• Computers and Concrete
• /
• 제29권2호
• /
• pp.81-92
• /
• 2022

The influence of normal stress perpendicular to the potential shear plane was always neglected in existing researches, which may lead to a serious deviation of the shear strength of concrete members in practice designs and numerical analyses. In this study, a series of experimental studies are carried out in this paper, which serves to investigate the shear behavior of concrete under compression shear loading. Based on the test results, a three-phase shear failure model for cohesive elements are developed, which is able to take into consideration the influence of normal stress on the shear strength of concrete. To identify the accuracy and applicability of the proposed model, numerical models of a double-noted concrete plate are developed and compared with experimental results. Results show that the proposed constitutive model is able to take into consideration the influence of normal stress on the shear strength of concrete materials, and is effective and accurate for describing the complex fracture of concrete, especially the failure modes under compression shear loadings.

• Advances in concrete construction
• /
• 제13권 2호
• /
• pp.199-213
• /
• 2022

Experimental and discrete element approaches were used to examine the effects of F shape non-persistent joints on the failure behaviour of concrete under uniaxial compressive test. concrete specimens with dimensions of 200 cm×200 cm×50 cm were provided. Within the specimen, F shape non-persistent joint consisting three joints were provided. The large joint length was 6 cm, and the length of two small joints were 2 cm. Vertical distance between two small joints change from 1.5 cm to 4.5 cm with increment of 1.5 cm. In constant joint lengths, the angle of large joint change from 0° to 90° with increments of 30°. Totally 12 different models were tested under compression test. The axial load rate on the model was 0.05 mm/min. Concurrent with experimental tests, numerical simulation (Particle flow code in two dimension) were performed on the models containing F shape non-persistent joint. Distance between small joints and joint angles were similar to experimental one. the results indicated that the failure process was mostly governed by both of the Distance between small joints and joint angles. The axial loading rate on the model was 0.05 mm/min. The compressive strengths of the samples were related to the fracture pattern and failure mechanism of the discontinuities. Furthermore, it was shown that the compressive behaviour of discontinuities is related to the number of the induced tensile cracks which are increased by increasing the joint angle. In the first, there were only a few acoustic emission (AE) hits in the initial stage of loading, and then AE hits rapidly grow before the applied stress reached its peak. Furthermore, a large number of AE hits accompanied every stress drop. Finally, the failure pattern and failure strength are similar in both approaches i.e., the experimental testing and the numerical simulation approaches.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제47권6호
• /
• pp.709-728
• /
• 2023

Experimental and analytical studies were conducted to clarify the influencing mechanisms of the longitudinal reinforcement on performance of axially loaded Reinforced Concrete-Filled Steel Tube (R-CFST) short columns. The longitudinal reinforcement ratio was set as parameter, and 10 R-CFST specimens with five different ratios and three Concrete-Filled Steel Tube (CFST) specimens for comparison were prepared and tested. Based on the test results, the failure modes, load transfer responses, peak load, stiffness, yield to strength ratio, ductility, fracture toughness, composite efficiency and stress state of steel tube were theoretically analyzed. To further examine, analytical investigations were then performed, material model for concrete core was proposed and verified against the test, and thereafter 36 model specimens with four different wall-thickness of steel tube, coupling with nine reinforcement ratios, were simulated. Finally, considering the experimental and analytical results, the prediction equations for ultimate load bearing capacity of R-CFSTs were modified from the equations of CFSTs given in codes, and a new equation which embeds the effect of reinforcement was proposed, and equations were validated against experimental data. The results indicate that longitudinal reinforcement significantly impacts the behavior of R-CFST as steel tube does; the proposed analytical model is effective and reasonable; proper ratios of longitudinal reinforcement enable the R-CFSTs obtain better balance between the performance and the construction cost, and the range for the proper ratios is recommended between 1.0% and 3.0%, regardless of wall-thickness of steel tube; the proposed equation is recommended for more accurate and stable prediction of the strength of R-CFSTs.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제27권2호
• /
• pp.1-7
• /
• 2023

