• Title/Summary/Keyword: confined columns

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탄소섬유시트로 보강된 콘크리트 기둥의 압축성능 평가를 위한 실험연구 (Experimental Study on Compressive Strength of Concrete Column Retrofitted by Carbon FRP Sheet)

  • 유연종;이경훈;김희철;이영학;홍원기
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제12권3호
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    • pp.119-126
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    • 2008
  • 국내에서 공동주택이 대량으로 공급되었던 1980~1990년대에는 콘크리트의 설계기준강도가 약 18MPa로 낮았으며 또한 대부분의 기둥은 수직하중만을 고려하여 설계되었다. 본 연구에서는 수명이 오래된 콘크리트 기둥의 성능을 향상시키기 위하여 시공이 간편하고 내식성이 우수하며 인장성능이 매우 뛰어난 탄소섬유시트로 보강된 RC 기둥의 압축강도 성능평가 실험을 수행하였다. 기둥을 구속하는 탄소섬유시트의 wrapping 각도는 수직하중과 수평하중에 저항할 수 있도록 기둥의 재축방향에 대하여 ${\pm}60^{\circ}$ 각도로 보강하였다. 실험을 수행한 후 압축강도 및 변형률의 증가양상과 시험체의 파괴양상을 분석하였으며 실험결과의 회귀분석을 수행하여 향상된 압축강도를 예측할 수 있는 회귀식을 작성하였다.

원형 내부 구속 중공 RC 기둥의 심부 구속 횡방향 철근 연구 (Transverse Reinforcement for Circular Internally Confined Hollow RC column)

  • 원덕희;한택희;박우선;박종섭;강영종
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제14권2호
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    • pp.927-935
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    • 2013
  • 최근 지진의 발생빈도가 과거에 비해서 증가하면서 교량 구조물에도 내진성능에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그 중 교량 하부 구조물의 경우에는 횡방향 하중에 저항하기 위하여 소성힌지 부분에 심부 구속 횡철근을 배근하여 횡방향 구속 효과를 증대시키고 있다. 이것은 심부 구속 횡철근 배근을 통하여 교각에 필요한 강성 및 연성을 확보하여 내진성능을 향상시키고자 하는 것이다. 현재 심부구속 횡방향 철근량 산정에 대한 설계 기준은 국내의 도로교 설계 기준과 국외의 대다수 설계 기준이 동일한 설계 기준을 사용하고 있고, 이는 중실 철근 콘크리트 기둥을 대상으로 제안되어 있다. 이 식을 내부 구속 중공 RC 기둥에 그대로 적용하기에는 그 구성 요소가 상이하고 거동 특성이 다르기 때문에 무리가 따른다. 본 연구에서는 내부 구속 중공 RC 기둥에 현행 기준을 적용하였을 때의 해석적 방법에 의한 변위 연성도 분석을 통하여 특성을 분석하고 경제성 있고 합리적인 설계가 될 수 있도록 수정식을 제안하였다.

연속섬유 시트로 보강된 RC 부재의 모서리 형상에 따른 보강 효율에 관한 연구 (Strengthening Efficiency for the Various Corner Shapes of RC Member confined with Continuous Fiber Sheets)

  • 고훈범;이진섭
    • 한국건축시공학회지
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    • 제8권2호
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    • pp.113-119
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    • 2008
  • Recently, fiber reinforced polymers(FRP) composite materials are used extensively in the rehabilitation of concrete structural members. A main application is to wrap beams and columns using the continuous fibers sheets to improve their strength and ductility. The corner chamfering affects significantly the performance of the continuous fibers sheets, and could lead to environmental problem with waste and dust. The main purpose of this paper is to verify the effect of corner conditions on the strength of the continuous fiber sheets, and to introduce new attached components which can avoid environmental problem. A total of 15 specimens were tested and carefully checked for three types of continuous fiber sheets(carbon, glass, and aramid) and three types of corner conditions(non-chamfering, chamfering, and device attaching). It is proved that the devices proposed in this research have some capabilities to use for RC member. But additional research will be needed for commercializing.

Computational material modeling of masonry walls strengthened with fiber reinforced polymers

  • Koksal, H. Orhun;Jafarov, Oktay;Doran, Bilge;Aktan, Selen;Karakoc, Cengiz
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제48권5호
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    • pp.737-755
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    • 2013
  • This paper aims to develop a practical approach to modeling of fiber reinforced polymers (FRP) strengthened masonry panels. The main objective is to provide suitable relations for the material characterization of the masonry constituents so that the finite element applications of elasto-plastic theory achieves a close fit to the experimental load-displacement diagrams of the walls subjected to in-plane shear and compression. Two relations proposed for masonry columns confined with FRP are adjusted for the cohesion and the internal friction angle of both units and mortar. Relating the mechanical parameters to the uniaxial compression strength and the hydrostatic pressure acting over the wall surface, the effects of major and intermediate principal stresses ${\sigma}_1$ and ${\sigma}_2$ on the yielding and the shape of the deviatoric section are then reflected into the analyses. Performing nonlinear finite element analyses (NLFEA) for the three walls tested in two different studies, their stress-strain response and failure modes are eventually evaluated through the comparisons with the experimental behavior.

