• Advances in concrete construction
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• 제14권1호
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• pp.45-55
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• 2022

In this article, the flexural and shear capacity of ultra-high-performance fiber-reinforced concrete beams (UHPFRC) using two kinds of rebars, including GFRP and steel rebars, are experimentally investigated. For this purpose, six UHPFRC beams (250 × 300 × 1650 mm) with three reinforcement ratios (ρ) of 0.64, 1.05, and 1.45 were constructed using 2% steel fibers by volume. Half of the specimens were made of UHPFRC reinforced with GFRP rebars, while the other half were reinforced with conventional steel rebars. All specimens were tested to failure in four-point bending. Both the load-deformation at mid-span and the failure pattern were studied. The results showed that utilizing GFRP bars increases the flexural strength of UHPFRC beams in comparison to those made of steel bars, but at the same time, it reduces the post-cracking strain hardening. Furthermore, by increasing the percentage of longitudinal bars, both the post-cracking strain hardening and load-bearing capacity increase. Comparing the experiment results with some of the available equations and provisions cited in the valid design codes reveals that some of the equations to predict the flexural strength of UHPFRC beams reinforced with conventional steel and GFRP bars are reasonably conservative, while Khalil and Tayfur model is un-conservative. This issue makes it essential to modify the presented equations in this research for predicting the flexural strength of UHPFRC beams using GFRP bars.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.353-359
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• 2005

본 연구에서 제안한 바 있는 전단강도 모델2)의 효용성을 평가하기 위하여 미국, 일본, 유럽 등 선진국의 설계기준 및 여러 연구자들에 의해 제안된 전단강도 모델을 FfP로 전단 보강된 보의 실험에 적용하였다. 또한 제안된 모델을 포함하여 각 모델의 장점 및 단점을 실험결과와 비교를 통하여 분석하였다. 그 후에 FRP 보강방법, 즉, 보강재종류, 보강재 부착 방향, 보강량 및 보강재 폭 등이 전단보강효과에 미치는 영향에 대한 변수연구를 수행하였다. 해석결과, 본 연구에서 제안된 모델을 통하여 비교적 정확한 전단강도 예측이 가능한 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.470-481
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• 2003

플랫 플레이트 구조의 외부접합부는 편심전단에 대해 비대칭형의 위험단면을 가지고 있으며, 위험단면의 길이가 내부접합부 보다 작고 중력하중과 횡하중 모두에 의해 편심전단응력이 발생하게 되므로 뚫림전단파괴에 대해 대단히 취약하다. 외부접합부의 거동은 대단히 복잡하며 또한 구조해석에서 사용하고 있는 강도모델이 부적합하기 때문에, 현 설계기준은 실험결과를 정확히 설명하고 있지 못하다. 본 연구에서는 이러한 현 설계기준의 미비점을 보완하기 위하여 슬래브-기둥 외부접합부에 대해 비선형유한요소해석을 수행하였다. 외부접합부에서는 횡하중의 재하방향에 따라 거동 및 최대강도가 상이하며, 해석결과에 근거하여 하중재하방향 별로 외부접합부에 대한 강도모델을 제안하였다. 제안된 강도모델은 실험결과와의 비교를 통해 검증되었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제52권2호
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• pp.145-163
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• 2024

This paper presents six novel hybrid machine learning (ML) models that combine support vector machines (SVM), Decision Tree (DT), Random Forest (RF), Gradient Boosting (GB), extreme gradient boosting (XGB), and categorical gradient boosting (CGB) with the Harris Hawks Optimization (HHO) algorithm. These models, namely HHO-SVM, HHO-DT, HHO-RF, HHO-GB, HHO-XGB, and HHO-CGB, are designed to predict the ultimate strength of both rectangular and circular reinforced concrete (RC) columns. The prediction models are established using a comprehensive database consisting of 325 experimental data for rectangular columns and 172 experimental data for circular columns. The ML model hyperparameters are optimized through a combination of cross-validation technique and the HHO. The performance of the hybrid ML models is evaluated and compared using various metrics, ultimately identifying the HHO-CGB model as the top-performing model for predicting the ultimate shear strength of both rectangular and circular RC columns. The mean R-value and mean a20-index are relatively high, reaching 0.991 and 0.959, respectively, while the mean absolute error and root mean square error are low (10.302 kN and 27.954 kN, respectively). Another comparison is conducted with four existing formulas to further validate the efficiency of the proposed HHO-CGB model. The Shapely Additive Explanations method is applied to analyze the contribution of each variable to the output within the HHO-CGB model, providing insights into the local and global influence of variables. The analysis reveals that the depth of the column, length of the column, and axial loading exert the most significant influence on the ultimate shear strength of RC columns. A user-friendly graphical interface tool is then developed based on the HHO-CGB to facilitate practical and cost-effective usage.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.501-509
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• 2004

제안된 모델은 FRP 구속 콘크리트에 대한 압축거동 예측을 위한 것이다. FRP로 구속된 콘크리트의 모델링을 위하여, 3축 응력상태의 콘크리트 아탄성 구성관계를 제시하였다. FRP 구속에 따른 콘크리트 강도 증진은 3축 응력공간의 파괴기준에 따라 결정되며, 이에 대응하는 최대 압축변형률은 본 연구에서 제안된 변형률 증진계수로부터 결정된다. 따라서, 기존의 모델들이 하중단계에 관계없이 구속조건이 초기부터 파괴까지 일정하게 고려되는 반면에, 제안된 모델은 FRP로 구속된 콘크리트의 구속현상을 하중단계에 의존적인 비선형 관계로 제시하였다. FRP 층은 2차원의 적층된 복합재료의 해석에 기초하여 모델링되었다. 개발된 해석모델은 증분법에 의한 압축거동실험에 대한 해석을 수행할 수 있도록 하였다. FRP로 구속된 콘크리트 실린더의 대한 여러 연구자들의 실험 결과와 본 예측모델을 비교한 결과, 제안된 모델은 축방향 변형 뿐만 아니라 횡방향 변형을 포함하여 FRP 층으로 인한 콘크리트의 구속효과의 증진에 관한 거동 특성들을 잘 예측해 주었다.

