• Computers and Concrete
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• 제31권1호
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• pp.53-69
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• 2023

The rotational stiffness of a semi-rigid beam-to-column connection plays an important role in the reduction of the second-order effects in the precast concrete skeletal frames. The aim of this study is to present a detailed nonlinear finite element study to reproduce the experimental response of a semi-rigid precast beam-to-column connection composed by corbel, dowel bar and continuity tie bars available in the literature. A parametric study was carried using four arrangements of the reinforcing tie bars in the connection, including high ratio of the continuity tie bars passing around the column in the cast-in-place concrete. The results from the parametric study were compared to analytical equations proposed to evaluate the secant rotational stiffness of beam-to-column connections. The good agreement with the experimental results was obtained, demonstrating that the finite element model can accurately predict the structural behaviour of the beam-to-column connection despite its complex geometric configuration. The secant rotational stiffness of the connection was good evaluated by the analytical model available in the literature for ratio of the continuity tie bars of up to 0.69%. Precast beam-to-column connection with a ratio of the continuity tie bars higher than 1.4% had the secant stiffness overestimated. Therefore, an adjustment coefficient for the effective depth of the crack at the end of the beam was proposed for the analytical model, which is a function of the ratio of the continuity tie bars.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권4호
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• pp.605-615
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• 2016

스트럿-타이 모델 방법을 이용한 콘크리트 구조부재의 설계 시 구조부재 내부의 하중전달 메커니즘을 대변하는 스트럿-타이 모델을 형성하는 일은 어렵다. 스트럿-타이 모델 형성의 어려움을 극복하고 하나의 스트럿-타이 모델을 이용하여 다양한 여러 하중조합을 고려하고자 2차원 격자 스트럿-타이 모델 방법이 제안되었으나, 이 방법에 도입된 스트럿의 유효강도 결정방법, 스트럿과 타이의 하중전달능력 결정방법, 그리고 스트럿-타이 모델의 기하학적 적합조건 검토방법 등을 비롯한 몇 가지의 기본개념에 관한 내용만 소개되었을 뿐 이 방법의 타당성 검증에 대한 연구는 매우 미흡하다. 따라서 이 연구에서는 철근콘크리트 깊은 보의 정확한 해석과 경제적이고 안전한 설계를 위하여 기 제안된 2차원 격자 스트럿-타이 모델 방법의 적합성을 검증하였다. 이를 위하여 파괴실험이 수행된 다수의 철근콘크리트 깊은 보의 파괴강도를 2차원 격자 스트럿-타이 모델 방법, 현행 설계기준의 단면법, 그리고 현행 설계기준의 전통적인 스트럿-타이 모델 방법으로 예측하였으며, 그 예측 결과의 비교분석을 통해 기제안된 2차원 격자 스트럿-타이 모델 방법의 타당성을 평가하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2005년도 추계 학술발표회 제17권2호
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• pp.271-274
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• 2005

Existing strut-and-tie model cannot be applied to analysis of slender beams without shear reinforcement because shear transfer mechanism is not formed. In the present study, a new strut-and-tie model with rigid joint was developed. Basically, concrete strut is modeled as a frame element which can transfer shear force (or moment) as well as axial force. Employing Rankine failure criterion, failure strength due to shear-tension and shear-compression developed in compressive concrete strut was defined. For verification, various test specimens were analyzed and the results were compared with tests. The proposed strut-and-tie model predicted shear strength and failure displacement with reasonable precision, addressing the design parameters such as shear reinforcement, concrete compressive strength, and shear span ratio.

• 한국기계가공학회지
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• 제11권5호
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• pp.68-75
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• 2012

This study aims at the structural analysis of vibration and fatigue according to the tie rod configuration. The maximum displacement amplitude is happened at 156Hz by harmonic vibration analysis, this tie rod model can be broken as the weakest state. Among the cases of nonuniform fatigue loads, 'SAE bracket history' with the severest change of load becomes most unstable but 'Sine wave' becomes most stable. In case of 'Sine wave' with the average stress of 0MPa and the amplitude stress of 570MPa, the possibility of maximum damage becomes 70%. This stress state can be shown with 140 times more than the damage possibility of 'SAE bracket history' or 'SAE transmission'. The structural result of this study can be effectively utilized with the design on tie rod by investigating prevention and durability against its damage.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제15권2호
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• pp.152-159
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• 2001

In this paper it is intended to set-up a sound model of the 60,000rpm 100kW prototype APU gas turbine rotor-bearing system, and particularly to investigate the influences of the tie shaft on the rotordynamic characteristics of the entire APU gas turbine rotor-bearing system, employing the dual shaft model. Firstly, a mock-up APU rotor has been constructed to test and verify the model. Analytical natural frequency results have agreed with the corresponding modal test ones to within 5% difference. Then, the rotordynamic characteristics of the prototype APU rotorbearing system have been investigated. Natural vibration and unbalance response analyses results have shown that the inner tie shaft resonance can cause high enough vibration of the outer main rotor shaft. This could be a concern as the rotor journals operate on very thin air film at high speed. It is concluded as a conservative design practice that the inner tie shaft should be explicitly modeled in the rotordynamic analysis of the APU rotor-bearing system.

• 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.

• 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 2003년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.391-396
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• 2003

The concrete corbels consist of various failure mechanisms such as the yielding of the tension reinforcement, the crushing or splitting from compression concrete struts, and localized bearing or shearing failure under the loading plate. However, predicting those failure mechanisms is very difficult. In this study, the ACI 318-02, the softened strut-tie model approach, and the nonlinear strut-tie model approach are applied to ultimate strength analysis of normal strength concrete corbels tested to failure. From the result of the analysis, an effective analysis and design method of normal strength concrete corbels is suggested.

• 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.

• 한국철도학회논문집
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• 제1권1호
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• pp.30-39
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• 1998

The functions of diaphragms at abutments and piers of PSC box girder railway bridge are to transfer forces from the superstructure onto bearings or columns and to stiffen the superstructure cross-section against in -plane deformation. Due to stress disturbance at diaphragm, the design for the diaphragm using conventional design method is relatively irrational than those for other structural members. And, due to contribution to boundary condition of deck slab by the diaphragm, the behavior of deck slab near the diaphragm is different from that of the deck slab obtained from two dimensional analysis of the bridge, which is basis for the design of deck slab. In this paper, three dimensional behavior of deck slab near the diaphragm of prestressed concrete (PSC) box girder railway bridge constructed by the precast span method are analyzed by using three dimensional finite element modeling and using the strut-and-tie model design of the diaphragm are presented. The modeling techniques used in this paper can be applied effectively to examine the causes of cracks at deck slab near diaphragm and to design diaphragm rationally.