• 콘크리트학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.201-212
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• 2005

본 연구에서는 할선강성을 사용하여 반복계산을 수행하는 새로운 비탄성 스트럿-타이 모델인 직접 비탄성 스트럿-타이 모델을 개발하였다. 개발된 설계방법은 기본적으로 선형해석을 사용하므로 해석의 용이성과 안정성을 확보할 수 있으며, 동시에 부재의 비탄성 거동을 고려하여 힘의 평형조건과 변위의 적합조건을 동시에 만족시키는 설계를 수행할 수 있다. 본 연구에서는 제안된 해석/설계법의 절차를 정립하였고, 이를 반영한 해석프로그램을 개발하였다. 제안된 방법을 이용한 설계 예를 소개하였으며, 기존의 스트럿-타이 모델과 비교를 통하여 제안된 방법의 유효성을 검증하였다. 본 설계방법은 해석 및 설계의 일괄시스템으로서 과대 인장균열과 스트럿의 취성파괴를 방지하기 위하여 설계자에 의하여 의도된 설계전략을 직접적으로 반영할 수 있다. 본 스트럿-타이 모델은 비선형거동을 해석할 수 있으므로, 부정정 스트럿-타이 모델을 사용할 수 있으며, 스트럿과 타이요소의 국부변형을 제어할 수 있으므로, 다양한 성능수준에 대한 성능기초설계방법으로 사용할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권3A호
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• pp.411-419
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• 2006

본 연구에서는 현재의 설계기준에서 명확하게 제시하지 못하고 있는 3차원 응력교란영역의 설계를 위해 3차원 스트럿-타이 모델을 이용하는 새로운 설계방법을 제안하였고, 실무자들이 이 방법에 따라 콘크리트 구조부재를 설계하는데 편리함을 제공해주는 실용적인 3차원 스트럿-타이 모델 전용 그래픽 프로그램을 개발하였다. 격자 스트럿-타이 모델을 사용함으로서 모델 선정에 따른 주관성을 배제하였고, 3차원 파괴면, 압축주응력 흐름의 방향, 그리고 스트럿의 방향 등을 이용하여 3차원 스트럿의 유효강도를 계산하는 방법을 개발하였다. 본 연구의 해석과정은 스트럿의 최대단면적과 필요단면적을 이용하여 최대하중을 계산한 다음, 계산된 타이의 필요단면적을 배근된 철근의 단면적으로 대치시켜 증분하중단계를 이용한 비선형 트러스 해석을 수행하는 방법이다. 설계과정은 주어진 설계하중에 대하여 필요철근량을 산정하고 스트럿과 절점의 강도를 검토하는 일련의 설계방법이다. 따라서 제안된 방법은 유한요소해석과의 상호작용을 통하여 스트럿-타이 모델의 단점을 보완하고 장점을 최대한 활용하기 위한 컴퓨터에 기반한 스트럿-타이 모델 방법으로 분류될 수 있다. 제안된 방법의 타당성을 검증하기 위하여 파괴실험이 수행된 9개의 말뚝기초 공시체의 파괴강도 예측 및 교각코핑부의 설계를 수행하였고, 그 결과를 기존의 연구결과 및 기존 설계기준에 의한 해석 및 설계결과와 비교하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.437-446
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• 2014

현 논문에서는 전편 논문에서 제안한 3차원 격자요소를 활용하는 스트럿-타이 모델 방법의 타당성 및 효율성을 검증하기 위해 파괴실험이 수행된 13개의 슬래브-기둥 접합부 및 51개의 비틀림 보 등의 극한강도를 평가하였으며, 또한 3축 방향의 하중을 받는 교각코핑부에 대한 설계를 수행하였다. 현 연구의 방법에 의한 철근콘크리트 슬래브-기둥 접합부 및 비틀림 보의 극한강도 평가결과는 실험결과, ACI 318 설계기준을 비롯한 세계 주요설계기준, 그리고 몇몇 연구자의 방법에 의한 평가결과 등과 비교하여 현 연구방법의 타당성을 검증하였다. 교각코핑부의 설계결과는 ACI 318 설계기준의 단면법 및 AASHTO-LRFD의 스트럿-타이 모델 설계기준에 의한 설계결과와 비교하여 그 결과의 타당성을 검토하였다.

• Computers and Concrete
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• 제28권6호
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• pp.621-634
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• 2021

For the reliable strut-and-tie model (STM) design of disturbed regions of concrete members, structural designers must accurately determine the strength of concrete struts to check the strength conditions of a selected STM el and the anchorage of reinforcing bars in nodal zones. In this study, the author proposed a consistent numerical method for strut strength, applicable to all two-dimensional STMs. The proposed method includes the effects of a biaxial stress state associated with tensile strains in reinforcing bars crossing a strut, deviation angle between strut orientation and compressive principal stress flow, and degree of confinement provided by reinforcement. The author examined the method's validity through the STM prediction of the ultimate strengths of 517 reinforced concrete (RC) deep beams, 24 RC panels, and 258 RC corbels, all tested to failure.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.197-200
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• 2008

철근콘크리트 코벨은 전단지간대 유효깊이의 비가 1보다 작은 부재로서, 주로 보의 하중을 기둥으로 전달하기 위해 사용된다. 이러한 철근콘크리트 코벨의 극한강도 및 거동은 전단지간대 유효깊이의 비, 콘크리트의 압축강도, 철근의 배근형태와 배근량, 그리고 부재의 형상 등 다양한 변수들의 영향을 받는다. 본 연구에서는 이러한 철근콘크리트 코벨의 강도 및 거동 특성을 모두 반영하여 설계를 수행할 수 있는 부정정 스트럿-타이 모델을 제안하였다. 또한 현행 설계기준의 스트럿-타이 모델방법을 부정정 스트럿-타이 모델을 이용한 철근콘크리트 코벨의 설계에 합리적으로 적용하기 위해 수평 트러스 메커니즘에 의해 전달되는 하중의 크기 즉 부정정 스트럿-타이 모델의 하중분배율을 제안하였다. 제안한 하중분배율을 ACI 318-05 스트럿-타이 모델 설계규정에 적용하여 파괴실험이 수행된 30개 철근콘크리트 코벨에 대한 극한강도 평가를 수행하였으며, 그 결과를 실험결과 및 ACI 318-05 설계기준에 의한 극한강도 평가결과와 비교하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.183-196
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• 2003

