• Earthquakes and Structures
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• 제14권6호
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• pp.505-523
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• 2018

Static pushover analyses of typical existing reinforced concrete frames, designed according to the previous generations of design codes in Greece, have established these structures' inelastic characteristics, namely overstrength, global ductility capacity and available behaviour factor q, under planar response. These were compared with the corresponding demands at the collapse limit state target performance point. The building stock considered accounted for the typical variability, among different generations of constructed buildings in Greece, in the form, the seismic design code in effect and the material characteristics. These static pushover analyses are extended, in the present study, in the time history domain. Consequently, the static analysis predictions are compared with Incremental Dynamic Analysis results herein, using a large number of spectrum compatible recorded base excitations of recent destructive earthquakes in Greece and abroad, following, for comparison, similar conventional limiting failure criteria as before. It is shown that the buildings constructed in the 70s exhibit the least desirable behaviour, followed by the buildings constructed in the 60s. As the seismic codes evolved, there is a notable improvement for buildings of the 80s, when the seismic code introduced end member confinement and the requirement for a joint capacity criterion. Finally, buildings of the 90s, designed to modern codes exhibit an exceptionally good performance, as expected by the compliance of this code to currently enforced seismic provisions worldwide.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제43권1호
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• pp.127-145
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• 2012

One of the most important and challenging steps in seismic vulnerability and performance assessment of highway bridges is the determination of the bridge component damage parameters and their corresponding limit states. These parameters are very essential for defining bridge damage state as well as determining the performance of highway bridges under a seismic event. Therefore, realistic damage limit states are required in the development of reliable fragility curves, which are employed in the seismic risk assessment packages for mitigation purposes. In this article, qualitative damage assessment criteria for ordinary highway bridges are taken into account considering the critical bridge components in terms of proper engineering demand parameters (EDPs). Seismic damage of bridges is strongly related to the deformation of bridge components as well as member internal forces imposed due to seismic actions. A simple approach is proposed for determining the acceptance criteria and damage limit states for use in seismic performance and vulnerability assessment of ordinary highway bridges in Turkey constructed after the 1990s. Physical damage of bridge components is represented by three damage limit states: serviceability, damage control, and collapse prevention. Inelastic deformation and shear force demand of the bent components (column and cap beam), and superstructure displacement are the most common causes for the seismic damage of the highway bridges. Each damage limit state is quantified with respect to the EDPs: i.e. curvature and shear force demand of RC bent components and superstructure relative displacement.

• Steel and Composite Structures
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• 제48권5호
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• pp.599-610
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• 2023

To avoid debonding failure, a novel type of hybrid anchorage (HA) is proposed in this study that uses a slotted plate to lock the ends of the fiber-reinforced polymer (FRP) sheet in addition to the usual bonding over the substrate of the strengthened member. An experimental investigation was performed on three groups of RC beams, which differed from one another in either concrete strength or steel reinforcement ratio. The test results indicate that the end self-locking of the CFRP sheet can improve the failure ductility, ultimate capacity of the beams and its utilization ratio. Although intermediate debonding occurred in all the strengthened beams, it was not a fatal mode of failure for the three specimens with end anchorage. Among them, FRP rupture occurred in the beam with higher concrete strength and lower steel reinforcement ratio, whereas the other two failed by concrete crushing. The beam strengthened by HA obtained a relatively high percentage of increase in ultimate capacity when the rebar ratio or concrete strength decreased. The expressions in the literature were inspected to calculate the critical loads at intermediate debonding, FRP rupturing and concrete crushing after debonding for the strengthened beam. Then, the necessity of further research is addressed.

• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제10권2호
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• pp.133-154
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• 2023

Obscured structural members are mostly under-evaluated during condition assessment due to lack of visual inspection capability. Insufficient information about the integrity of these structural members poses a significant risk for public safety. Time domain reflectometry (TDR) is a novel approach in structural health monitoring (SHM). Ordinary coaxial cables "as is" without a major modification are not suitable for SHM with TDR. The objective of this study is to propose a practical and cost-effective modification approach to commercially available coaxial cables in order to use them as a "cable sensor" for damage detection with the TDR equipment for obscured structural members. The experimental validation and assessment of the proposed modification approach was achieved by conducting 3-point bending tests of the model piles as a representative obscured structural member. It can be noted that the RG59/U-6 and RG6/U-4 cable sensors expose higher strain sensitivity in comparison with non-modified "as is" versions of the cables used. As a result, the cable sensors have the capability of sensing both the presence and the location of a structural damage with a maximum aberration of 3 cm. Furthermore, the crack development can be monitored by the RG59/U-6 cable sensor with a simple calibration.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.27-34
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• 2005