기존 신축이음장치 교체 시간을 절감하고, 차선별 부분교체가 가능하도록 보수성을 개선한 신축이음장치 시스템(HRS)에 대하여 실물규모의 수직하중 피로시험과 윤하중 성능실험을 수행하여 내구성을 평가하였다. 수직하중 피로시험결과 레일형 신축이음장치의 최대응력은 170 Mpa이며, 이는 HRS 신축이음장치레일의 항복강도 355MPa의 약 47.8% 수준이다. 보수성을 개선한 HRS 신축이음장치의 수직하중 피로시험은 도로교설계기준에 따라 재하판의 크기와 하중을 설정하였고, 200만회 수직하중 피로시험과 윤하중 성능실험에 있어서 파괴거동을 나타내지 않았으며 그 내구성과 안전성을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권3D호
• /
• pp.445-451
• /
• 2006

본 연구는 노후 콘크리트 포장의 아스팔트 덧씌우기에서 발생하는 반사균열을 억제하기 위한 방안으로 노후 콘크리트와 아스팔트 표층 사이에 응력을 흡수할 수 있는 중간층 혼합물을 개발하기 위하여 수행되었다. 고탄성 응력흡수층은 휨 변형과 수평변형으로 인하여 발생하는 균열응력을 흡수 또는 분산 시킬 수 있는 탄성과 유연성, 균일성 및 불투수성이 요구된다. 본 연구로부터 국외제품을 모델로 국산 바인더를 개발 하였으며 이를 사용하여 제작된 혼합물 시편은 시방규격에 만족하였다. 기존 덧씌우기 공법과 비교한 시험으로부터 고탄성 응력흡수 중간층이 설치된 경우 설치되지 않은 경우에 비하여 전단파괴수명과 수평변위저항도는 약 4배가 증가되었으며 표층재료의 선정에 따라 전단파괴수명은 5배, 수평변위저항도는 9배가 증가되어 고탄성 응력흡수 중간층이 반사균열 억제에 우수한 것으로 본 연구에 나타났다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제30권3A호
• /
• pp.309-316
• /
• 2010

이 논문에서는 인장과 압축하중에 놓은 무근 콘크리트와 철근콘크리트 구조물의 거동을 모사하기 위해 비국소화 이방성 손상모델을 제안하였다. 손상변수로써 대칭형의 이차 텐서을 사용한 연속체 손상모델에 기초한다. 콘크리트와 같은 준-취성재료에 있어 손상양상은 인장부와 압축부에서 다른 양상을 나타낸다. 이러한 두 개의 손상영역은 전체 변형률 텐서의 주변형률 성분을 손상텐서 속도에 비례하는 손상진전 법칙을 이용하여 모델링하였다. 제안된 모델의 유효성을 검토하기 위해 nooru-mohamed에 의해 실시된 이중 노치가 있는 시험체와 철근콘크리트 휨 시험체를 대상으로 해석을 수행하였다. 해석결과, 비국소화 이방성 모델은 혼합모드 파괴에 대한 균열진전을 적절히 모사할 수 있었으며 철근콘크리트 휨 시험체의 구조적 파괴에 있어서도 높은 수준의 콘크리트 손상 및 철근의 항복까지를 해석할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제36권5호
• /
• pp.283-293
• /
• 2023

최근 국내에서 연간 지진 발생 횟수가 꾸준히 증가함에 따라 공공시설물에 대한 내진 보강의 필요성이 더욱 대두되고 있다. 이 연구에서는 사각 단면을 가진 철근콘크리트 기둥에서 강봉보강의 유무에 따른 내진 성능 개선 효과를 분석하기 위해 비선형 유한요소해석을 수행하였으며, 검증을 위해 구조실험결과와 비교하였다. 분석 결과, 이 연구에서 수행한 유한요소해석이 실제 강봉보강공법을 적용한 철근콘크리트 기둥의 구조 거동을 합리적으로 잘 묘사하는 것으로 나타났다. 또한, 해석 및 실험 모두 강봉보강공법 적용으로 인해 파괴모드가 취성파괴에서 연성파괴로 전환되었으며, 강도와 연성도 모두 증가하는 것으로 나타났다. 따라서, 강봉보강공법 적용을 통해 기존 철근콘크리트 기둥의 내진 성능을 효과적으로 증진시킬 수 있는 것으로 판단된다. 이 연구의 주요 결과는 향후 설계 방안 마련 등 관련 연구에 유용할 것으로 기대된다.

