity and section stiffness. Two CTS&RC-SCS specimens were designed and manufactured to carry out the static loading test, and meanwhile, the numerical simulation analyses based on finite element method were implemented. The comparison between experimental results and numerical analysis results shows that the CTS&RC-SCS has good flexural capacity and ductility, and the accuracy and rationality of the numerical simulation analysis are verified. Further, the variable parameter analysis results indicate that neither increasing the concrete strength grade nor increasing the thickness of C-sections can significantly improve the flexural capacity of CTS&RC-SCS. With the increase of the ratio of longitudinal bars and the thickness of the composite slab, the flexural capacity of CTS&RC-SCS will be significantly increased. On the basis of experimental research and numerical analysis above, the calculation formula of the flexural capacity of CTS&RC-SCS was deduced according to the plastic section design theory, and section stiffness calculation formula was proposed according to the theory of transformed section. In terms of the ultimate flexural capacity and mid-span deflection, the calculated values based on the formulas and the experimental values are in good agreement.

• Steel and Composite Structures
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• 제45권1호
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• pp.101-118
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• 2022

The seismic performance of the reinforced concrete (RC) special-shaped column to steel beam connections with steel jacket used in the RC column to steel beam fabricated frame structures was investigated in this study. The three full-scale specimens were subjected to cyclic loading. The failure mode, ultimate bearing capacity, shear strength capacity, stiffness degradation, energy dissipation capacity, and strain distribution of the specimens were studied by varying the steel jacket thickness parameters. Test results indicate that the RC special-shaped column to steel beam connection with steel jacket is reliable and has excellent seismic performance. The hysteresis curve is full and has excellent energy dissipation capacity. The thickness of the steel jacket is an important parameter affecting the seismic performance of the proposed connections, and the shear strength capacity, ductility, and initial stiffness of the specimens improve with the increase in the thickness of the steel jacket. The calculation formula for the shear strength capacity of RC special-shaped column to steel beam connections with steel jacket is proposed on the basis of the experimental results and numerical simulation analysis. The theoretical values of the formula are in good agreement with the experimental values.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제89권4호
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• pp.349-362
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• 2024

High-performance fiber-reinforced cement composites (HPFRCC) are new materials created and used to repair, strengthen, and improve the performance of different structural parts. When exposed to tensile tension, these materials show acceptable strain-hardening. All of the countries of the globe currently seem to have a need for these building materials. This study aims to create a low-carbon HPFRCC (high ductility) that is made from materials that are readily available locally which has the right mechanical qualities, especially an increase in tensile strain capacity and environmental compatibility. In order to do this, the effects of fiber volume percent (0%, 0.5%, 1%, and 2%), and determining the appropriate level, filler type (limestone powder and silica sand), cement type (ordinary Portland cement, and limestone calcined clay cement or LC3), matrix hardness, and fiber type (ordinary and oxygen plasma treated polypropylene fiber) were explored. Fibers were subjected to oxygen plasma treatment at several powers and periods (50 W and 200 W, 30, 120, and 300 seconds). The influence of the above listed factors on the samples' three-point bending and direct tensile strength test results has been examined. The results showed that replacing ordinary Portland cement (OPC) with limestone calcined clay cement (LC3) in mixtures reduces the compressive strength, and increases the tensile strain capacity of the samples. Furthermore, using oxygen plasma treatment method (power 200 W and time 300 seconds) enhances the bonding of fibers with the matrix surface; thus, the tensile strain capacity of samples increased on average up to 70%.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.13-22
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• 2015

본 연구에서는 콘크리트 내에 강섬유를 혼입하여 기둥자체의 인성력을 확대시키는 방안을 구조실험을 통해 분석하고자 한다. 내부 앵커형 용접조립 각형 기둥에 강섬유 보강 콘크리트를 충전하여 구조 거동을 고찰하였다. 강섬유 혼입량과 가력조건을 변수로 하여 총 10개의 단주를 제작하여 단조재하 실험을 수행하였다. 그 결과 휨 모멘트력이 발생될 때 강섬유 콘크리트는 특유의 성질인 균열 후 인장강도가 발현되어 내력 및 거동에 유리하게 작용되는 것으로 보인다. 미소 분량의 강섬유 혼입으로 축력과 휨내력이 향상 가능한 것은 매우 합리적인 단면설계가 가능하며 이를 적극적으로 설계에 반영될 필요가 있다.