Effect of tube area on the behavior of concrete filled tubular columns

  • Gupta, P.K.;Verma, V.K.;Khaudhair, Ziyad A.;Singh, Heaven
    • Computers and Concrete
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    • 제15권2호
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    • pp.141-166
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    • 2015
  • In the present study, a Finite Element Model has been developed and used to study the effect of diameter to wall thickness ratio (D/t) of steel tube filled with concrete under axial loading on its behavior and load carrying capacity. The model is verified by comparing its findings with available experimental results. Influence of thickness and area of steel tube on strength, ductility, confinement and failure mode shapes has been studied. Strength enhancement factors, load factor, confinement contribution, percentage of steel and ductility index are defined and introduced for the assessment. A parametric study by varying length and thickness of tube has been carried out. Diameter of tube kept constant and equals to 140 mm while thickness has been varied between 1 mm and 6 mm. Equations were developed to find out the ultimate load and confined concrete strength of concrete. Variation of lateral confining pressure along the length of concrete cylinder was obtained and found that it varies along the length. The increase in length of tubes has a minimal effect on strength of tube but it affects the failure mode shapes. The findings indicate that optimum use of materials can be achieved by deciding the thickness of steel tube. A better ductility index can be obtained with the use of higher thickness of tube.

Performance analysis tool for reinforced concrete members

  • Esmaeily, Asad;Peterman, Robert J.
    • Computers and Concrete
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    • 제4권5호
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    • pp.331-346
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    • 2007
  • A computer program was developed to analyze the non-linear, cyclic flexural performance of reinforced concrete structural members under various types of loading paths including non-sequential variations in axial load. This performance is significantly affected by the loading history. Different monotonic material models as well as hysteresis rules for confined and unconfined concrete and steel, some developed and calibrated against test results on material samples, were implemented in a fiber-based moment-curvature and in turn force-deflection analysis. One of the assumptions on curvature distribution along the member was based on a method developed to address the variation of the plastic hinge length as a result of loading pattern. Functionality of the program was verified by reproduction of analytical results obtained by others for several cases, and accuracy of the analytical process and the implemented models were evaluated against the experimental results from large-scale reinforced concrete columns tested under the analyzed loading cases. While the program can be used to predict the response of a member under a certain loading pattern, it can also be used to examine various analytical models and methods or refine a custom material model against test data.

적층성을 띤 CFS로 보강된 원형 콘크리트 기둥의 보강효과 해석 (Strengthening Effect Analysis of Circular Concrete Column Strengthened with Laminated CFS)

  • 이상호;허원석
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제11권3호
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    • pp.89-100
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    • 1999
  • The purpose of this study is to develop an analytic model of the concrete column strengthened with laminated CFS, and to provide a basic guideline for the strengthening design by CFS considering orthotropic properties of laminate. In this study, an analytical stress-strain model of laminated CFS is presented based on Tsai-Hill failure criterion. This model has been implemented in an algorithm which can evaluate the confinement effect of CFS. Through this algorithm, the stress-strain relationship of confined concrete is obtained and compared with experimental results of other studies. Using the constitutive relationships, section analyses of concrete column strengthened with CFS are done, and load-moment and load-curvature interaction curves are obtained. In addition, the strengthening effects of CFS according to various laminated angles are analyzed. Analytical results show that the strengthening effects of the strengthened concrete columns are significantly different in compression, flexure, and ductility according to the laminated ways. In compressive direction of principal stress shows the superiority, where an in flexural strengthening effects, [0/90]s does. In the aspect of ductility, [90]s shows the best effect.

