• Computers and Concrete
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• 제31권6호
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• pp.527-536
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• 2023

Fiber Reinforced Polymer (FRP) bar has emerged as a viable and sustainable replacement to steel in reinforced concrete (RC) under severe corrosive environment. The behavior of concrete columns reinforced with FRP bars, spirals, and hoops is an ongoing area of research. In this study, 3D nonlinear numerical modelling of circular concrete columns reinforced with Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) bars and transversely confined with GFRP spirals were conducted using fracture-plastic model. The numerical models and experimental results are found to be in good agreement. The effectiveness of confinement was accessed through von-mises stresses, and it was found that the stresses in the concrete's core are higher with a 30 mm pitch (46 MPa) compared to a 60 mm pitch (36 MPa). The validated models are used to conduct parametric studies. In terms of axial load carrying capacity and member ductility, the effect of concrete strength, spiral pitch, and longitudinal reinforcement ratio are thoroughly investigated. The confinement effect and member ductility of a GFRP RC column increases as the spiral pitch decreases. It is also found that the confinement effect and member ductility decreased with increase in strength of concrete.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.863-866
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• 2008

본 연구에서는 철근의 배근방향(수직, 수평) 및 위치(상부근, 하부근)를 주요 변수로 하여 이형철근과 순환굵은골재와의 부착거동을 단계별로 평가하기 위한 실험을 실시하였다. 본 연구를 통하여 얻어진 실험결과를 종합해 보면, 수평 시험체의 상부철근 시험체의 경우 하부철근 시험체 보다 부착 강도가 저하되는 것으로 나타났으며, 이는 굵은골재의 편중현상 및 상부철근 하부에서 부유물(Laitance) 발생에 따른 것으로 판단된다. 또한, 수직 시험체 및 수평철근 시험체의 부착에너지를 비교한 결과 수평 상부철근 시험체의 경우 수직 및 수평 하부철근 시험체에 비하여 부착에너지가 감소한 것으로 나타났다.

• Computers and Concrete
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• 제22권2호
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• pp.167-182
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• 2018

The modeling of loss of bond between reinforcing bars (rebars) and concrete due to corrosion is useful in studying the behavior and prediction of residual load bearing capacity of corroded reinforced concrete (RC) members. In the present work, first the possibility of using different methods to simulate the rebars-concrete bonding, which is used in three-dimensional (3D) finite element (FE) modeling of corroded RC beams, was explored. The cohesive surface interaction method was found to be most suitable for simulating the bond between rebars and concrete. Secondly, using the cohesive surface interaction approach, the 3D FE modeling of the behavior of non-corroded and corroded RC beams was carried out in an ABAQUS environment. Experimental data, reported in literature, were used to validate the models. Then using the developed models, a parametric study was conducted to examine the effects of some parameters, such as degree and location of the corrosion, on the behavior and residual capacity of the corroded beams. The results obtained from the parametric analysis using the developed model showed that corrosion in top compression rebars has very small effect on the flexural behaviors of beams with small flexural reinforcement ratio that is less than the maximum ratio specified in ACI-318-14 (singly RC beam). In addition, the reduction of steel yield strength in tension reinforcement due to corrosion is the main source of reducing the load bearing capacity of corroded RC beams. The most critical corrosion-induced damage is the complete loss of bond between rebars and the concrete as it causes sudden failure and the beam acts as un-reinforced beam.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권8호
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• pp.3745-3751
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• 2011

본 연구에서는 사용 중에 있는 철근콘크리트 보의 사용하중 단계에 따른 탄소섬유 보강 후의 휨보강 효과를 분석 고찰하였다. 사용하중을 받는 RC 보의 탄소섬유시트 보강에 따른 원부재와의 초기변형률 차이와 하중상태에 따른 잔류변형률의 영향을 고려하고, 보강 후 거동에 영향을 미치는 해석변수들에 대한 비선형 단면해석을 수행하여, 보강단계에 따른 보강보의 거동특성 및 보강효과에 대해 고찰하고, 기존 실무에서 보강설계시 가장 많이 사용되는 신영수-홍건호식과 비교 검토하였다. 보강 겁수, 인장철근비, 단면치수비를 변수로 한 변수 해석을 수행하여 보강단계에 따른 휨강도의 변화를 확인하고 보강 시기에 따른 휨강도를 계산하고 휨보강 효과를 분석하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.49-52
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• 2008