본 논문에서는 헌치부를 갖는 교각구조물 및 지하철 박스구조물을 선형탄성 평면응력 유한요소해석, 설계기준 및 실험식, 그리고 스트럿-타이 모델 방법을 이용하여 설계하였으며, 설계결과의 비교$.$평가를 통하여 헌치부의 영향 및 설계방법간의 차이를 분석하였다. 또한 헌치부를 갖는 철근콘크리트 부재의 스트럿-타이 모델 설계결과의 신뢰성을 입증하기 위해 실제 실험$.$파괴된 헌치부를 갖는 철근콘크리트 보의 극한강도를 스트럿-타이 모델 해석을 통하여 평가하였다. 극한하중 상태의 거동을 고려하는 스트럿-타이 모델 설계방법은 하중직접전달작용 및 아치작용 등의 헌치부 영향을 나타내는 현상을 교각 및 박스구조물의 설계에 잘 반영하였으며, 따라서 기존의 방법에 의한 교각 및 박스구조물의 설계결과는 스트럿-타이 모델 설계를 통하여 보완되어야 할 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권5A호
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• pp.443-462
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• 2010

스트럿-타이 모델 방법은 응력교란영역을 포함하는 콘크리트 구조부재의 극한강도 해석 및 설계에 효과적인 방법으로 알려져 있다. 그러나 콘크리트 구조부재의 정확한 극한강도 해석 및 설계를 위해서는 콘크리트 스트럿의 유효강도를 정확하게 결정하여야 한다. 이를 위해 여러 콘크리트 스트럿의 유효강도 값, 식, 그리고 결정방법이 제안되었다. 이 연구에서는 연구문헌, 설계기준서, 그리고 본 연구자의 방법 등에 의해 결정한 콘크리트 스트럿의 유효강도를 여러 스트럿-타이 모델 설계예제집의 전통적인 선형 스트럿-타이 모델 방법에 적용하여 파괴실험이 수행된 24개 철근콘크리트 패널, 275개 철근콘크리트 깊은 보, 그리고 218개 철근콘크리트 코벨 등의 파괴강도를 평가하였으며, 그 결과의 비교분석을 통해 제안된 콘크리트 스트럿의 유효강도 값, 식, 방법 등의 적합성을 평가하였다. 이 연구를 통하여 콘크리트 구조부재의 파괴강도를 비교적 정확하고 일관적으로 평가한 본 연구자의 유효강도 결정방법은 콘크리트 구조부재의 종류, 스트럿-타이 모델의 구조형식, 전단경간대 유효깊이의 비, 그리고 콘크리트 압축강도 등의 주요 변수의 영향을 콘크리트 구조부재의 스트럿-타이 모델 해석 및 설계 시 합리적으로 반영할 수 있음을 알았다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제4권2호
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• pp.113-129
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• 2000

This study evaluates the behavior and strength of an anchorage zone of the prestressed concrete box girder bridge on the Kyungboo highway railroad using the 2D SUB-3D STM approach and a linear elastic finite element analysis. The 2D SUB-3D STM approach utilizes several two-dimensional sub strut-tie models that represent the compressive and tensile stress flows of each projected plane of the three-dimensional structural concrete in the selection of a three dimensional strut-tie model, evaluation of the effective strengths of the concrete struts, and verification of the geometric compatibility condition and bearing capacity of the critical nodal zones in the selected three-dimensional strut-tie model. The finite element analysis uses an 8-node brick element and the longitudinal prestressing force is considered as the equivalent nodal force. Analysis results show that the 2D SUB-3D STM approach and linear elastic finite element method can be effectively applied to the analysis and design of three-dimensional structural concrete including a prestressed concrete box girder anchorage zone.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제30권1호
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• pp.77-97
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• 2008

In this paper, a strut-and-tie model approach has been proposed to directly calculate the amount of reinforcements in deep beams, and the force transfer mechanisms for this approach were investigated using linear finite element analysis. The proposed strut-and-tie model provides quite similar force transfer mechanisms to the results of linear finite element analysis for the 28 deep beams. The load-carrying capacities calculated from the proposed method are both accurate and conservative with little scatter or trends for the 214 deep beams. The deep beams have different concrete strengths including high-strength, various combinations of web reinforcements, and wide range of and a/d ratios. Good accuracy was also obtained using VecTor2, nonlinear finite element analysis tool based on the Modified Compression Field Theory. Since the proposed method provides a safe and reliable means for design of deep beams, this can serve to improve design provisions in future adjustments and development of design guidelines.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2005년도 추계 학술발표회 제17권2호
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• pp.217-220
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• 2005

The designer has difficulty due to inadequacy of provisions in the domestic design code and lack of understanding for behavior of D-region. The reinforced concrete pier coping consists of various failure mechanisms as the crushing or splitting from compression concrete, and shearing failure under the loading plate. However, predicting those failure mechanisms is very difficult. In this study, reinforced concrete pier coping is analyzed and designed by using strut-tie model. Adequacy for the application of strut-tie model is verified by comparison with the way used in current design practice. The results show that strut-tie model can be a rational and an economical design than current conventional design methods.