고강도 띠철근으로 구속된 고강도 콘크리트 기둥의 연성 (Ductility of High-Strength Concrete Columns with High-Strength Lateral Ties)

  • 문호권;이영호;양근혁;정헌수
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제13권3호
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    • pp.261-267
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    • 2001
  • 본 연구는 고축력을 받는 고강도 콘크리트 기둥부재의 연성을 확보하기 위한 띠철근 양 산정시 띠철근 강도가 연성에 미치는 영향이 현저하게 나타나기 시작하는 축력비 및 연성과 주근의 관계를 파악하기 위한 실험적 연구이다 본 연구의 목적을 이루기 위해 띠철근 항복강도, 축력비, 주근 양 및 배치형태 등을 주요 변수로 하여 총 12개의 시험체를 제작하였다. 시험체의 크기는 20$\times$20$\times$80 cm이며 실험구간은 중앙부 40 cm 이다. 실험결과 띠철근의 항복강도가 연성에 영향을 현저히 미치기 시작하는 축력비는 0.4 $f_{ck}$ $A_{g}$이었으며 현 ACI318-99 내진기준에 따라 띠철근 양을 산정할 때 저축력하에서 고강도 띠철근을 사용할 경우 띠철근 간격이 크고 띠철근 강도의 영향이 미비하여 부재는 취성적인 거동을 보일 위험이 있다. 고축력하에서 고강도 띠철근은 주근의 좌굴억제에도 상당히 효율적이었다. 특히 0.4 $f_{ck}$ $A_{g}$이상의 고축력하에서 고강도 띠철근이 응력을 충분히 발휘하기 위해서는 띠철근 체적비 및 배근형태, 주근의 배치형태, 축력비 등을 함께 고려하여야 할 것이라고 사료된다.다.

탄소섬유쉬트 올방향에 따른 콘크리트 기둥 보강성능 (The Strengthening Effects of Concrete Columns Confined with Carbon Fiber Sheets along the Fiber Direction)

  • 김양중;홍갑표
    • 한국건축시공학회지
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    • 제11권4호
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    • pp.326-332
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    • 2011
  • 구조물의 내력증진 방법으로 적용되는 섬유재료에는 탄소섬유와 아라미드섬유 브론섬유 및 유리섬유 등이 있다. 이 중에서도 탄소섬유는 가장 많이 쓰이는 재료로서 다른 종류의 섬유올이 2방향성인 반면 탄소섬유 올은 1방향성으로서 부착되는 섬유올 방향으로만 인장내력에 의해 보강되므로 현장적용 시 섬유올의 부착방향이 매우 중요한 요소이나 보강설계 시 이에 대한 뚜렷한 도시가 되지 않아 구조적 지식이 없는 현장기술자 또는 인부들의 무개념적인 시공으로 보강성능을 전연 확보하지 못하는 사례가 종종 발생되곤 한다. 본 연구는 콘크리트 기둥에 대한 탄소섬유쉬트 방향에 따른 보강성능을 파악코자 각 실험체별로 섬유 올의 경사, 수평 및 수직방향으로 보강한 후 가력을 통한 보강성능을 비교 분석하여 섬유올 방향이 보강성능에 미치는 영향을 대비분석함으로서 섬유방향에 대한 최적의 보강설계 방안을 제시하고자 하였으며, 실험결과 수평방향의 보강성능은 153.43%인 반면 수직보강은 겨우 104.61%로서 거의 보강효과가 없는 것으로 나타났다. 이는 섬유올 방향의 인장내력 증진에 따른 구속효과에 의한 보강효과로서 보강설계와 현장관리에 철저한 관리가 절대적이다.

The multi-axial strength performance of composited structural B-C-W members subjected to shear forces

  • Zhu, Limeng;Zhang, Chunwei;Guan, Xiaoming;Uy, Brian;Sun, Li;Wang, Baolin
    • Steel and Composite Structures
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    • 제27권1호
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    • pp.75-87
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    • 2018
  • This paper presents a new method to compute the shear strength of composited structural B-C-W members. These B-C-W members, defined as concrete-filled steel box beams, columns and shear walls, consist of a slender rectangular steel plate box filled with concrete and inserted steel plates connecting the two long-side steel plates. These structural elements are intended to be used in structural members of super-tall buildings and nuclear safety-related structures. The concrete confined by the steel plate acts to be in a multi-axial stressed state: therefore, its shear strength was calculated on the basis of a concrete's failure criterion model. The shear strength of the steel plates on the long sides of the structural element was computed using the von Mises plastic strength theory without taking into account the buckling of the steel plate. The spacing and strength of the inserted plates to induce plate yielding before buckling was determined using elastic plate theory. Therefore, a predictive method to compute the shear strength of composited structural B-C-W members without considering the shear span ratio was obtained. A coefficient considering the influence of the shear span ratio was introduced into the formula to compute the anti-lateral bearing capacity of composited structural B-C-W members. Comparisons were made between the numerical results and the test results along with this method to predict the anti-lateral bearing capacity of concrete-filled steel box walls. Nonlinear static analysis of concrete-filled steel box walls was also conducted by using ABAQUS and the results agreed well with the experimental data.