유리섬유를 사용한 섬유강화복합체(Glass Fiber Reinforced Polymer, GFRP) 보강근의 인장강도 및 부착성능 등은 철근과 다르기 때문에 GFRP 보강근을 콘크리트 구조물에 적용하기 위해서는 GFRP 보강근으로 보강된 콘크리트 부재의 거동에 관한 연구가 선행되어야 한다. GFRP는 높은 비강도, 경량성, 비부식성 등의 장점을 가지고 있으나 탄성계수가 철근보다 작아 상대적으로 큰 처짐이 발생하는 단점이 있다. 교량 바닥판은 아칭효과 등에 의해 휨성능이 증가하므로 FRP 보강근을 우선 적용할 수 있는 대상 중 하나이다. 본 논문은 국내에서 개발된 철근 대체재용 GFRP 보강근의 콘크리트 구조물로의 적용 가능성을 관찰하기 위한 실험연구에 관한 것으로 폭과 길이가 3,000 mm, 4,000 mm이고 두께가 240 mm인 실제 크기의 콘크리트 바닥판을 제작하여 GFRP 보강근의 보강비에 따른 거동을 관찰하였다. 정적실험을 수행하였으며 DB-24 하중등급의 축하중을 모사한 재하면적을 가진 직사각형 강재로 바닥판이 파괴될 때까지 집중하중을 가하였다. 철근 보강 바닥판과 GFRP 보강 바닥판의 거동차이를 최대성능 및 처짐 거동 등에 대해 비교 검토하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제38권2호
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• pp.223-239
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• 2021

This paper presents the analytical modeling and finite element (FE) analysis, using ABAQUS software, of the new types of steel reinforced lightweight aggregate concrete (SRLAC) columns with cross-shaped (+shaped and X-shaped) steel section, using proposed three analytical and two FE models in total. The stress-strain material models for different components in the columns, including the confined zones of the lightweight aggregate concrete (LWAC) using three and four concrete zones divisions approaches and with and without taking into account the stirrups reaction effect, are established first. The analytical models for determining the axial load-deformation behavior of the SRLAC columns are drawn based on the materials models. The analytical and FE models' results are compared with previously reported test results of the axially loaded SRLAC columns. The proposed analytical and FE models accurately predict the axial behavior and capacities of the new types of SRLAC columns with acceptable agreements for the load-displacement curves. The LWAC strength, steel section ratio, and steel section configuration affect the contact stress between the concrete and steel sections. The average ratios of the ultimate test load to the three analytical models and FEA model loads, Put /Pa1, Put /Pa2, Put /Pa3, and Put /PFE1, for the tested specimens are 0.96, 1.004, 1.016, and 1.019, respectively. Finally, the analytical parametric studies are also studied, in terms of the effects of confinement, LWAC strength, steel section ratio, and the reinforcement ratio on the axial capacity of the SRLAC column. When concrete strength, confinements, area of steel sections, or reinforcement bars ratio increased, the axial capacities increased.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.111-117
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• 2019

확대머리 SD600 고강도 인장철근으로 단부 정착된 SFRC 깊은보의 전단성능을 평가하기 위해 전단 실험을 수행하였다. 실험 변수는 주인장 철근의 단부 정착방법(확대머리 철근, 일자형 철근), 단부 정착길이, 전단보강근 유무 등이다. 전단경간비는 1을 가지는 실험체에 대한 전단실험결과, 모든 실험체는 초기 휨 균열이 발생한 후 경사균열이 진행되면서 최종적으로 압축전단파괴되었다. 확대머리 철근으로 기계적 정착된 실험체들이 일자형 철근 정착에 비하여 5.6~22.4% 더 큰 전단강도를 나타내었다. 확대머리 철근으로 기계적 정착된 실험체들에 대하여 최대하중의 75%까지는 지압응력이 전체 정착응력의 0.9~17.2%에 도달하였으나, 최대하중 시점에서 지압응력이 전체 정착응력의 22.4%~46%에 도달하여 큰 응력 부담률을 나타내었다. 이를 통하여 확대머리 지압응력에 의한 정착응력 증가가 전단강도에 큰 영향을 미침을 알 수 있다. 실험 전단강도가 실용식에 의한 전단강도의 2.68~4.65 배로 평가되어, 실용식이 전단내력을 안전측으로 평가하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권2A호
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• pp.259-267
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• 2008

