• Computers and Concrete
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• 제15권6호
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• pp.951-972
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• 2015

The focus of the present study is to investigate both local and global behaviour of a precast concrete sandwich panel. The selected prototype consists of two reinforced concrete layers coupled by a system of cold-drawn steel profiles and one intermediate layer of insulating material. High-definition nonlinear finite element (FE) models, based on 3D brick and 2D interface elements, are used to assess the capacity of this technology under shear, tension and compression. Geometrical nonlinearities are accounted via large displacement-large strain formulation, whilst material nonlinearities are included, in the series of simulations, by means of Von Mises yielding criterion for steel elements and a classical total strain crack model for concrete; a bond-slip constitutive law is additionally adopted to reproduce steel profile-concrete layer interaction. First, constitutive models are calibrated on the basis of preliminary pull and pull-out tests for steel and concrete, respectively. Geometrically and materially nonlinear FE simulations are performed, in compliance with experimental tests, to validate the proposed modeling approach and characterize shear, compressive and tensile response of this system, in terms of global capacity curves and local stress/strain distributions. Based on these experimental and numerical data, the structural performance is then quantified under various loading conditions, aimed to reproduce the behaviour of this solution during production, transport, construction and service conditions.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.774-781
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• 2002

본 연구에서는 국내에서 활용하고있는 지간거리 l0m인 실물크기 4개의 싱글티 슬래브의 댑 단부에 대하여 8번의 전단실험을 실행하였다. 시험체는 국내 규준의 주차장을 위한 활하중 500kgf/$m^2$와 매장용도를 위한 활하중 1,200 kgf/$m^2$을 적용하여 설계하였다. 강도설계규준을 모두 만족시키면서 시험체에 적용시킨 변수는 걸이철근의 배근방법을 다르게하여 적용시켰다. 현재 국내에서 활용하는 PCI 배근방법에의한 단면과, 90$^{\circ}$절곡배근, 60$^{\circ}$절곡배근에 대한 각 실험결과를 비교 분석하였다. 1) 5mm깊이 빗질로 거칠게 마감한 플랜지 상부의 모든 시험체는 종국파괴까지 토핑콘크리트와 일체 거동하였다. 강선의 정착구 파괴로 인한 조기 파괴된 하나의 시험체를 제외하고서 주어진 강도규준 설계를 대체로 만족시켰다. 2) 걸이철근의 여러 가지 형태를 변수로 두어 실험한 결과 복부 전단균열과 수직으로 배치된 60$^{\circ}$절곡 배근형태의 시험체가 사용하중과 종국하중에서 가장 우수한 결과를 나타냈으며, PCI 형태의 일반배근, 90$^{\circ}$절곡배근의 순으로 전단성능이 좋게 평가되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.591-601
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• 2011

보 휨 철근으로 600 MPa 철근을 사용한 콘크리트 보-기둥 접합부의 내진성능을 평가하기 위하여 실험 연구를 수행하였다. 세 개의 내부 보-기둥 접합부 실험체와 두 개의 외부 보-기둥 접합부 실험체를 주기하중 하에서 실험하였다. 실험체는 현행 기준에 따라 특수 모멘트 골조로 설계하였다. 600 MPa 철근을 사용한 실험체의 구조 성능을 400 MPa 철근을 사용한 실험체의 구조 성능과 비교하였다. 실험 결과 600 MPa 철근을 사용한 실험체에서 보-기둥 접합부에서 부착 미끄러짐이 증가하였으나, 하중 재하 능력과 변형 능력, 에너지 소산 능력이 우수한 것으로 나타났다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제18권5호
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• pp.645-669
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• 2004

In seismic analysis of moment-resisting frames, beam-column connections are often modeled with rigid joint zones. However, it has been demonstrated that, in ductile reinforced concrete (RC) moment-resisting frames designed based on current codes (to say nothing of older non-ductile frames), the joint zones are in fact not rigid, but rather undergo significant shear deformations that contribute greatly to global drift. Therefore, the "rigid joint" assumption may result in misinterpretation of the global performance characteristics of frames and could consequently lead to miscalculation of strength and ductility demands on constituent frame members. The primary objective of this paper is to propose a rational method for estimating the hysteretic joint shear behavior of RC connections and for incorporating this behavior into frame analysis. The authors tested four RC edge beam-column-slab connection subassemblies subjected to earthquake-type lateral loading; hysteretic joint shear behavior is investigated based on these tests and other laboratory tests reported in the literature. An analytical scheme employing the modified compression field theory (MCFT) is developed to approximate joint shear stress vs. joint shear strain response. A connection model capable of explicitly considering hysteretic joint shear behavior is then formulated for nonlinear structural analysis. In the model, a joint is represented by rigid elements located along the joint edges and nonlinear rotational springs embedded in one of the four hinges linking adjacent rigid elements. The connection model is able to well represent the experimental hysteretic joint shear behavior and overall load-displacement response of connection subassemblies.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.10-17
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• 2004

활하중 4903Pa를 적용하여 최소깊이로 최적 설계한, 실물크기 U형 보에 대하여 전단경간과 내민보 길이를 다르게 하여 4번의 전단실험을 수행하였다. 토핑 콘크리트를 타설한 경간 10.5m 실물크기 U형 합성보는 보의 폭/깊이 비가 2이상이다. 이프리캐스트 프리스트레스트 보의 단부 전단거동을 평가하는 과정에서 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 1) 이 합성 U형 보는 최종파괴에 이를 때까지 일체 거동하였으며, 강도설계 규준에 합당한 휨과 전단거동을 보여주었다. 2) 본 연구결과의 범위 안에서, 본 연구에서 고려한 보깊이가 얕은 U형 보의 전체정착길이는 집중하중 위치에 대한 ACI 정착길이 요구식이 정착부착파괴의 가부를 결정하는 기준이 되었다 3) 단부쪽에 발생한 전단균열은 모두 정착파괴로 연결되는 것이 아니며, 선행된 슬립이 존재할 때 정착부착파괴로 유도될 수 있다. 4) 보 중앙축 부근의 일반휨철근은 보의 연성파괴를 유도하는 역할을 위하여 효과적으로 활용될 수 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.781-788
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• 2009

강-콘크리트 계면의 성질을 대표하는 부착강도, 부착 및 비부착 마찰계수, 부착 및 비부착 마찰계수의 연화영역에서 잔류량의 크기, 모드 I 파괴에너지, 부착 및 비부착 모드 II 파괴에너지, 파괴포락선의 형상계수를 포함한 총 9개 계면상수의 값을 계면거동실험결과와 파괴포락선의 기하학적 형상 및 구성모델을 이용하는 민감도 해석을 통해 결정하였다. 계면의 거동이 계면의 부착상태뿐만 아니라 계면법선방향 응력의 방향과 크기에 따라 매우 민감하게 작용하므로 계면상수 값의 결정에서는 이러한 구속압의 크기와 부착 및 비부착 계면조건을 고려하였다. 강재판 사이에 콘크리트가 타설된 강-콘크리트 계면실험체의 거동해석을 위한 계면유한요소해석을 결정된 계면상수를 적용하여 수행하였으며 실험결과와의 비교를 통해 상수값의 적정성을 검토하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.741-751
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• 2010

이 연구에서는 프리캐스트 콘크리트(PC) U형 쉘을 사용하는 PC 모멘트 골조의 일부인 보-기둥 내부접합부의 내진성능을 평가하기 위하여 실험연구를 수행하였다. 5개의 PC 보-기둥 내부접합부와 1개의 현장타설 콘크리트 보-기둥 내부접합부를 실물 크기로 제작하여 반복가력 실험을 수행하였다. 주요 변수는 보 주철근비, 보 전단철근 간격, U형 PC쉘과 기둥 모서리의 보강철물 설치 유무이다. 실험 결과, 변수에 관계없이 PC 보-기둥 접합부는 현장타설 콘크리트 보-기둥 접합부와 비교하여 유사한 하중재하능력, 연성능력을 나타냈다. 그러나 주기 하중동안 PC 보-기둥 접합부는 보-기둥 이음부에서 보 주철근의 부착파괴로 인한 미끄러짐 변형과 대각방향의 전단균열로 인하여 심한 강도 저하를 나타냈고, 이로 인해 현장타설 콘크리트 보-기둥 접합부보다 접합부의 강성과 에너지소산능력이 감소되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.231-238
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• 2002

콘크리트 교량 바닥판은 건조수축 및 온도변화 등에 의하여 초기 1차균열이 발생하고, 사용기간 동안 반복되는 차량하중의 크기와 철근 간격 등에 의하여 초기 균열이 이방향 균열로 점차 발전하게 된다. 그러나 현재 사용되고 있는 대부분의 균열 예측식이 일방향 부착-슬립이론에 기초하고 있기 때문에 철근과 보강재의 간격에 따라 변화되는 교량 바닥판의 균열폭을 예측하고 보강된 바닥판의 사용성을 평가하기에는 많은 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 시험결과에 기초하여 성능향상된 바닥판의 균열 메카니즘을 구명하였으며, 이로부터 사용성을 평가할 수 있는 새로운 균열예측식을 제안하였다. 제안된 균열예측식은 기존 균열식에 비하여 예측결과가 우수한 것으로 나타났으나, 철근 항복 이후 철근과 보강재의 변형률이 급격히 증가할 때 오차범위가 커지는 것으로 나타나 추가적인 연구가 필요한 것으로 판단된다. 따라서 보다나은 균열예측을 위해서는 피로 하중하에서의 철근 항복이후에 대한 추가적인 연구가 필요한 것으로 판단된다.

• Earthquakes and Structures
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• 제17권6호
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• pp.545-556
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• 2019

Bridge piers with bending failure mode are seriously damaged only in the area of plastic hinge length in earthquakes. For this situation, a modified method for the layout of longitudinal reinforcement is presented, i.e., the number of longitudinal reinforcement is increased in the area of plastic hinge length at the bottom of piers. The quasi-static test of three scaled model piers is carried out to investigate the local longitudinal reinforcement at the bottom of the pier on the seismic performance of the pier. One of the piers is modified by increased longitudinal reinforcement at the bottom of the pier and the other two are comparative piers. The results show that the pier failure with increased longitudinal bars at the bottom is mainly concentrated at the bottom of the pier, and the vulnerable position does not transfer. The hysteretic loop curve of the pier is fuller. The bearing capacity and energy dissipation capacity is obviously improved. The bond-slip displacement between steel bar and concrete decreases slightly. The finite element simulations have been carried out by using ANSYS, and the results indicate that the seismic performance of piers with only increasing the number of steel bars (less than65%) in the plastic hinge zone can be basically equivalent to that of piers that the number of steel bars in all sections is the same as that in plastic hinge zone.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제65권3호
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• pp.291-302
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• 2018

Rigid body spring method (RBSM) is an effective tool to simulate the cracking process of structures, and has been successfully applied to investigate the behavior of reinforced concrete (RC) members. However, the theoretical researches and engineering applications of this method mainly focus on two-dimensional problems as yet, which greatly limits its applications in actual engineering projects. In this study, a three-dimensional (3-D) RBSM for RC structures is proposed. In the proposed model, concrete, reinforcing steels, and their interfaces are represented as discrete entities. Concrete is partitioned into a collection of rigid blocks and a uniform distribution of normal and tangential springs is defined along their boundaries to reflect its material properties. Reinforcement is modeled as a series of bar elements which can be freely positioned in the structural domain and irrespective of the mesh geometry of concrete. The bond-slip characteristics between reinforcing steel and concrete are also considered by introducing special linkage elements. The applicability and effectiveness of the proposed method is firstly confirmed by an elastic T-shape beam, and then it is applied to analyze the failure processes of a Z-type component under direct shear loading and a RC beam under two-point loading.