본 연구의 목적은 고강도 콘크리트와 고강도 철근을 사용한 중실교각의 거동을 평가하기 위한 것이다. 고강도 콘크리트와 고강도 철근을 사용한 콘크리트 교각의 장점으로는 교각의 단면적 및 철근의 물량을 감소시킴으로서 얻을 수 있는 경제적 효과와 콘크리트의 강도 증가로 인한 중성화 및 염해에 대한 저항성의 증가 즉, 내구성 증진효과가 있다. 특히 고강도 철근을 사용한 콘크리트 교각의 내진성능에 관한 연구는 아직 거의 없는 실정이다. 따라서, 교각의 내진성능을 평가하기 위해서 5개의 중실단면 시험체를 제작하여, 일정 축하중 하에서 횡방향 반복하중을 가하는 실험을 수행하였다. 모든 교각의 내진설계는 도로교설계기준을 따랐고, 시험변수는 콘크리트의 강도, 철근의 강도, 주철근 비로 하였다. 고강도 재료의 사용에 따른 내진성능(변위연성도, 극한변위, 고강도 재료의 적용성, 고강도 철근 적용에 따라 감소된 철근비에 따른 내진성능 등)을 분석하였으며, 실험결과 고강도 콘크리트와 고강도 철근을 사용한 콘크리트 교각에서도 충분한 연성적인 거동과 내진성능을 발휘하는 것을 알 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.188-197
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• 2010

본 연구에서는 전단보강근 비율이 다양한 철근콘크리트 보에 대하여 가열시간을 각각 달리한 후 그 구조성능변화를 실험적으로 연구하였다. 또한 기존의 기준에서 적용하고 있는 부재의 내력산정방법에 대한 검증을 통하여 화재손상된 철근콘크리트 강도예측을 위한 자료를 제공하고자 한다. 이를 위하여 9개의 철근콘크리트 보를 제작하여 표준가열곡선에 따라 가열로에서 가열시험을 실시하고, 이들 손상된 보에 대한 파괴실험을 통하여 구조성능의 변화를 관찰하였다. 또한 부재와 동일한 피복을 가진 철근에 대하여 가열후 철근강도변화를 관찰하여 가열에 따른 철근의 물성변화를 파악하였다. ACI기준과 Eurocode 기준을 분석하고 실험결과와의 비교를 통하여 화재손상된 RC부재의 구조성능변화를 평가하였다. 연구결과, 1시간과 2시간 가열된 실험체가 무가열실험체들에 비하여 매우 취성적인 파괴양상을 보였고, 이러한 양상은 전단 보강근비가 작아질수록 그리고 가열시간이 증가할 수록 심하게 나타났으며, 화재에 의한 재료손상의 정확한 예측이 가능할 경우, 부재의 구조성능변화는 충분히 평가가능한 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.93-101
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• 2022

국내 RC 슬래브교의 경우 공용연수가 20년 이상인 교량이 전체의 70% 이상을 차지하며, 노후화된 구조물의 수가 증가함에 따라 구조물의 안전 진단 및 유지관리의 중요성이 증가하는 실정이다. 고속도로 교량의 경우 바닥판 균열은 열화현상의 우선적인 원인이 되며, 교량 내구성 및 사용수명 저하에 밀접한 관계가 있다. 또한 신축이음과 교량받침 등의 부재 손상으로 인한 손상 발생 비율이 약 73%로 주부재보다 높다. 따라서 본 연구에서 교량 부재 손상과 바닥판 열화가 결합된 손상 시나리오를 정의하였다. 설계하중으로는 일교차를 고려한 온도 증감과 차랑햐중을 고려하여 개별 단일 손상 및 이종손상 시나리오 발생 시 바닥판 응력 분포와 최대 응력 발생 지점을 비교 분석하였다. 또한 바닥판 열화의 주요한 원인이 되는 균열의 점검 및 진단이력데이터 기반으로 공용연수 별 손상 시나리오에 대한 손상확산 분석 및 상태등급 예측을 수행하였다. 교량부재 손상이 동반되어 발생하는 이종손상의 경우 단일손상 대비 균열 면적율과 손상확산율이 증가되며, 상태등급 C에 도달하는 시기도 매우 빠를 것으로 예측된다. 따라서 교량부재 손상이 발생하였을 때, 신속한 보수 및 교체가 이루어지지 않으면 바닥판의 손상 발생과 손상 확산으로 인한 2차 피해를 유발하는 원인이 될 수 있다. 따라서 바닥판 응답에 대한 지속적인 관찰과 대응이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제28권5호
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• pp.38-46
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• 2024