철근콘크리트 깊은 보는 콘크리트와 전단철근에 의한 전단저항 메커니즘의 성능에 의해 극한강도가 지배된다. 깊은 보의 거동은 전단지간대 유효깊이의 비, 휨철근비, 하중점과 지지점의 조건, 그리고 사용재료의 성질 등의 여러 변수간의 복합적인 역학관계로 인해 매우 복잡하다. 본 논문에서는 이러한 깊은 보의 강도 및 거동 특성을 모두 반영하여 단순지지 철근콘크리트 깊은 보의 설계를 수행할 수 있는 부정정 스트럿-타이 모델을 제안하였다. 또한 현 스트럿-타이 모델 설계기준을 부정정 스트럿-타이 모델을 이용한 단순지지 철근콘크리트 깊은 보의 설계에 합리적으로 적용하기 위해 수직 트러스 메커니즘에 의해 전달되는 하중의 크기 즉 부정정 스트럿-타이 모델의 하중분배율을 제안하였다. 하중분배율의 결정 시 단순지지 철근콘크리트 깊은 보의 전단에 대한 연성파괴거동을 확보하기 위하여 깊은 보의 전단저항 메커니즘을 구성하는 콘크리트 스트럿과 수직철근 타이가 동시에 파괴된다는 전단평형철근비 개념을 도입하였으며, 다양한 수치해석결과를 바탕으로 단순지지 깊은 보의 강도 및 거동에 영향을 미치는 전단지간대 유효깊이의 비, 휨철근비, 그리고 콘크리트의 압축강도 등의 설계변수를 고려하였다. 본 논문의 후속편에서는 기존의 여러 설계방법들과 본 연구에서 제안한 방법을 이용하여 파괴실험이 수행된 다양한 종류의 단순지지 깊은 보의 강도를 평가하고, 본 연구에서 제안한 방법의 적합성을 검증하였다.

• Computers and Concrete
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• 제3권1호
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• pp.65-77
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• 2006

This study reports the details of the finite element analysis of eleven shear critical partially prestressed concrete T-beams having steel fibers over partial or full depth. Prestressed concrete T-beams having a shear span to depth ratio of 2.65 and 1.59 and failing in the shear have been analyzed using 'ANSYS'. The 'ANSYS' model accounts for the nonlinear phenomenon, such as, bond-slip of longitudinal reinforcements, post-cracking tensile stiffness of the concrete, stress transfer across the cracked blocks of the concrete and load sustenance through the bridging of steel fibers at crack interface. The concrete is modeled using 'SOLID65'-eight-node brick element, which is capable of simulating the cracking and crushing behavior of brittle materials. The reinforcements such as deformed bars, prestressing wires and steel fibers have been modeled discretely using 'LINK8' - 3D spar element. The slip between the reinforcement (rebar, fibers) and the concrete has been modeled using a 'COMBIN39'-non-linear spring element connecting the nodes of the 'LINK8' element representing the reinforcement and nodes of the 'SOLID65' elements representing the concrete. The 'ANSYS' model correctly predicted the diagonal tension failure and shear compression failure of prestressed concrete beams observed in the experiment. The capability of the model to capture the critical crack regions, loads and deflections for various types of shear failures in prestressed concrete beam has been illustrated.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제6권2호
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• pp.93-105
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• 2006

본 연구는 보강 조적벽체의 지진거동에 대한 실험적 연구로써, 기둥의 보강, 조적벽체의 보강, 횡하중 높이에 대한 역학적 특성을 분석하였다. 시험체는 구멍이 있는 콘크리트 블록으로 만들었고, 전단 스팬비, 횡하중 높이의 영향, 보강기둥 및 벽체 철근 보강비에 대한 구조적 특성을 파악할 수 있도록 하였다. 벽체의 횡력에 대한 하중점의 벽체 높이의 0.67, 1.08 및 1.1배로 하였다. 수평방향의 철근비는 0, 0.08, 0.18, 수직 방향의 철근비는 0.18, 0.36, 0.64로 하였다.