• 한국지반신소재학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.113-118
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• 2017

확공형 앵커에 대한 인발시 거동 특성을 분석하기 위해 유한요소해석 프로그램을 이용하여 수치해석을 수행하였다. 확공형 앵커에 대한 수치해석 결과에서 확개각도의 변화에 따른 앵커의 지지력 비율 결과값과 앵커의 강선에 작용하는 축하중 결과값의 비교 분석을 통해 확개각도의 크기가 커질수록 앵커의 지지력 증대효과가 나타나는 것을 알 수 있었다. 확개각도가 $30{\sim}60^{\circ}$인 경우 앵커인장력에 따른 변형 및 응력분포 특성은 유사하게 나타났으나 동일한 앵커인장력이 작용할 경우 확개각도에 따라 상부 변위발생량의 차이로 인하여 마찰저항력 발현정도에 차이가 나타남을 볼 수 있었다. 또한, 본 연구에서 적용된 확공형 비트가 상부를 원뿔형으로 굴착함에 따라 그라우팅부 상부 원뿔위치에서 최대압축력과 인장력이 발생하는 것이 확인되었으며, 상부 그라우팅부의 인장파괴가 발생할 가능성이 있음을 알 수 있었다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제8권5호
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• pp.59-65
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• 2008

최근, 교량교각과 같은 기둥구조물의 사용성능을 향상시킴과 동시에 복잡한 도심지 내 효율적 공간활용을 위해 콘크리트 충전강관(CFT: concrete-filled steel tube)의 적용이 점차 증가하고 있다. 이러한 기둥구조물의 정확한 설계를 위해서는 재료 및 기하학적 특성에 따른 콘크리트 충전강관 기둥의 거동에 관한 실험적 연구가 요구된다. 이에 본 연구에서는 압축강도실험을 통하여 외경-두께비 (D/t) 및 강재-콘크리트 단면적비 (As/Ac)에 따른 콘크리트 충전강관 기둥의 극한강도 분포특성에 대해 명확히 파악하였다. 또한 콘크리트 배합강도에 따른 콘크리트 충전강관 기둥의 극한강도 분포특성을 실험을 통하여 명확히 파악하였다. 실험결과의 고찰을 통하여 압축하중을 받는 콘크리트 충전강관 기둥의 극한강도는 콘크리트 강도보다 강과의 단면특성에 주로 의존함을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.65-74
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• 2005

압밀이 진행 중인 지반에 설치되는 말뚝은 부마찰력을 받으며 과도한 부마찰력은 기초 및 상부구조물의 안정에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 큰 잔류침하가 예상되는 연약지반에 교각 기초로 시공되는 말뚝의 부마찰력을 산정하여 기초의 지지력에 대한 안정성을 평가하였다. 본 연구에서는 연약 점성토 내에 설치될 말뚝기초가 큰압밀침하가 발생하는 지역에 적합한지 여부를 판단하였는데, 이를 위해 시기별 지반조사 자료로부터 얻은 대상지반의 압밀정수와 침하 계측자료를 이용하여 현재의 압밀도와 잔류침하량을 산정하였다. 말뚝의 깊이별 침하량은 부마찰력을 고려할 수 있도록 수정된 하중전이함수법과 수치해석적 방법의 두 가지 방법으로 예측하였는데, 두 방법으로 구한 깊이별 말뚝변위와 최대 축하중은 서로 유사한 값을 나타내었으며, 중립면의 위치도 유사하게 나타났다. 부마찰력을 고려하여 말뚝의 지지력에 대한 안전성 평가를 수행한 결과 말뚝이 설계지지력에 못미치 경우에는 slip layer코팅을 적용하여 부마찰력을 감소시키거나 말뚝의 지지층 근입깊이를 늘려 지지력을 증가시키는 방안을 추천하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제49권6호
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• pp.705-726
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• 2014

In general, cylindrically curved plates are used in ships and offshore structures such as wind towers, spa structures, fore and aft side shell plating, and bilge circle parts in merchant vessels. In a number of studies, it has been shown that curvature increases the buckling strength of a plate under compressive loading, and the ultimate load-carrying capacity is also expected to increase. In the present paper, a series of elastic and elastoplastic large deflection analyses were performed using the commercial finite element analysis program (MSC.NASTRAN/PATRAN) in order to clarify and examine the fundamental buckling and collapse behaviors of curved plates subjected to combined axial compression and lateral pressure. On the basis of the numerical results, the effects of curvature, the magnitude of the initial deflection, the slenderness ratio, and the aspect ratio on the characteristics of the buckling and collapse behavior of the curved plates are discussed. On the basis of the calculated results, the design formula was developed to predict the buckling and ultimate strengths of curved plates subjected to combined loads in an analytical manner. The buckling strength behaviors were simulated by performing elastic large deflection analyses. The newly developed formulations were applied in order to perform verification analyses for the curved plates by comparing the numerical results, and then, the usefulness of the proposed method was demonstrated.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권1호
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• pp.133-140
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• 2010

