• Structural Engineering and Mechanics
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• 제39권2호
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• pp.207-221
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• 2011

This paper aims to study the behavior of short reinforced concrete columns confined with external glass Fiber Reinforced Polymers (GFRP) sheets under eccentric loads. The experimental part of the study was achieved by testing 9 specimens under eccentric compression. Three eccentricity ratios corresponding to e/t = 0, 0.10, 0.50 in one direction of the column were used. Specimens were divided into three groups. The first group was the control one without confinement. The second group was fully wrapped with GFRP laminates before loading. The third group was wrapped under loading after reaching 75% of failure loads of the control specimens. The third group was investigated in order to represent the practical case of strengthening a loaded column with FRP laminates. All specimens were loaded until failure. The results show that GFRP laminates enhances both failure load and ductility response of eccentrically loaded column. Moreover, the study also illustrates the effect of confinement on the first crack load, lateral deformation, strain in reinforcement and failure pattern. Based on the analysis of the experimental results, a simple model has been proposed to predict the improvement of load carrying capacity under different eccentricity ratios. The predicted equation takes into consideration the eccentricity to cross section depth ratio, the ultimate strength of GFRP, the thickness of wrapping laminate, and the time of wrapping (before loading and under loading). A good correlation was obtained between experimental and analytical results.

• