• Structural Engineering and Mechanics
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• 제57권3호
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• pp.507-528
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• 2016

Reduced beam section (RBS) moment resisting connections are among the most economical and practical rigid steel connections developed in the aftermath of the 1994 Northridge and the 1995 Kobe earthquakes. Although the performance of RBS connection has been widely studied, this connection has not been subject to in the skewed conditions. In this study, the seismic performance of dogbone connection was investigated at different angles. The Commercial ABAQUS software was used to simulate the samples. The numerical results are first compared with experimental results to verify the accuracy. Nonlinear static analysis with von Mises yield criterion materials and the finite elements method were used to analyze the behavior of the samples The selected Hardening Strain of materials at cyclic loading and monotonic loading were kinematics and isotropic respectively The results show that in addition to reverse twisting of columns, change in beam angle relative to the central axis of the column has little impact on hysteresis response of samples. Any increase in the angle, leads to increased non-elastic resistance. As for Weak panel zone, with increase of the angle between the beam and the column, the initial submission will take place at a later time and at a larger rotation angle in the panel zone and this represents reduced amount of perpendicular force exerted on the column flange. In balanced and strong panel zones, with increase in the angle between the beam and the central axis of the column, the reduced beam section (RBS), reaches the failure limit faster and at a lower rotation angle. In connection of skewed beam, balanced panel zone, due to its good performance in disposition of plasticity process away from connection points and high energy absorption, is the best choice for panel zone. The ratio of maximum moment developed on the column was found to be within 0.84 to 1 plastic anchor point, which shows prevention of brittle fracture in connections.

• Advances in concrete construction
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• 제13권 2호
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• pp.183-190
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• 2022

A wide range of experimental bases and improved performance with different forms of Fiber Reinforced Polymer (FRP) have attracted researchers to produce eco-friendly and sustainable structures. The reinforced concrete (RC) beam's shear capacity has remained a complex phenomenon because of various parameters affecting. Design recommendations for the shear capacity of RC elements having FRP reinforcement need a more experimental database to improve design recommendations because almost all the recommendations replace different parameters with FRP's. Steel and FRP are fundamentally different materials. One is ductile and isotropic, whereas the other is brittle and orthotropic. This paper presents experimental results of the investigation on the beams with glass fiber reinforced polymer (GFRP) reinforcement as longitudinal bars and stirrups. Total twelve beams with GFRP reinforcement were prepared and tested. The cross-section of the beams was rectangular of size 230 × 300 mm, and the total length was 2000 mm with a span of 1800 mm. The beams are designed for simply-supported conditions with the two-point load as per specified load positions for different beams. Flexural reinforcement provided is for the balanced conditions as the beams were supposed to test for shear. Two main variables, such as shear span and spacing of stirrups, were incorporated. The beams were designed as per American Concrete Institute (ACI) ACI 440.1R-15. Relation of VExp./VPred. is derived with axial stiffness, span to depth ratio, and stirrups spacing, from which it is observed that current design provisions provide overestimation, particularly at lower stirrups spacing.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.3-12
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• 2011

철근콘크리트 깊은 보의 거동은 전단경간비, 휨철근비, 하중점과 지지점의 조건, 그리고 사용재료의 성질 등의 여러 변수간의 복합적인 역학관계로 인해 매우 복잡하다. 이 논문에서는 이러한 깊은 보의 거동 특성을 모두 반영하여 연속지지 철근콘크리트 깊은 보의 설계를 수행할 수 있는 부정정 스트럿-타이 모델을 제안하였다. 또한 현 스트럿-타이 모델 설계기준을 부정정 스트럿-타이 모델을 이용한 연속지지 철근콘크리트 깊은 보의 설계에 합리적으로 적용하기 위해 외부하중에 대한 단부 지지점 반력의 비인 반력분배율과 수직 트러스 메커니즘에 의해 전달되는 외부하중의 크기 즉 부정정 스트럿-타이 모델의 하중분배율을 제안하였다. 하중분배율의 결정 시 연속지지 철근콘크리트 깊은 보의 전단에 대한 연성파괴거동을 확보하기 위하여 깊은 보의 전단저항 메커니즘을 구성하는 콘크리트 스트럿과 수직철근타이가 동시에 파괴된다는 전단평형철근비 개념을 도입하였으며, 다양한 수치해석 결과를 바탕으로 연속지지 깊은 보의 강도 및 거동에 영향을 미치는 전단경간비, 휨철근비, 그리고 콘크리트의 압축강도 등의 주요설계변수를 고려하였다. 이 논문의 후속편에서는 기존의 여러 설계방법들과 이 연구에서 제안한 방법을 이용하여 파괴실험이 수행된 다양한 종류의 연속지지 깊은 보의 강도를 평가하고, 이 연구에서 제안한 방법의 적합성을 검증하였다.

• 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.

• Steel and Composite Structures
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• 제43권6호
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• pp.735-757
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• 2022

The behavior of shear deficient under-balanced reinforced concrete beams with rectangular cross-sections, which were externally strengthened with CFRP composite along shear spans, was experimentally investigated under vertical load. One of the specimens represents a reference beam without CFRP strengthening and the other specimens have different width/strip spacing ratios (w_f/s_f). The optimum strip in terms of w_f/s_f, which will bring the beam behavior to the ideal level in terms of strength and ductility, was determined according to the regulations. When the w_f/s_f ratio exceeds 0.55, the behavior of the beam shifted from shear failure to bending failure. However, it has been observed that the w_f/s_f ratio should be increased up to 0.82 in order for the beam to reach sufficient shear reserve value according to the codes. It is also observed that the direction and weight of the CFRP composite are one of the most critical factors and 240 gr/m² CFRP strips experienced sudden ruptures in the shear span after the cracking of the concrete. It is considered as a deficiency that the empirical shear capacity formulas given for the beams reinforced with CFRP in the regulations do not take into account both direction and weight of CFRP composites.

