• Computers and Concrete
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• 제22권2호
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• pp.143-152
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• 2018

This paper deepens the finite element modeling (FEM) method to reproduce the compressive behavior of partially steel-jacketed (PSJ) RC columns by means of the Concrete Damaged Plasticity (CDP) Model available in ABAQUS software. Although the efficiency of the CDP model is widely proven for reinforced concrete columns at low confining pressure, when the confinement level becomes high the standard plasticity parameters may not be suitable to obtain reliable results. This paper deals with these limitations and presents an analytically based strategy to fix the parameters of the Concrete Damaged Plasticity (CDP) model. Focusing on a realistic prediction of load-bearing capacity of PSJ RC columns subjected to monotonic compressive loads, a new strain hardening/softening function is developed for confined concrete coupled with the evaluation of the dilation angle including effects of confinement. Moreover, a simplified efficient modeling approach is proposed to take into account also the response of the steel angle in compression. The prediction accuracy from the current model is compared with that of existing experimental data obtained from a wide range of mechanical confinement ratio.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.125-133
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• 2007

CFS로 둘러싸서 외부에서 구속하는 방법은 정적 혹은 지진하중을 받는 철근콘크리트 기둥을 보강하는데 매우 효과적이다. 이러한 CFS 보강법의 신뢰성 있고 경제적인 설계를 위해서는 정확한 CFS 구속콘크리트의 응력-변형률 관계를 파악하는 것이 필요하게 된다. 본 연구에서는 원형단면을 갖는 단주 RC 기둥에 대해서 일축압축 실험을 실시하였다. CFS 면적비, 나선철근 면적비, 그리고 콘크리트 압축강도가 CFS로 구속된 콘크리트의 응력-변형률관계에 대한 영향을 평가하기 위한 실험변수로서 고려되었다. 기둥을 CFS로 횡보강함으로서 콘크리트의 강도 및 연성이 크게 증가되었다. 또한, 나선철근이 배근된 실험체의 강도증가율은 CFS만으로 횡보강된 실험체보다 횡보강성능이 크고 작게 나타났다.

• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제2권2호
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• pp.165-180
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• 2015

In this paper lead zirconate titanate transducers (PZT) are employed for damage detection of four reinforced concrete (RC) column specimens retrofitted with carbon fiber reinforced polymer (CFRP) jackets. A major disadvantage of FRP jacketing in RC members is the inability to inspect visually if the concrete substrate is damaged and in such case to estimate the extent of damage. The parameter measured during uniaxial compression tests at random times for known strain values is the real part of the complex number of the Electromechanical Admittance (Conductance) of the sensors, obtained by a PXI platform. The transducers are placed in specific positions along the height of the columns for detecting the damage in different positions and carrying out conclusions for the variation of the Conductance in relation to the position the failure occurred. The quantification of the damage at the concrete substrate is achieved with the use of the root-mean-square-deviation (RMSD) index, which is evaluated for the corresponding strain values. The experimental results provide evidence that PZT transducers are sensitive to damage detection from an early stage of the experiment and that the use of PZT sensors for monitoring and detecting the damage of FRP-retrofitted reinforced concrete members, by using the Electromechanical Admittance (EMA) approach, can be a highly promising method.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제63권3호
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• pp.293-302
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• 2017

This study deals with a numerical investigation of load transfer along interfaces of jacketed columns using finite element models. Appropriate plasticity and constitutive models are used to simulate the response of concrete and steel bars. Experimental data were used to calibrate the simulation of mechanical characteristics. The different compressive strength of core and jacket concrete, the confinement ratio, the dowels' diameter size and the load pattern shapes were considered. The path diagrams along the interfaces elucidate the areas around the dowel bars where due to stress concentration plastic hinges and intense discontinuities are created. The stress flow also depicts the contribution of confinement of the jacketed area to the overall resonant load capacity of the core column. The scope of the research is to identify and quantify the shear transfer along the interfaces of strengthened elements.

• International Journal of Railway
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• 제1권2호
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• pp.72-81
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• 2008

This paper introduces a new steel jacketing method for reinforced concrete columns with lap splice and evaluates its performance by a series of axial tests of concrete cylinders. At first, 45 concrete cylinders were fabricated with varying the design compressive strengths of 21, 27 and 35 MPa and, then, the part of them was jacketed with two-split-steel jackets under lateral confining pressure. The parameters in the first test were the steel jacket's thickness and the existence of adhesive between steel and concrete surface. In the second test, whole steel jackets were used to wrap cylinders with lateral pressure. Also, a double-layer jacket consisted of two steel plates was introduced; a cylinder was jacketed by two steel plates one after another. The effect of the new method was verified through comparing the results of the compressive tests for plain and jacketed cylinders. The steel jacket built following the new method showed good results of increasing the compressive strength and ductility of the jacketed cylinders with respect to the plain cylinders. The thicker steel jackets showed the more increased compressive strength, and the ductility at failure depended on the welding quality on steel jackets. The adhesive between steel and concrete surface reduced the confining effect of the steel jackets. The whole jacket showed more ductile behavior than the two-split jackets. The double-layered jackets were estimated to possess an equal performance to that of a single steel jacket having the same thickness of the double-layered jacket. Finally, the experimental results were compared with the constitutive model of steel-jacketed concrete; which showed a good agreement between the experimental results and the models.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권4A호
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• pp.611-622
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• 2008

보수된 교량 교각의 보수 후의 내진응답 거동을 검토하기 위하여 보수요소를 이용하여 교각 및 교량구조물에 대한 비선형해석을 수행하였다. 본 연구목적을 위하여 단순화된 CFRP 재료의 응력-변형률 모델을 제안하였다. 본 연구에서 제안된 해석기법 및 모델링을 포함한 교각의 해석결과는 강도와 강성에 있어서 실험결과와 만족할 만한 상관관계를 나타내었다. 또한, 교각의 보수효과가 교량전체구조물에 미치는 영향을 검토하기 위하여 다양한 연속지진하중 조합을 작용시켜 교량구조물의 동적시간이력해석을 수행하였다. 이 해석에서는 교각의 이론적인 소성힌지 구간을 CFRP와 강판피복으로 보수하였고, 비교해석결과는 보수 후의 응답을 위해 보수효과를 직접적으로 반영한 해석의 필요성을 입증해 주었다. 결론적으로 본 연구에서 제안된 해석기법 및 모델은 손상된 구조물의 내진보수와 관련하여 유용한 정보를 제공해 줄 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.451-458
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• 2008

본 논문에서는 중 약진 지역에서 중력 저항시스템인 중간 모멘트골조로 설계된 3층, 6층 RE 플랫플레이트 구조물을 KBC 2005를 만족하도록 RC구조물에 강판과 가새/ BRB 등의 보강방법을 적용하여 보강하고, 내진성능을 평가하여 보강 효과를 검증하였다. 비탄성 정적해석과 동적해석 결과에 따르면 내진 보강된 구조물은 강도와 강성이 크게 향상된 것으로 나타났다 특히 기둥을 철판으로 보강한 경우 슬래브를 철판으로 보강하여 조기 뚫림 전단파괴를 방지함으로써 강도를 크게 향상할 수 있다. BRB로 보강된 구조물은 Brace로 보강된 구조물보다 다소 연성적 거동을 보였으며, 그 효과는 3층 모델에서 현저하게 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.39-46
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• 2017

본 논문에서는 반응표면법과 다목적최적화 기법을 이용한 유한요소모델개선기법의 절차를 제안하고 이를 저층의 철근콘크리트건물의 모델개선에 적용하였다. 대상건물은 전단벽 신설 및 댐퍼부착을 위한 부재의 강재보강을 통해 내진보강이 이루어진 건물로서 보강전후에 소형 가진기를 이용한 진동실험을 실시하여 동특성을 구하였다. 대상건물의 개선에 사용된 변수는 기존콘크리트, 신규타설된 콘크리트, 조적의 탄성계수, 신축줄눈부의 스프링계수, 강재보강된 부재의 유효강성비이다. 보강전후 건물의 초기모델을 구축한 후 중심합성법에 따라 개선변수의 값을 변화시키면서 얻은 해석결과를 통해 고유진동수의 오차와 모드형상의 오차를 나타내는 2개의 반응함수를 구하고, 이를 다목적최적화의 목적함수로 사용하였다.