• Computers and Concrete
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• 제8권1호
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• pp.71-96
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• 2011

Existing reinforced concrete (RC) beams can be strengthened with externally bolted steel plates to the sides of beams. The effectiveness of this type of bolted side-plate (BSP) beam can however be affected by partial interaction between the steel plates and RC beams due to the mechanical slip of bolts. To avoid over-estimation of the flexural strength and ensure accurate prediction of the load-deformation response of the beams, the effect of partial interaction has to be properly considered. In this paper, a special non-linear macro-finite-element model that takes into account the effects of partial interaction is proposed. The RC beam and the steel plates are modelled as two different elements, interacting through discrete groups of bolts. A layered method is adopted for the formulation of the RC beam and steel plate elements, while a special non-linear model based on a kinematic hardening assumption for the bolts is used to simulate the bolt group effect. The computer program SiBAN was developed based on the proposed approach. Comparison with the available experimental results shows that SiBAN can accurately predict the partial interaction behaviour of the BSP beams. Further numerical simulations show that the interaction between the RC beam and the steel plates is greatly reduced by the formation of plastic hinges and should be considered in analyses of the strengthened beams.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.90-98
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• 2014

철근콘크리트 구조물의 전단거동은 수년간의 많은 연구에도 불구하고, 이론적으로 명확하게 규명하기에 어려운 문제중에 하나이다. 중공 슬래브의 휨강도와 전단강도는 중공부로 인하여 감소되기 때문에, 이에 따른 구조물의 성능을 예측하는 것은 중요한 문제라 할 수 있다. 현재 각국의 중공슬래브 전단설계기준은 실험에 의한 기준식을 제시하고 있다. 따라서 본 연구에서는 철근비에 따른 일방향 중공슬래브 전단강도 산정방법에 관한 연구를 수행하기 위해 실험결과를 분석하고, 전단강도 산정식들을 비교, 분석하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제43권2호
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• pp.201-219
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• 2022

This paper firstly proposed high performance composite columns for cold-region infrastructures using ultra-high performance concrete (UHPC) and ultra-high strength steel (UHSS) Q960E. Then, 24 square UHPC-filled UHSS tubes (UHSTCs) at low temperatures of -80, -60, -30, and 30℃ were performed under axial loads. The key influencing parameters on axial compression performance of UHSS were studied, i.e., temperature level and UHSS-tube wall thickness (t). In addition, mechanical properties of Q960E at low temperatures were also studied. Test results revealed low temperatures improved the yield/ultimate strength of Q960E. Axial compression tests on UHSTCs revealed that the dropping environmental temperature increased the compression strength and stiffness, but compromised the ductility of UHSTCs; increasing t significantly increased the strength, stiffness, and ductility of UHSTCs. This study developed numerical and theoretical models to reproduce axial compression performances of UHSTCs at low temperatures. Validations against 24 tests proved that both two methods provided reasonable simulations on axial compression performance of UHSTCs. Finally, simplified theoretical models (STMs) and modified prediction equations in AISC 360, ACI 318, and Eurocode 4 were developed to estimate the axial load capacity of UHSTCs at low temperatures.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권5호
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• pp.621-626
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• 2004

일반 콘크리트뿐만 아니라 고성능콘크리트 제조 시 고로슬래그(BFS)의 사용은 워커빌리티, 장기 강도 및 내구성 측면에서 장점을 갖는다. 그러나 슬래그 콘크리트는 일반 콘크리트에 비해 수축이 크며 특히 자기수축이 크게 발생하기 때문에 적절한 방법으로 제어하지 않으면 심각한 균열을 야기할 수 있다. 따라서 수축에 의한 균열 발생을 최소화하고 콘크리트 구조물의 사용 수명을 확보하기 위해서는 BFS를 함유한 콘크리트의 자기수축 거동에 대한 이해가 요구된다. 본 연구에서는 물-결합재(시멘트+BFS) 비(W/B)가 0.27${\~}$0.42이고 BFS 대체율이 각각 $0\%$, $30\%$, $50\%$인 각주형 콘크리트 시편을 제작하여 자기수축을 측정한 후, 실험결과를 바탕으로 자기수축 예측 모델의 재료 상수 값들을 결정하였다. 또한, 응력 발현에 기여하는 자기수축을 유효자기수축으로 정의하고, 다양한 W/B를 고려한 재령 28일에서의 유효자기수축 변형률 추정식을 제안하였다. 실험결과, W/B가 동일할 때 콘크리트의 자기수축은 BFS의 사용량에 따라 증가하였다. 또한 동일한 양의 BFS를 사용한 경우, W/B가 낮아짐에 따라 자기수축 증가율이 감소하는 경향을 보였다. 따라서 고로슬래그 콘크리트의 자기수축을 줄이기 위해서는 자기수축을 줄이는 수축저감제 등의 혼화 재료를 사용하거나 시공 현장에서의 충분한 습윤양생이 필요하다고 판단된다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2006년도 정기 학술대회 논문집
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• pp.175-181
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• 2006

The prediction of time-dependent column shortening is essential for tall buildings considering both strength and serviceability aspects. The Column shortening of tall buildings with transfer floor should be calculated considering the long-term deflection of transfer girder. In this study, both the column shortening and the deflection of transfer girder of 45-story tall concrete building are predicted. The column shortening considering deflection of transfer girder are compared with the actual column shortening by field measurement.