• 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.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제9권3호
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• pp.267-281
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• 2015

Six full-scale prestressed concrete (PC) I-beams with steel fibers were tested to failure in this work. Beams were cast without any traditional transverse steel reinforcement. The main objective of the study was to determine the effects of two variables-the shear-span-to-depth ratio and steel fiber dosage, on the web-shear and flexural-shear modes of beam failure. The beams were subjected to concentrated vertical loads up to their maximum shear or moment capacity using four hydraulic actuators in load and displacement control mode. During the load tests, vertical deflections and displacements at several critical points on the web in the end zone of the beams were measured. From the load tests, it was observed that the shear capacities of the beams increased significantly due to the addition of steel fibers in concrete. Complete replacement of traditional shear reinforcement with steel fibers also increased the ductility and energy dissipation capacity of the PC I-beams.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2005년도 추계 학술발표회 제17권2호
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• pp.57-60
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• 2005

The objective of this paper is to investigate and analyze the behaviour of prestressed I section structural members constructed with ultra high perfomance steel fiber reinforced cementitious concrete (SFR-UHPC). This material is known as reactive powder concrete (RPC) mixed with domestic materials and its compressive strength is over 150MP. The parameters of test specimens were span to depth ratio, prestressing force, prestressing wire placement and web width. Most influential parameter to determine the failure mode between shear and flexural action was proved to be shear span ratio. The characteristics of ultra high-strength concrete is basically brittle, but due to the steel fiber reinforcement behaviour of this structure member became ductile after the peak load. As a result of the test, the stress block of compressive zone should be redefined. The proposed analytical calculation of internal force capacity based by plastic analysis gave a good prediction for the shear and flexural strength of specimens. The numerical verification of the finite element model which constitutive law developed for Mode I fracture of fiber reinforced concrete correctly captured the overall behaviour of the specimens tested.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.86-94
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• 2022

전 세계적으로 철근의 부식으로 인해 발생하는 철근 콘크리트 구조물의 성능 저하를 해결하기 위하여, FRP를 철근으로 대체하는 것은 상당한 주목을 받고 있으며, FRP 물성을 향상시켜 구조물의 사용 수명을 연장하기 위한 기술 개발이 진행되어 왔다. 이에 따라, 고강도 및 고강성을 갖는 국산형 CFRP rod와 CFRP grid의 개발 및 제조 기술이 필요하며, 이를 적용한 구조 부재의 거동을 평가한 연구가 수행되어야 한다. 본 연구에서는 국내 시범 생산 CFRP rod를 보강근으로 사용한 보 부재의 휨 전단 거동을 보강비와 전단 경간비에 따라 검토하였다. 그 결과, 일정 범위를 벗어난 보강비를 사용할 경우, CFRP rod에 의한 성능 개선 효과가 상쇄되거나 효과가 크지 않는 것으로 나타났다. 한편, CFRP rod를 사용한 보 부재의 경우, 국내 구조 설계 기준에 근거하여 전단 철근을 배치하더라도 전단 파괴 가능성이 발생하였다. 그러므로 CFRP rod를 사용한 보 부재의 경우, 보강비 제한과 전단파괴를 방지하기 위한 검토가 필요한 것으로 판단된다. 또한, CFRP rod를 사용한 보 부재의 연성은 변형 에너지 평가방법에 따라 결정되므로, 보 부재의 구조 거동을 반영한 변형 에너지 평가법을 적용하여 연성을 평가해야 한다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2004년도 춘계 학술발표회 제16권1호
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• pp.68-71
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• 2004

In the shear strengthening with FRP sheets, beams are wrapped around the webs and tension face of critical shear span by fiber sheets. The shear strength of RC beam strengthened with FRP sheets must be calculated based on the effective strain that can be developed in the FRP sheets at ultimate stage because the final failure modes of beams are governed by premature debonding of FRP sheet due to the limitation of bonded length by beam depth. An experimental study is carried out to evaluate the shear strengthening effect of AFRP or GFRP sheets with respect to shear reinforcement ratio of rebar. From the test results, it was found that the additional shear strength provided by GFRP or AFRP can be estimated by $p_w{\cdot}f_w$ based on the maximum effective strain of FRP sheet $4,000m{\mu}$ proposed by ACI 440 committee.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제67권4호
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• pp.347-358
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• 2018

