• Computers and Concrete
• /
• 제32권2호
• /
• pp.173-184
• /
• 2023

In this study, mechanical, flexural post-cracking, and torsional behaviors of recycled steel fiber-reinforced concrete (RSFRC) incorporating steel fibers obtained from recycling of waste tires were investigated. Initially, three concrete mixes with different fiber contents (0, 40, and 80 kg/m³) were designed and tested in fresh and hardened states. Subsequently, the flexural post-cracking behaviors of RSFRCs were assessed by conducting three-point bending tests on notched beams. It was observed that recycled steel fibers improve the post-cracking flexural behavior in terms of energy absorption, ductility, and residual flexural strength. What's more, torsional behaviors of four RSFRC concrete beams with varying reinforcement configurations were investigated. The results indicated that RSFRCs exhibited an improved post-elastic torsional behaviors, both in terms of the torsional capacity and ductility of the beams. Additionally, numerical analyses were performed to capture the behaviors of RSFRCs in flexure and torsion. At first, inverse analyses were carried out on the results of the three-point bending tests to determine the tensile functions of RSFRC specimens. Additionally, the applicability of the obtained RSFRC tensile functions was verified by comparing the results of the conducted experiments to their numerical counterparts. Finally, it is noteworthy that, despite the scatter (i.e., non-uniqueness) in the aspect ratio of recycled steel fiber (as opposed to industrial steel fiber), their inclusion contributed to the improvement of post-cracking flexural and torsional capacities.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제45권3호
• /
• pp.455-466
• /
• 2022

Despite the considerable lateral stiffness and strength of the Concentrically Braced Frame (CBF), it suffers from low ductility and low seismic dissipating energy capacity. The buckling of the diagonal members of the CBF systems under cyclic loading ended up to the shortcoming against seismic loading. Comprehensive researches have been performing to achieve helpful approaches to prevent the buckling of the diagonal member. Among the recommended ideas, metallic damper revealed a better success than other ideas to enhance the behavior of CBFs. While metallic dampers improve the behavior of the CBF system, they increase constructional costs. Therefore, in this paper, a new steel damper with flexural mechanism is proposed, which is investigated experimentally and numerically. Also, a parametrical revision was carried out to evaluate the effect of thickness, slenderness ratio, angle of the main plate, and height of the main plates on the proposed damper. For the parametrical study, 45 finite element models were analyzed and considered. Experimental results, as well as the numerical results, indicated that the proposed damper enjoys a stable hysteresis loop without any degradation up to a high rotation equal to around 31% that is significantly considerable. Moreover, it showed a suitable performance in case of ductility and energy dissipating. Besides, the necessary formulas to design the damper, the required relations were proposed to design the elements outside the damper to ensure the damper acts as a ductile fuse.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제9권3호
• /
• pp.77-85
• /
• 2005

2001년 9월 11일 세계무역센터 붕괴 후. 그리고 지진발생시 빈번히 발생하는 건물의 화재피해 때문에 구조부재의 내화에 대한 사회적 관심이 증대되었다. 최근에는 전통적인 방법이 아니라 콘크리트의 내화성능과 철골의 구조적 특성을 복합한 내화성능이 향상된 합성구조에 대한 연구가 진행 중이다. 본 논문에서는 내화성능향상을 목적으로 개발된 부분적으로 철근콘크리트로 채워진 H형강-국부 콘크리트 합성 보의 상온에서의 휨 거동을 조사하기 위하여 몇 가지 합성상세를 갖는 실험체들의 휨실험을 실시하였다. 실험결과 $6\~8$의 변위 연성계수를 얻었다. 콘크리트와 철골의 일체화를 위한 합성상세간의 횡 거동 차이는 미미하였고, 극한 휨 강도에 가장 영향을 주는 것은 배근된 주철근 양임을 알 수 있었다. 따라서 중진 지역의 내진설계시 이 타입의 합성보를 사용하면 단일 H형강에 철근배근만 달리하여 상당부분의 층에서의 보의 춤을 동일하게 유지할 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제12권4호
• /
• pp.79-86
• /
• 2008