• 한국해양공학회지
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• 제30권6호
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• pp.520-525
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• 2016

In this study, a mixture of polypropylene fibers and glass fibers were used to weave polypropylene/glass fiber-reinforced composite panels with characteristics such as highly elongated short fibers, high ductility, anti-fouling, and hydrophobicity as a result of a directional property. Mechanical and environmental tests were carried out with specimens fabricated with this composite panel, and its applicability to shipbuilding and ocean leisure industries was evaluated through a comparison with existing glass fiber-reinforced composite materials. The results of this experiment verified the excellence of the polypropylene/glass-mixed woven fiber-reinforced composite material compared to the existing glass fiber-reinforced composite material. However, the forming process needs to be changed to improve the weak interfacial bonding, and the properties of the composite material itself could be improved through mixed weaving with other fibers after development. Maximizing of the advantages of the polypropylene fibers and overcoming their shortcomings will improve their applicability to the shipbuilding, ocean leisure, and other industries, and increase the value of polypropylene fibers in the composite material market.

• 한국분말재료학회지
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• 제26권3호
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• pp.201-207
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• 2019

Tungsten heavy alloys (W-Ni-Fe) play an important role in various industries because of their excellent mechanical properties, such as the excellent hardness of tungsten, low thermal expansion, corrosion resistance of nickel, and ductility of iron. In tungsten heavy alloys, tungsten nanoparticles allow the relatively low-temperature molding of high-melting-point tungsten and can improve densification. In this study, to improve the densification of tungsten heavy alloy, nanoparticles are manufactured by ultrasonic milling of metal oxide. The physical properties of the metal oxide and the solvent viscosity are selected as the main parameters. When the density is low and the Mohs hardness is high, the particle size distribution is relatively high. When the density is high and the Mohs hardness is low, the particle size distribution is relatively low. Additionally, the average particle size tends to decrease with increasing viscosity. Metal oxides prepared by ultrasonic milling in high-viscosity solvent show an average particle size of less than 300 nm based on the dynamic light scattering and scanning electron microscopy analysis. The effects of the physical properties of the metal oxide and the solvent viscosity on the pulverization are analyzed experimentally.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.311-318
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• 2009

본 연구는 고축력과 반복횡력을 받는 초고강도 RC 띠철근 기둥의 실험적 연구를 수행하였다. 콘크리트 압축강도 100 MPa 초고강도 RC 띠철근 기둥의 횡보강근의 양을 제안하는 것이다. 철근콘크리트 구조물의 실제 보를 스터브로 이상화한 1/2개 층의 기둥 실험체를 계획하여 1/3 크기의 19개 실험체를 제작하였다. 주요 변수는 축력비, 횡보강근의 형상 및 체적비로 하였다. 실험 결과, 띠철근 기둥의 강도와 연성은 횡보강근의 형상과 체적비의 영향을 받는 것으로 나타났으나, 무엇보다 축력비에 가장 큰 영향을 받는 것으로 나타나 초고강도 콘크리트 기둥의 횡보강근량 설계를 위해서는 축력비에 따른 적절한 횡보강근의 형상으로 보다 합리적인 설계가 이루어져야 할 것으로 판단된다. 또한, 초고강도 철근콘크리트 기둥의 충분한 연성확보를 위하여 최소한의 변위연성능력 4이상을 확보할 수 있도록 설계식을 제안하였다. 따라서 이는 축력비와 함께 횡보강근의 형상, 간격 및 주근의 개수 등을 고려한 유효횡구속감소계수 (${\lambda}^c$)를 적용한 것이므로 횡보강근량 산정시 보다 합리적일 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.151-159
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• 2015

