• Computers and Concrete
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• 제28권6호
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• pp.621-634
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• 2021

For the reliable strut-and-tie model (STM) design of disturbed regions of concrete members, structural designers must accurately determine the strength of concrete struts to check the strength conditions of a selected STM el and the anchorage of reinforcing bars in nodal zones. In this study, the author proposed a consistent numerical method for strut strength, applicable to all two-dimensional STMs. The proposed method includes the effects of a biaxial stress state associated with tensile strains in reinforcing bars crossing a strut, deviation angle between strut orientation and compressive principal stress flow, and degree of confinement provided by reinforcement. The author examined the method's validity through the STM prediction of the ultimate strengths of 517 reinforced concrete (RC) deep beams, 24 RC panels, and 258 RC corbels, all tested to failure.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.403-413
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• 2014

스트럿-타이 모델 방법을 이용한 콘크리트 구조부재의 설계 시 가장 중요한 요소 중 하나는 콘크리트 스트럿의 유효강도를 정확하게 결정하는 것이다. 콘크리트 스트럿의 유효강도를 결정하기 위한 많은 연구가 진행되어 왔으며, 여러 종류의 스트럿의 유효강도 값 및 산정식이 제안되었다. 그러나 이들은 2차원 콘크리트 구조부재의 스트럿-타이 모델 설계를 위한 것으로, 그 값을 3차원 콘크리트 구조부재의 설계에 적용하는 것은 적절하지 않다. 이 연구에서는 콘크리트 스트럿이 위치한 곳의 3축 응력 상태, 콘크리트의 3차원 파괴기준, 스트럿 길이의 영향, 스트럿과 압축 주응력 흐름과의 불일치의 영향, 콘크리트 압축강도의 영향, 그리고 철근에 의한 콘크리트 스트럿의 구속의 정도 등을 고려하여 3차원 콘크리트 스트럿의 유효강도를 일관성 있게 결정할 수 있는 방법을 제안하였다. 제안한 방법의 타당성을 검증하기 위해 기존 연구자들에 의해 파괴실험이 수행된 115개의 철근콘크리트 파일캡 시험체의 극한강도를 평가하였으며, 그 결과를 실험결과 및 현행 설계기준에서 제안한 스트럿의 유효강도 값을 이용하여 평가한 결과와 비교분석하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제73권2호
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• pp.143-152
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• 2020

Deep coupling beams are more prone to suffer brittle shear failure. The addition of steel fibers to seismic members such as coupling beams can improve their shear performance and ductility. Based on the test results of steel fiber reinforced concrete(SFRC) coupling beams with span-to-depth ratio between 1.5 and 2.5 under lateral reverse cyclic load, the shear mechanism were analyzed by using strut-and-tie model theory, and the effects of the span-to-depth ratio, compressive strength and volume fraction of steel fiber on shear strengths were also discussed. A simplified calculation method to predict the shear capacity of SFRC deep coupling beams was proposed. The results show that the shear force is mainly transmitted by a strut-and-tie mechanism composed of three types of inclined concrete struts, vertical reinforcement ties and nodes. The influence of span-to-depth ratio on shear capacity is mainly due to the change of inclination angle of main inclined struts. The increasing of concrete compressive strength or volume fraction of steel fiber can improve the shear capacity of SFRC deep coupling beams mainly by enhancing the bearing capacity of compressive struts or tensile strength of the vertical tie. The proposed calculation method is verified using experimental data, and comparative results show that the prediction values agree well with the test ones.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제73권5호
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• pp.515-527
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• 2020

This paper presents a stress field approach for the shear capacity of stirrup-reinforced concrete beams that explicitly incorporates the contribution of principal tensile stresses in concrete. This formulation represents an extension of the variable strut inclination method adopted in the Eurocode 2. In this model, the stress fields in web concrete consist of principal compressive stresses inclined at an angle θ combined with principal tensile stresses oriented along a direction orthogonal to the former (the latter being typically neglected in other formulations). Three different failure mechanisms are identified, from which the strut inclination angle and the corresponding shear strength are determined through equilibrium principles and the static theorem of limit analysis, similar to the EC-2 approach. It is demonstrated that incorporating the contribution of principal tensile stresses of concrete slightly increases the ultimate inclination angle of the compression struts as well as the shear capacity of reinforced concrete beams. The proposed stress field approach improves the prediction of the shear strength in comparison with the Eurocode 2 model, in terms of both accuracy (mean) and precision (CoV), as demonstrated by a broad comparison with more than 200 published experimental results from the literature.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권2호
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• pp.60-67
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• 2020

최근 HPFRCC의 구조 거동에 대한 연구가 많이 이루어져 왔으나, 휨 거동에 대한 연구가 주로 수행된 반면, 전단 거동에 대한 연구는 많이 부족한 상황이다. 이 연구에서는 전단 철근이 없는 HPFRCC 보 부재의 전단 강도를 합리적으로 예측할 수 있는 모델을 개발하였다. 모델을 개발하기 위해 HPFRCC 보 부재를 휨 모멘트에 저항하는 상·하현재와 전단력에 저항하는 복부 전단 요소로 간단히 이상화하였다. 이후 HPFRCC의 인장 거동 특성을 바탕으로 전단 파괴 시 복부 전단 요소의 주압축대 기울기 및 전단 응력을 산정하였으며, 이로부터 HPFRCC 보부재의 전단 강도를 산정할 수 있는 모델을 제안하였다. 제안 모델의 검증을 위해 기존의 전단 파괴된 48개의 HPFRCC 보 부재의 실험 결과와 비교하였다. 실험과 비교한 결과, 제안 모델이 실제 전단 강도를 평균 1.045, 변동계수 0.125로서 상당히 합리적으로 예측하는 것으로 나타났다. 이 연구의 주요 내용은 향후 HPFRCC가 적용되는 부재 또는 구조물에 대한 관련 연구 및 설계에 유용할 것으로 기대된다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2005년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.161-164
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• 2005

This paper finds the optimal staking sequence of the satellite composite structures to minimize severe thermal deformations during their orbital operation using GAs and finite element analyses. Then, the optimal design is reinforced to endure the launch loads like high inertia and vibratory loads that are, usually, smaller than orbital loads induced by space environments. The thermal deformation of sandwich panels was minimized at the staking sequence of [$0_2$/90]s and that of composite strut was lowest at the angle of [0/${\pm}45$]s Also there was no buckling in the compressive loading. By vibration analysis, the natural frequencies of the composite components are much higher than aluminum structures and the expected stiffness condition is satisfied. Then, a composite optical bench was fabricated for tests and all analyses results were verified by structural testing. There were good correlations between two results.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권7호
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• pp.152-163
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• 2019

본 연구에서는 강섬유의 혼입, 매트릭스의 압축강도, 전단철근과 전단경간비가 UHPFRC 휨재에 미치는 영향에 대해 총 10개의 실험체에 대한 실험을 통해 검토하였다. 실험결과 2%의 부피비로 강섬유가 혼입된 경우 파괴 패턴을 전단파괴에서 휨파괴로 바꿀 정도로 높은 전단강도 증진효과를 보유하고 있는 것으로 나타났다. 또한 강섬유는 낮은 전단경간비에서 압축스트럿의 파괴를 지연시키는 효과를 가진 것으로 나타났다. 실험 결과 강섬유의 혼입과 전단경간비의 변화에 따라 균열각이 45도보다 낮은 것으로 나타났다. 실험 결과를 UHPC 설계권고안들과 비교해 본 결과 프랑스의 설계권고안은 보수적으로 평가하였고 한국의 설계권고안은 휨 강도에 대해 다소 과대평가하는 것으로 나타났다. 전단강도에 대해서는 두 설계권고안 모두 보수적으로 평가하는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.1-10
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• 1992

이 논문에서는 철근 콘크리트 부재의 전단 해석을 위한 트러스 유사법이 발전된 형태인 '빗 구조' 해석 모델을 부분 프리스트레스트 콘크리트 부재의 전단 해석을 위해 수정하여 제안 하였다. 제안된 '빗 구조' 모델은 콘크리트 압축대의 위치와 경사 및 사압축대의 경사가 하중과 프리스트레스의 크기에 따라서 변하는 것이다. 역학적 모델의 구성을 위하여 비선형 보, 트러스 요소를 사용하였으며, 사압축대의 경사를 결정하기 위한 식을 '압축대' 이론을 수정하여 유도하였다. '빗구조' 모델에 의한 해석 결과를 부분 프리스트레스트 콘크리트 부재의 재하 실험 결과와 비교하였다. 이에 따르면 '빗 구조' 해석 결과에 의한 전단 철근의 응력은 수정 M$\ddot{o}$rsch이론과 고전 M$\ddot{o}$rsch 이론에 의한 계산치의 중간 정도의 값이다. 처짐과 전단철근의 응력값을 비교한 결과, 본 논문에서 제안된 '빗 구조' 모델이 부분 프리스트페스트 콘크리트 부재의 전단 해석에 사용될 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국안전학회지
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• 제30권5호
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• pp.67-73
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• 2015

In this paper, the simple truss model was modified to predict the punching shear strength of long-span prestressed concrete (PSC) deck slabs under wheel load including the effects of transverse prestressing and long span length between girders. The strength of the compressive zone arounding punching cone was evaluated by the stiffness of inclined strut which was modified by considering aging effective modulus. The stiffness of springs which control lateral displacement of the roller supports consists of the steel reinforcement and prestressing which passed through the punching cone. Initial angle of struts was determined by the experimental observation to compensate for uncertainties in the complexities of the punching shear. The validity of computed punching shear strength by modified simple truss model was shown by comparing with experimental results and the experimental results were also compared with existing punching shear equations to determine level of predictability. The modified simple truss model appeared to better predict the punching shear strength of PSC deck slabs than other available equations. The punching shear strength, which was determined by snap-through critical load of modified simple truss model, can be used effectively to examine punching shear strength of long span PSC deck slabs.