본 연구의 목적은 RC 전단벽의 구조성능 개선을 위한 보강방법을 연구하는 것이다. 이를 위하여 형상비가 2.2인 4개의 RC 전단벽 실험체를 제작하고 모르터로 단면을 증설하거나 강판 등으로 보강하는 방법으로 실험체의 휨성능을 향상시켰다. 보강이 완료된 실험체에 대하여 일정축력을 작용시킨 후 반복횡하중을 가력하여 구조성능을 평가하였다. 이때 작용시킨 횡력은 ACI에서 제시한 이력에 준하였다. 실험결과, 추가의 철근을 배치하고 단면을 증설한 경우에는 내력과 변형능력을 모두 증대시킬 수 있는 것으로 나타났으며 특히, 단면증설과 함께 단부에 U형태로 용접철망으로 횡구속한 실험체의 경우에는 강도와 연성의 측면에서 가장 효율적인 보강으로 확인되었다. 강판으로 보강하는 방법은 항복이후 부재의 급격한 내력저하를 방지하고 부재의 변형능력을 상승시키는데 매우 효과적인 것으로 나타났다.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제47권6호
• /
• pp.756-765
• /
• 2015

Background: Fibers have been used in cement mixture to improve its toughness, ductility, and tensile strength, and to enhance the cracking and deformation characteristics of concrete structural members. The addition of fibers into conventional reinforced concrete can enhance the structural and functional performances of safety-related concrete structures in nuclear power plants. Methods: The effects of steel and polyamide fibers on the shear resisting capacity of a prestressed concrete containment vessel (PCCV) were investigated in this study. For a comparative evaluation between the shear performances of structural walls constructed with conventional concrete, steel fiber reinforced concrete, and polyamide fiber reinforced concrete, cyclic tests for wall specimens were conducted and hysteretic models were derived. Results: The shear resisting capacity of a PCCV constructed with fiber reinforced concrete can be improved considerably. When steel fiber reinforced concrete contains hooked steel fibers in a volume fraction of 1.0%, the maximum lateral displacement of a PCCV can be improved by > 50%, in comparison with that of a conventional PCCV. When polyamide fiber reinforced concrete contains polyamide fibers in a volume fraction of 1.5%, the maximum lateral displacement of a PCCV can be enhanced by ~40%. In particular, the energy dissipation capacity in a fiber reinforced PCCV can be enhanced by > 200%. Conclusion: The addition of fibers into conventional concrete increases the ductility and energy dissipation of wall structures significantly. Fibers can be effectively used to improve the structural performance of a PCCV subjected to strong ground motions. Steel fibers are more effective in enhancing the shear performance of a PCCV than polyamide fibers.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘크리트학회 1999년도 학회창립 10주년 기념 1999년도 가을 학술발표회 논문집
• /
• pp.533-536
• /
• 1999

The primary purpose of this study is to investigate experimentally the effect of steel fiber reinforcement on the total energy dissipation capacity of R/C flexural members and to make a contribution to the construction of 40~60 story R/C high rise building by developing the new materials and reinforcing details which can improve the seismic performance of high-strength R/C beam-column joints. Experimental research was carried out on 4 type specimen under cyclic loading. Main variables are steel fiber reinforcement, intermediate reinforcements and yield strength of rebars. From the test results, steel fiber reinforcement can improve the ductility of R/C flexural members.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제13권6호
• /
• pp.87-98
• /
• 2009

지진작용에 의한 교각의 파괴유형을 관찰한 결과와 교각의 내진성능실험 결과로서, 소성힌지구역의 철근상세가 교각의 내진성능에 가장 큰 영향을 미친다는 것이 잘 알려져 있다. 소성힌지구역의 철근상세 중에서는 축방향철근의 겹침이음 여부가 횡방향철근의 상세보다 더 큰 영향을 준다. 소성힌지구역에 축방향철근이 겹침이음 되어 있는 경우에는 지진이 발생할 때 축방향철근에 미끌어짐(슬립)현상이 발생하여 연성능력을 발휘할 수 없으므로 충분한 내진성능을 발휘하기 어렵다. 그러나 내진설계기준이 도입되기 이전에 설계되어 시공된 교각의 상당수는 시공 상의 편의성으로 교각 하단에 축방향철근이 겹침이음된 상태로 시공되었다. 따라서 축방향철근이 겹침이음된 비내진 교각에 대한 내진성능 평가와 보강에 대한 연구가 많이 수행된 바 있다. 그러나 비내진 교각에 대한 연구는 원형 단면 기둥과 사각형 단면 기둥에 대한 것이 대부분으로, 벽식 교각의 내진성능과 보강방법에 대한 연구는 거의 수행된 바 없다. 본 논문에서는 축방향철근이 겹침이음된 벽식 교각의 거동특성을 실험적으로 파악하고 겹침이음부의 보강개념을 제안하였다. 축방향철근의 겹침이음과 띠철근의 간격을 변수로 한 벽식 교각의 약축 방향 준정적 실험 결과, 변위연성도의 평가에 사용되는 기존의 항복변위의 정의가 벽식 교각에는 부적절하다는 사실을 발견하였다. 따라서 벽식 교각에 대한 항복변위의 새로운 결정방법을 제안하였다. 또한 비내진 벽식 교각의 내진보강에 효과적인 방법으로 강판과 볼트를 이용한 보강방법을 제시하였고, 실험을 통하여 축방향철근의 슬립현상이 지체되고 연성능력이 향상됨을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제38권12호
• /
• pp.1421-1426
• /
• 2014

