• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2003년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.409-412
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• 2003

ACI design code is not capable of evaluating the inter-effects between concrete and torsional reinforcement on the torsional resistance of the reinforced concrete beams. In this study, the failure strengths of the ten reinforced concrete beams subjected to pure torsion were evaluated using 3-dimensional strut-tie models. The analysis results obtained from the present study were compared with those obtained from the ACI design code. The comparison showed that the accuracy and performance of the present method were better than the ACI design code. Thus, the method implementing a 3-dimensional strut-tie model can be possibly applied to the analysis and design of the reinforced concrete beams subjected to pure torsion as a rational design method.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 1999년도 봄 학술발표회 논문집(I)
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• pp.591-596
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• 1999

Current design methods as well as the majority of the previous researches for shear strength of the reinforced concrete are based on empirical method. There is a need to propose the rational models based on analytical approach. This paper presents the modified strut-and-tie model for reinforced concrete columns, under axial compression, shear, and flexural moment, considering tensile strength of concrete. Using this model, the strength and the failure mode of R/C columns are investigated, and the proposed models are compared with test data available in the literature.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2003년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.397-402
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• 2003

This paper presents strut-and-tie models for predicting shear strength of RC interior beam-column joints considering the plastic hinge rotation of adjacent beams. On seismic design of frame system, it is controlled beams to occur plastic hinges and to be ductile so as to dissipate earthquake energy efficiently. The plastic hinge deformation of beams is used as analysis parameter in terms of strain of beam tensile bars at column face. The shear strengths of beam-column joints are evaluated by combining direct strut mechanism with truss mechanism. It is assumed that the max force transferred by direct strut mechanism is based on the strength of cracked concrete element, and that by truss mechanism is based on bond capacity.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.115-130
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• 2013

철근콘크리트 파일캡의 설계 시 사용되고 있는 현행 설계기준의 단면법 및 스트럿-타이 모델 방법은 각각 B-영역으로 이루어진 철근콘크리트 구조부재의 거동과 2차원 응력교란영역을 갖는 철근콘크리트 구조부재의 거동에 기초한 것으로, 이를 응력교란영역(D-영역)을 갖고 3차원 거동이 지배적인 철근콘크리트 파일캡의 설계에 적용하는 것은 적절하지 않다. 이 연구에서는 3축 응력을 받는 콘크리트 스트럿 및 절점영역의 강도특성과 철근이 배치되지 않은 인장영역에서의 콘크리트 타이의 하중저항능력 등을 반영하여 철근콘크리트 파일캡을 합리적으로 설계할 수 있는 개선 3차원 스트럿-타이 모델을 제안하였다. 파괴실험이 수행된 78개 철근콘크리트 파일캡 시험체의 극한강도를 현행 설계기준의 단면법 및 스트럿-타이 모델 방법, 그리고 이 연구의 개선 3차원 스트럿-타이 모델을 이용하여 평가하였으며, 그 결과의 비교분석을 통해 스트럿-타이 모델 방법 적용 시의 3차원 거동 및 하중전달 메커니즘을 묘사하기 위한 적절한 구성요소의 필요성과 이 연구에서 제안한 개선 3차원 스트럿-타이 모델의 타당성을 검증하였다.

• Computers and Concrete
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• 제15권5호
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• pp.807-831
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• 2015

In the previous analytical studies on 2D reinforced concrete (RC) beam-column joints, the modified compression field theory (MCFT) and the strut-and-tie method (STM) are usually employed. In this paper, the limitations of these analytical models for RC joint applications are reviewed. Essentially for predictions of RC joint shear behaviour, the MCFT is not applicable, while the STM can only predict the ultimate shear strength. To eliminate these limitations, an improved STM is derived and applied to some commonly encountered 2D joints, viz., interior and exterior joints, subjected to monotonic loading. Compared with the other STMs, the most attracting novelty of the proposed improved STM is that all critical stages of the shear stress-strain relationships for RC joints can be predicted, which cover the stages characterized by concrete cracking, transverse reinforcement yielding and concrete strut crushing. For validation and demonstration of superiority, the shear stress-strain relationships of interior and exterior RC beam-column joints from published experimental studies are employed and compared with the predictions by the proposed improved STM and other widely-used analytical models, such as the MCFT and STM.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제12권6호
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• pp.685-698
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• 2001

In this paper, a general method for the automatic search for Strut-and-Tie (S&T) models representative of possible resistant mechanisms in reinforced concrete elements is proposed. The representativeness criterion here adopted is inspired to the principle of minimum strain energy and requires the consistency of the model with a reference stress field. In particular, a highly indeterminate pin-jointed framework of a given layout is generated within the assigned geometry of the concrete element and an optimum truss is found by the minimisation of a suitable objective function. Such a function allows us to search the optimum truss according to a reference stress field deduced through a F.E.A. and assumed as representative of the given continuum. The theoretical principles and the mathematical formulation of the method are firstly explained; the search for a S&T model suitable for the design of a deep beam shows the method capability in handling the reference stress path. Finally, since the analysis may consider the structure as linear-elastic or cracked and non-linear in both the component materials, it is shown how the proposed procedure allows us to verify the possibilities of activation of the design model, oriented to the serviceability condition and deduced in the linear elastic field, by following the evolution of the resistant mechanisms in the cracked non-linear field up to the structural failure.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.257-265
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• 2016

철근콘크리트 깊은 보의 파괴거동은 전단경간비, 휨철근비, 하중점과 지지점의 조건, 그리고 사용재료의 성질 등의 여러 변수간의 복합적인 역학관계로 인해 매우 복잡하다. 이 논문에서는 철근콘크리트 깊은 보의 파괴거동 특성을 합리적인 방법으로 반영하여 전단경간비가 3 이하인 철근콘크리트 보의 설계를 수행할 수 있는 두 종류의 단순 1차 부정정 스트럿-타이 모델을 제안하였다. 또한 1차 부정정 스트럿-타이 모델을 정정 스트럿-타이 모델로 변환시켜 현행 스트럿-타이 모델 설계기준에 의한 철근콘크리트 깊은 보의 설계를 가능하게 하는 부정정 스트럿-타이 모델의 하중분배율을 제안하였다. 하중분배율 결정 시 철근콘크리트 보의 강도 및 거동에 영향을 미치는 전단경간비, 휨철근비, 콘크리트의 압축강도 등의 영향을 반영하였다. 이 논문의 동반논문에서는 여러 현행 설계기준의 방법들과 이 연구에서 제안한 스트럿-타이 모델 및 하중분배율을 이용하여 파괴실험이 수행된 전단경간비가 3 이하인 다양한 종류의 335개 철근콘크리트 보의 강도를 평가하고, 이 연구에서 제안한 스트럿-타이 모델 및 하중분배율의 타당성을 검증하였다.

• 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.

• 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.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 1998년도 봄 학술발표회논문집(II)
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• pp.415-420
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• 1998

In this paper, 2D SUB-3D STM approach for analysis and design of 3D structural concrete is presented. In the approach several 2D sub strut-tie models which are representations of compressive and tensile stress flows of each projected plane of 3D structural concrete are utilized in the sketch of a 3D strut-tie model, in the evaluation of effective strengths of compressive concrete struts, and in the verification of geometric compatibility and bearing capacity of critical nodal zones of 3D strut-tie model. To prove the validity and rationality of the suggested approach, the behavior and strength of a prestressed box girder diaphragm tested to failure are evaluated.