와이어로프와 T형 강판을 이용한 비부착공법의 내진성능을 평가하기 위해 중심 축하중과 반복 횡하중을 받는 5개의 보강된 기둥과 무보강 기둥을 실험하였다. 주요 변수는 T형 강판의 정착방법과 피복 모르터의 유 무이다. 실험결과 T형 강판이 정착된 기둥의 하중분배로 인한 휨 내력 및 연성 증가를 확인할 수 있었다. 그러나 T형 강판이 정착되지 않은 기둥은 연성 증가에는 효과적이지만 T형 강판으로 하중이 분배되지 않았다. 피복 모르터가 있는 보강된 기둥은 효과적인 초기 강성 및 휨 내력 증가를 보였지만 연성증가에는 불리하였다. 단면분할법을 이용해 예측한 보강된 기둥의 최대 휨 내력은 등가응력블럭을 사용하여 예측한 ACI 318-05 기준보다 실험결과를 예측하였다.

• Computers and Concrete
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• 제23권1호
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• pp.61-68
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• 2019

This paper presents a computational rational model to predict the ultimate and optimized load capacity of reinforced concrete (RC) beams strengthened by a combination of longitudinal and transverse fiber reinforced polymer (FRP) composite plates/sheets (flexure and shear strengthening system). Several experimental and analytical studies on the confinement effect and failure mechanisms of fiber reinforced polymer (FRP) wrapped columns have been conducted over recent years. Although typical axial members are large-scale square/rectangular reinforced concrete (RC) columns in practice, the majority of such studies have concentrated on the behavior of small-scale circular concrete specimens. A high performance concrete, known as polymer concrete, made up of natural aggregates and an orthophthalic polyester binder, reinforced with non-metallic bars (glass reinforced polymer) has been studied. The material is described at micro and macro level, presenting the key physical and mechanical properties using different experimental techniques. Furthermore, a full description of non-metallic bars is presented to evaluate its structural expectancies, embedded in the polymer concrete matrix. In this paper, the mechanism of mechanical interaction of smooth and lugged FRP rods with concrete is presented. A general modeling and application of various elements are demonstrated. The contact parameters are defined and the procedures of calculation and evaluation of contact parameters are introduced. The method of calibration of the calculated parameters is presented. Finally, the numerical results are obtained for different bond parameters which show a good agreement with experimental results reported in literature.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제77권4호
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• pp.441-461
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• 2021

Reinforced concrete (RC) columns are crucial in building structures and they are of higher vulnerability to terrorist threat than any other structural elements. Thus it is of great interest and necessity to achieve a comprehensive understanding of the possible responses of RC columns when exposed to high intensive blast loads. The primary objective of this study is to derive analytical formulas to assess vulnerability of RC columns using an advanced numerical modelling approach. This investigation is necessary as the effect of blast loads would be minimal to the RC structure if the explosive charge is located at the safe standoff distance from the main columns in the building and therefore minimizes the chance of disastrous collapse of the RC columns. In the current research, finite element model is developed for RC columns using LS-DYNA program that includes a comprehensive discussion of the material models, element formulation, boundary condition and loading methods. Numerical model is validated to aid in the study of RC column testing against the explosion field test results. Residual capacity of RC column is selected as damage criteria. Intensive investigations using Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) methodology are then implemented to evaluate the influence of scaled distance, column dimension, concrete and steel reinforcement properties and axial load index on the vulnerability of RC columns. The generated empirical formulae can be used by the designers to predict a damage degree of new column design when consider explosive loads. With an extensive knowledge on the vulnerability assessment of RC structures under blast explosion, advancement to the convention design of structural elements can be achieved to improve the column survivability, while reducing the lethality of explosive attack and in turn providing a safer environment for the public.

• Steel and Composite Structures
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• 제47권2호
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• pp.269-287
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• 2023

The WGJ420 fire-resistant weathering (FRW) steel is developed and manufactured with standard yield strength of 420 MPa at room temperature, which is expected to significantly enhance the performance of steel structures with excellent fire and corrosion resistances, strong seismic capacity, high strength and ductility, good resilience and robustness. In this paper, the mechanical properties of FRW steel plates and buckling behavior of columns are investigated through tests at elevated temperatures. The stress-strain curves, mechanical properties of FRW steel such as modulus of elasticity, proof strength, tensile strength, as well as corresponding reduction factors are obtained and discussed. The recommended constitutive model based on the Ramberg-Osgood relationship, as well as the relevant formulas for mechanical properties are proposed, which provide fundamental mechanical parameters and references. A total of 12 FRW steel welded I-section columns with different slenderness ratios and buckling load ratios are tested under standard fire to understand the global buckling behavior in-depth. The influences of boundary conditions on the buckling failure modes as well as the critical temperatures are also investigated. In addition, the temperature distributions at different sections/locations of the columns are obtained. It is found that the buckling deformation curve can be divided into four stages: initial expansion stage, stable stage, compression stage and failure stage. The fire test results concluded that the residual buckling capacities of FRW steel columns are substantially higher than the conventional steel columns at elevated temperatures. Furthermore, the numerical results show good agreement with the fire test results in terms of the critical temperature and maximum axial elongation. Finally, the critical temperatures between the numerical results and various code/standard curves (GB 51249, Eurocode 3, AS 4100, BS 5950 and AISC) are compared and verified both in the buckling resistance domain and in the temperature domain. It is demonstrated that the FRW steel columns have sufficient safety redundancy for fire resistance when they are designed according to current codes or standards.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권6A호
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• pp.861-872
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• 2008

콘크리트충전 유리섬유 복합소재 튜브는 좋은 내구성과 심한 부식환경에서 견딜 수 있는 높은 화학적인 저항성으로 인해서 해양구조물에서 종종 사용된다. 이 연구는 원형 콘크리트충전 유리섬유 복합소재 튜브에 대한 다양한 실험을 수행하고 결과를 분석한다. 유리섬유 직포 수적층, 필라멘트 와인딩 적층을 압축을 받는 관의 바깥 튜브로 사용하는 경우에 고려해야 하는 몇 가지 측면을 실험 분석한다. 이 연구의 목적은 다음과 같다: (1) 유리섬유 층의 필라멘트 와인딩 각도의 효율성 검증 (2) GFRP 적층수가 강도 및 최고 변형률에 미치는 영향 평가 (3) 단부 재하조건이 구속효과 및 파괴양상에 미치는 영향 파악, 그리고 (4) 구속 상태에서 콘크리트의 응력-변형률 거동을 모사하는 해석적인 모델 제시이다. 세 가지 서로 다른 종류의 섬유 구성이 사용되었다: 직포층, ${\pm}45^{\circ}$ 필라멘트 와인딩 층, 그리고 ${\pm}85^{\circ}$ 필라멘트 와인딩 층. 각 층은 독립적으로 혹은 복합적으로 함께 사용되었다. 시편의 비 및 지름이 서로 다른 경우도 실험하였다. 총 27개의 GFRP 튜브 시편을 이용해서 인장 실험을 수행하였고, 66개의 콘크리트충전 GFRP튜브 시편을 이용해서 압축 실험을 수행하고 결과를 분석하였다. 구속상태의 콘크리트 응력-변형률 거동을 모사하는 해석적인 모델 및 영향계수를 제시하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권3호
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• pp.207-214
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• 2015

이 연구에서는 중량콘크리트 전단벽의 경계요소내에서 횡보강근으로서 와이어로프의 적용가능성을 평가하였다. 와이어로프의 횡보강근의 배근간격은 60 mm에서 120 mm로 변화되었는데, 이때의 횡보강근체적지수는 0.126~0.234이다. 와이어로프는 주철근의 외부와 경계요소내 내부의 크로스타이로 적용되었다. 와이어로프로 횡보강된 5개의 중량콘크리트 전단벽은 축력하중하에서 반복횡하중의 실험이 수행되었다. 실험결과, 횡보강근체적지수가 증가함에 따라 전단벽의 연성은 현저하게 증가한 반면, 휨 내력의 변화는 미미하였다. 전단벽의 휨 내력의 실험결과는 ACI 318-11 기준의 예측값 보다 다소 높았다. 동일한 횡보강근체적지수에서 와이어로프로 횡보강된 전단벽의 변위연성비는 일반철근으로 보강된 전단벽보다 높았다. 특히, 이 실험결과로부터 고연성설계를 위한 곡률연성비 16 이상을 확보하기 위해서는 횡보강근체적지수가 0.233 이상이 요구되었다.