소듐냉각고속로(Sodium-cooled Fast Reactor, SFR)의 안전성 향상을 위해 고온 증기 Rankine 싸이클 대신 초임계 이산화탄소(Supercritical $CO_2$, $S-CO_2$) Brayton 싸이클을 전력변환 시스템에 사용하는 방안이 제시되고 있다. 이 경우, 중간 열교환기로는 확산 접합(Diffusion Bonding)에 의해 제작되는 미소채널형 열교환기인 PCHE(Printed Circuit Heat Exchanger)가 고려되고 있다. 따라서 본 연구에서는 PCHE 형 열교환기 후보재료인 다양한 오스테나이트계 합금의 확산접합 특성을 평가하였다. 후보재료별로 다양한 조건에서 확산접합부를 제작하고 상온에서 $650^{\circ}C$까지의 인장 특성을 평가하였다. 평가 결과 SS 316H와 SS 347H는 $550^{\circ}C$까지 모재와 유사한 특성을 보였지만 Fe-Ni-Cr 합금인 Incoloy 800HT는 모든 온도에서 인장특성이 감소하였다. 연신율 저하의 원인을 이해하기 위해 접합부 부근의 미세조직을 분석하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제73권2호
• /
• pp.143-152
• /
• 2020

Deep coupling beams are more prone to suffer brittle shear failure. The addition of steel fibers to seismic members such as coupling beams can improve their shear performance and ductility. Based on the test results of steel fiber reinforced concrete(SFRC) coupling beams with span-to-depth ratio between 1.5 and 2.5 under lateral reverse cyclic load, the shear mechanism were analyzed by using strut-and-tie model theory, and the effects of the span-to-depth ratio, compressive strength and volume fraction of steel fiber on shear strengths were also discussed. A simplified calculation method to predict the shear capacity of SFRC deep coupling beams was proposed. The results show that the shear force is mainly transmitted by a strut-and-tie mechanism composed of three types of inclined concrete struts, vertical reinforcement ties and nodes. The influence of span-to-depth ratio on shear capacity is mainly due to the change of inclination angle of main inclined struts. The increasing of concrete compressive strength or volume fraction of steel fiber can improve the shear capacity of SFRC deep coupling beams mainly by enhancing the bearing capacity of compressive struts or tensile strength of the vertical tie. The proposed calculation method is verified using experimental data, and comparative results show that the prediction values agree well with the test ones.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제9권1호통권30호
• /
• pp.121-128
• /
• 1997

It has been reported by the existing papers that the ultimate load capacity and energy absorption capacity of the CFST column are considerably higher than those resulting from a simple addition of the capacities of the concrete and the steel tube. It is normally believed that the confined effect for the infilled concrete due to the hoop tension of steel at the parameter of cross sections can remarkably improve the ductility and energy absorption capacities of the CFST columns. This paper provides the results of a study on the load-carrying capacities and energy absorption capacities of the CFST columns, a numerical analysis method, i. e. N-M interaction curves and Moment curvature relationships. The numerical approaches are verified by comparing with the existing test results and the circular and square steel tube sections are selected to clarify the amount of confinement effects to improve the ultimate deformable capacity(a ultimate strain value) of the infilled concrete. Then, an adequate value of the ultimate strain of the infilled concrete and an equation of the ultimate capacity of the CFST column are suggested.