국내인구 60%이상이 거주하고 있는 벽식구조 아파트는 지진시 취성적 거동을 하게된다. 따라서 최근 성능기반 내진설계시 비선형 동적해석을 위한 철근콘크리트(RC)벽체의 에너지소산계수의 선택은 매우 중요하다. RC벽체의 에너지소산능력에 영향을 주는 주요변수로는 축력비, 단부횡보강근 간격 및 형상비인 것으로 기존실험연구에서 보고하였다. 대한건축학회 및 한국콘크리트학회에서는 「철근콘크리트 건축구조물의 성능기반 내진설계를 위한 비선형해석모델, 2021」을 통해 각 RC부재의 집중소성힌지모델 및 에너지소산계수를 제안하였다. 에너지소산계수 제안식에는 앞서 언급된 축력비 및 단부횡보강근의 변수는 포함하지 않고 있으며, 형상비의 경우 전단지배거동을 고려함에도 휨소성모델에 적용되므로 해석모델에 따른 형상비의 효과를 검토할 필요가 있을 것으로 사료된다. 이에 기존실험연구, 비선형해석프로그램의 섬유요소모델을 활용한 비선형해석 및 지침서의 에너지소산계수 제안식을 비교함으로써 각 변수별 에너지소산계수에 미치는 영향을 분석하였다. 축력비가 커질수록 에너지소산계수는 작아졌으며 단부횡보강근의 간격이 줄어들수록 에너지소산계수는 증가하였다. 또한 형상비가 커질수록 에너지소산계수는 커지는 경향을 보였으며 형상비의 영향이 제일 큰 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.795-802
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• 2007

최근 탄소섬유를 보강재로 사용한 구조 부재의 휨 거동에 관한 많은 연구가 진행되어 왔으나, 대부분의 연구는 FRP를 이용한 설계법의 개발과 구조 성능 평가에 초점이 맞추어져 있기 때문에 장기적으로 보강재 또는 부착 상태의 변화에 따른 구조 성능 변화 등과 같은 현상을 반영하기에는 아직까지 부족한 점이 있다. 이에 따라 현재까지 보강된 FRP의 성능 저하에 따른 구조물의 구조 내력 저하에 대하여 구체적인 방안이 제시되기 위해서는 많은 사례 조사와 물성 변화를 고려한 구조물의 거동 특성 변화에 대한 지속적인 연구가 요망된다. 본 연구에서는 시간에 따라 저하되는 부착률의 변화에 따른 구조 성능의 변화를 관찰하고자, CFS의 부착률 변화와 부착 형태의 차이에 의한 거동 차이를 실험을 통해 밝히고, 기존 제안식을 이용하여 부착률과 부착 형태 차이에 따른 구조 성능 변화를 예측함으로써 CFS로 보강된 이후 부착률이 저하된 경우에 대한 거동 특성 평가방안을 제시하였다. 또한, 비선형 단면 해석을 통하여 실험 결과와 비교 검토하여 적정 해석 방법을 제시하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권3호
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• pp.401-409
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• 2014

이 연구는 초고층 건물의 철근콘크리트 기둥 단면을 최적화하기 위한 알고리즘을 개발하고 이를 실제 프로젝트에 적용하는 과정에서 검증, 보완한 실용화 연구이다. 최적설계변수는 콘크리트 강도와 단면형상으로 구조엔지니어에 의해 수행된 1차적인 구조설계 결과를 바탕으로 상기 설계변수들을 순수하게 수치적 관점에서 전산최적화한 실례를 소개, 제시하는 것이 이 논문의 목적이다. 이를 위해 외부의 해석 솔버로부터 원 해석모델에서 산출한 부재 응력을 받아오고 이를 기준으로 최소 비용을 만족하는 단면형상을 찾는 전산최적설계 컴포넌트를 새롭게 개발하였다. 이를 활용하여 콘크리트 강도를 사전 가정하고 각 강도별로 1차 최적 단면형상을 산출한 다음 그 결과들을 비교 검토해 서로 다른 두 강도에 대한 단면형상이 최대한 유사한 지점에서 콘크리트 강도를 변경하는 최적설계 시나리오를 제안하였다. 이상의 프로세스는 현업 프로젝트를 수행하는 과정에서 특정 부재의 최적설계만을 위해 집중적으로 개발된 것이므로 구조적 관점에서 미시적이고 수학적 관점에 치중하였다는 한계를 가진다. 그러나 현업에의 적용을 위해 실용적 관점에서 알고리즘 및 프로세스를 강도 높게 검증, 보완한 결과물이므로 차후 발전적 적용 및 개발이 가능할 것으로 판단된다.