• Steel and Composite Structures
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• 제18권3호
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• pp.583-601
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• 2015

In the present study, the combined effects of thermal and mechanical loadings on the interlaminar shear stresses of both moderately thin and thick composite laminated beams are numerically analyzed. The finite element modelling of laminated composite beams and analysis of interlaminar stresses are performed using the commercially available software package MSC NASTRAN/PATRAN. The validity of the finite element analysis (FEA) is demonstrated by comparing the experimental test results obtained due to mechanical loadings under the influence of thermal environment with those derived using the present FEA. Various parametric studies are also performed to investigate the effect of thermal loading on interlaminar stresses generated in symmetric, anti-symmetric, asymmetric, unidirectional, cross-ply, and balanced composite laminated beams of different stacking sequences with identical mechanical loadings and various boundary conditions. It is shown that the elevated thermal environment lead to higher interlaminar shear stresses varying with the stacking sequence, length to thickness ratio, ply orientations under identical mechanical loading and boundary conditions of the composite laminated beams. It is realized that the magnitude of the interlaminar stresses along xz plane is always much higher than those of along yz plane irrespective of the ply-orientation, length to thickness ratios and boundary conditions of the composite laminated beams. It is also observed that the effect of thermal environment on the interlaminar shear stresses in carbon-epoxy fiber reinforced composite laminated beams are increasing in the order of symmetric cross-ply laminate, unidirectional laminate, asymmetric cross-ply laminate and anti-symmetric laminate. The interlaminar shear stresses are higher in thinner composite laminated beams compared to that in thicker composite laminated beams under all environmental temperatures irrespective of the laminate stacking sequence, ply-orientation and boundary conditions.

• 대한토목학회논문집
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• 제1권1호
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• pp.33-42
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• 1981

현행(現行) 철근(鐵筋)콘크리트 표준시방서(標準示方書)는 WSD와 USD의 재래적(在來的)인 두 가지 설계편(設計編)으로 구성(構成)되어 있는데 이들 설계기준(設計基準)은 ACI 318-63 및 318-71 Code에 기초를 두고 있다. 이와 같이 주로 ACI 318-63 시방서(示方書)에 기초를 둔 우리의 WSD와 USD의 안전율(安全率)은 우리의 설계(設計) 및 시공실무(施工實務)에 비(比)해 부적절(不適切)한 것으로 받아들여지고 있다. 더구나 ACI의 안전율(安全率)도 확률적(確率的)으로 결정(決定)된 것이 아니고 주로 경험(經驗)과 현실성(現實性)을 고려하여 결정(決定)된 것이다. 본(本) 연구(硏究)는 현행(現行) 허용응력설계(許容應力設計) 안전율규정(安全率規定)으로 설계(設計)되는 휨 부재(部材)의 안전수준(安全水準)을 2차(次)모멘트 신뢰성이론(信賴性理論)에 의해 고찰(考察)하고, 일관성(一貫性)있는 목표신뢰성(目標信賴性)을 제공(提供)하는 철근(鐵筋) 및 콘크리트의 공칭안전율(公稱安全率)과 휨 허용응력(許容應力)을 합리적(合理的)이고도 효율적(效率的)으로 결정(決定)하는 방법(方法)을 제안(提案)하였다. Cornell의 제(第)1계(階) 이차(二次)모멘트법(法)을 하중(荷重)과 저항(抵抗) 결과변화(結果變化)의 대수변환(對數變換)에 의해 적용(適用)하는 방법(方法)을 본(本) 연구(硏究)의 신뢰성해석법(信賴性解析法)으로 사용하였다. 최적(最適) 철근비(鐵筋比)를 갖는 극한강설계(極限强設計)의 과소철근(過少鐵筋)보에 대응하는 균형철근비(均衡鐵筋比)로 설계(設計)되는 균형단면(均衡斷面)이 되도록 하는 독특한 방법으로 콘크리트의 허용압축응력(許容壓縮應力)을 유도하였다. 우리의 시공(施工) 및 설계실무(設計實務)의 수준(水準)에 적합(適合)한 ${\beta}_0=4$를 안전율(安全率) 결정(決定)을 위한 목표신뢰성지수(目標信賴性指數)로 택하였다. 현행(現行) WSD 시방서(示方書)로 설계(設計)되는 RC 휨 부재(部材)의 안전(安全) 및 신뢰성(信賴性)을 여러 수치계산(數値計算)을 통해 고찰(考察)해본 결과(結果), 현행(現行) WSD 기준(基準)에 의한 설계(設計)는 비정당적(非定當的)이며 일관성(一貫性)없는 신뢰성(信賴性)으로 인하여 비경제적(非經濟的)인 설계(設計)도 된다는 사실(事實)을 알 수 있었다. 적절(適切)한 목표신뢰성지수(目標信賴性指數) ${\beta}_0=4$에 따른 휨 부재(部材)의 철근(鐵筋)과 콘크리트의 합리적(合理的)인 허용응력(許容應力)을 본(本) 연구(硏究)의 신뢰성이론(信賴性理論)에 의해 제안(提案)하였다.