본 연구에서는 기존 철근콘크리트 구조물 보-기둥 접합부의 내진성능의 개선을 위해 보-기둥 접합부 영역을 FRP보강재 (탄소섬유시트, 아라미드섬유시트, 매입형 CFRP Rod)를 사용하여 보강한 후 내진성능을 평가하였다. 총 7개의 실험체를 제작하고 실험을 수행하여 내진성능을 평가하였으며, 본 연구의 실험결과를 근거로 다음과 같은 결론을 얻었다. 기존 철근콘크리트 보-기둥 접합부의 접합부 영역을 보강한 결과, 초기 재하시 접합부 영역의 균열억제 효과와 재하 전 과정을 통하여 보강재의 구속효과로 인하여 균열억제 효과가 커서 안정적인 파괴형태 및 내력향상 효과를 나타내었다. 매입형 CFRP Rod와 탄소섬유시트를 활용한 R/C 외부 보-기둥 접합부 실험체 LBCJ-CRUS는 표준실험체 LBCJ와 비교하여 변위연성 4, 7에서 각각 최대내력은 1.54배, 에너지소산능력은 2.36배 증가하였다. 그리고 실험체 LBCJ-CS, LBCJ-AF시리즈는 변위연성 7에서 표준실험체 LBCJ 보다 에너지소산능력이 각각 2.04~2.34, 1.63~3.02배 증가하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.511-520
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• 2011

최근 국내에서는 고분자 화합물인 폴리우레아를 이용하여 보강 성능의 향상을 위한 연질형 폴리우레아를 개발하여 구조물에 적용하였지만 보강 성능은 미비한 것으로 나타났다. 따라서, 이 연구에서는 폴리우레아를 구조물의 보강재로 사용하기 위하여 연질형 폴리우레아의 구성 요소를 변화시켜 경질형 폴리우레아를 개발하였다. 개발된 경질형 폴리우레아는 연질형 폴리우레아에 비해 경도와 인장강도가 향상된 성능을 나타내었다. 경질형 폴리우레아를 일반 구조물의 보강재로 사용하기 위하여 RC 슬래브 시험체를 제작하여 보강 성능을 평가하였으며, 현재 보강재로 사용되는 섬유 시트와 적층하여 보강한 후 성능을 평가하였다. 실험 결과 경질형 폴리우레아만으로 보강한 시험체가 무보강 시험체보다 우수한 강성 증진 효과와 연성 증진 효과를 나타내는 것으로 나타났다. 또한, 섬유 시트를 부착한 후 경질형 폴리우레아를 외부에 도포하여 보강한 시험체는 섬유 시트만으로 보강한 시험체보다 보강 성능이 매우 우수한 것으로 나타났다. 그러나 경질형 폴리우레아를 도포한 후 섬유 시트를 부착한 시험체는 경질형 폴리우레아의 변형을 강성이 높은 섬유 시트가 억제하여 하중이 가해지며 생기는 응력이 한곳에 집중되어 취성적인 파괴 거동을 보이는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.40-48
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• 2014

본 연구에서는 기존 철근콘크리트 건물의 보-기둥 접합부의 내진성능의 개선을 위해 보-기둥 접합부 영역을 FRP보강재(매입형 CFRP Rod, CFRP시트)를 사용하여 보강한 후 내진성능을 평가하였다. 총 6개의 실험체를 제작하고 실험을 수행하여 내진성능을 평가하였으며, 본 연구의 실험결과를 근거로 다음과 같은 결론을 얻었다. 기존 철근콘크리트 보-기둥 접합부의 접합부 영역을 보강한 결과, 초기 재하시 접합부 영역의 균열억제 효과와 재하 전 과정을 통하여 보강재의 구속효과로 인하여 균열억제 효과가 커서 안정적인 파괴형태 및 내력향상 효과를 나타내었다. 매입형 CFRP Rod와 CFRP시트를 활용한 RC 외부 보-기둥 접합부 실험체 RBCJ-SRC2는 표준실험체 RBCJ와 비교하여 변위연성4, 7에서 각각 최대 내력은 1.97배, 에너지소산능력은 2.08배 증가하였다. 또한, 실험체 RBCJ-SR시리즈와 비교하여 최대내력이 1.09~1.11배 증가하였다. 그리고 실험체 RBCJ-CS, RBCJ-SR시리즈, RBCJ-SRC2는 변위연성 5, 6에서 표준실험체 RBCJ 보다 에너지소산능력이 1.10~2.30배 증가하였다. 그리고 에너지소산능력은 변위연성 4에서 13.0~14.4% 증가하였다.