• Tribology and Lubricants
• /
• 제39권5호
• /
• pp.167-172
• /
• 2023

Titanium alloys are widely recognized among engineering materials owing to their impressive mechanical properties, including high strength-to-weight ratios, fracture toughness, resistance to fatigue, and corrosion resistance. Consequently, applications involving titanium alloys are more susceptible to damage from unforeseen events, such as scratches. Nevertheless, the impact of microscopic damage remains an area that requires further investigation. This study delves into the microscopic wear behavior of α-titanium crystal structures when subjected to linear scratch-induced damage conditions, utilizing molecular dynamics simulations as the primary methodology. The configuration of crystal lattice structures plays a crucial role in influencing material properties such as slip, which pertains to the movement of dislocations within the crystal structure. The molecular dynamics technique surpasses the constraints of observing microscopic phenomena over brief intervals, such as sub-nano- or pico-second intervals. First, we demonstrate the localized transformation of lattice structures at the end of initialization, indentation, and wear processes. In addition, we obtain the exerted force on a rigid sphere during scratching under linear movement. Furthermore, we investigate the effect of the relaxation period between indentation and scratch deformation. Finally, we conduct a comparison study of nanoindentation between crystal and amorphous Ti substrates. Thus, this study reveals the underlying physics of the microscopic transformation of the α-titanium crystal structure under wear-like accidental events.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제27권6호
• /
• pp.1-12
• /
• 2023

본 논문에서는 MCE를 적용한 콘크리트 댐 피어부의 동적소성해석을 통한 내진성능평가 수행 시 소성재료모델, 성능수준 평가 방법에 대한 현행 기준의 적용성을 검토하고 개선안을 제시하였다. 다양한 조건으로 동적소성해석을 수행하여 소성재료모델에 대한 적용성을 검토하였고, 그 결과 현행 댐 내진성능평가요령에서 제시하는 평균응력-평균변형률 기법은 최소철근비가 확보되지 않은 조건에서 동적탄성해석으로 예측한 결과보다 피어부의 응답을 과소평가하는 것으로 확인되었다. 따라서 최소철근비가 확보되지 않은 댐 피어부는 무근콘크리트로 간주하여 콘크리트 인장거동특성에 파괴에너지를 적용하는 방법으로 피어부 성능수준을 평가하도록 하는 개선안을 도출하였다. 개선사항 적용할 경우 현행 내진성능평가 방법보다 보수적인 평가결과를 도출할 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제11권1호
• /
• pp.181-192
• /
• 2007

본 연구의 목적은 CFRP판을 다양한 방법으로 보강한 RC보의 휨거동을 실험적으로 비교 분석하고, 프리스트레싱 보강공법의 실용화를 목적으로 프리스트레싱 보강 RC부재의 휨성능 평가식을 제안하는 것이다. 실험변수로는 CFRP판의 보강방법, 콘크리트 압축강도, 인장철근비 그리고 프리스트레싱 수준 등을 고려하였다. 실험결과 프리스트레싱이 도입되지 않은 실험체는 조기 부착파괴로 인해 탄소판이 콘크리트로부터 탈락하면서 파괴된 반면, 프리스트레싱을 가한 대부분의 실험체는 CFRP판의 파단으로 파괴되었다. 프리스트레싱 보강된 부재의 휨강도를 예측할 수 있는 식을 제안하였으며, 실험결과와의 비교를 통하여 제안식은 휨강도 예측에 있어 충분한 정확도를 확보하고 있음을 확인하였다.