The main aim of this research was to investigate the shear strength of non-prismatic steel fiber reinforced concrete beams under monotonic loading considering different parameters. Experimental program included tests on fifteen non-prismatic reinforced concrete beams divided into three groups. For the first and the second groups, different parameters were taken into consideration which are: steel fibers content, shear span to minimum depth ratio ($a/d_{min}$) and tapering angle (${\alpha}$). The third group was designed mainly to optimize the geometry of the non-prismatic concrete beams with the same concrete volume while the steel fiber ratio and the shear span were left constant in this group. The presence of steel fibers in concrete led to an increase in the load-carrying capacity in a range of 10.25%-103%. Also, the energy absorption capacity was increased due to the addition of steel fibers in a range of 18.17%-993.18% and the failure mode was changed from brittle to ductile. Tapering angle had a clear effect on the shear strength of test specimens. The increase in tapering angle from ($7^{\circ}$) to ($12^{\circ}$) caused an increase in the ultimate shear capacity for the test specimens. The maximum increase in ultimate load was 45.49%. The addition of steel fibers had a significant impact on the post-cracking behavior of the test specimens. Empirical equation for shear strength prediction at cracking limit state was proposed. The predicted cracking shear strength was in good agreement with the experimental findings.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.10-17
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• 2004

활하중 4903Pa를 적용하여 최소깊이로 최적 설계한, 실물크기 U형 보에 대하여 전단경간과 내민보 길이를 다르게 하여 4번의 전단실험을 수행하였다. 토핑 콘크리트를 타설한 경간 10.5m 실물크기 U형 합성보는 보의 폭/깊이 비가 2이상이다. 이프리캐스트 프리스트레스트 보의 단부 전단거동을 평가하는 과정에서 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 1) 이 합성 U형 보는 최종파괴에 이를 때까지 일체 거동하였으며, 강도설계 규준에 합당한 휨과 전단거동을 보여주었다. 2) 본 연구결과의 범위 안에서, 본 연구에서 고려한 보깊이가 얕은 U형 보의 전체정착길이는 집중하중 위치에 대한 ACI 정착길이 요구식이 정착부착파괴의 가부를 결정하는 기준이 되었다 3) 단부쪽에 발생한 전단균열은 모두 정착파괴로 연결되는 것이 아니며, 선행된 슬립이 존재할 때 정착부착파괴로 유도될 수 있다. 4) 보 중앙축 부근의 일반휨철근은 보의 연성파괴를 유도하는 역할을 위하여 효과적으로 활용될 수 있다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2006년도 추계 학술발표회 논문집
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• pp.161-164
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• 2006

Carbon fiber reinforced polymer(CFRP) strips have superior mechanical and chemical properties in comparison with conventional materials. The purpose of this study is to investigate the mechanical shear behavior of concrete structures strengthened by CFRP strips A total of 15 concrete members were made and tested. Shear span to depth ratio(a/d) and the spacing of CFRP stripswere selected as major test variables. From test results, it isshown that shear strengthening with CFRP strips can increase the first shear strength and ultimate shear strength of concrete members significantly. And the brittle shear failure mode can be changed to a ductile failure mode by CFRP strips.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.2406-2413
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• 2014

깊은 보는 지간-높이 비가 중요한 파라미터이다. 깊은 보를 설계할 때, ACI 318-02 이후 버전에서는 응력의 비선형 분포로 인해서 고전적인 설계 방법이 아니라 스트럿-타이 모델을 부록에 수록하여, 이 방법으로 설계하도록 하고 있다. 본 연구에서는 ACI 고전적인 설계방법과 스트럿-타이 모델을 비교, 분석하였다. 파라미터 연구로 지간-높이 비를 변화시켰으며, 총 68개의 샘플을 분석하였다. 결과로 고전적인 설계 방법과 스트럿-타이 모델은 빔의 지간-높이 비에 따라서 각각 장단점이 있으며, 본 논문에 깊은 보를 설계할 때의 팁이 제시되어 있다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제78권2호
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• pp.199-207
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• 2021

In the present paper, an analytical model is proposed to determine the flexural and shear strength of normal and high-strength reinforced concrete beams with longitudinal bars, in the presence of transverse stirrups. The model is based on evaluation of the resistance contribution due to beam and arch actions including interaction with stirrups. For the resistance contribution of the main bars in tension the residual bond adherence of steel bars, including the effect of stirrups and the crack spacing of R.C. beams, is considered. The compressive strength of the compressed arch is also verified by taking into account the biaxial state of stresses. The model was verified on the basis of experimental data available in the literature and it is able to include the following variables in the resistance provision: - geometrical percentage of steel bars; - depth-to-shear span ratio; - resistance of materials; - crack spacing; - tensile stress in main bars; - residual bond resistance including the presence of stirrups;- size effects. Finally, some of the more recent analytical expressions able to predict shear and flexural resistance of concrete beams are mentioned and a comparison is made with experimental data.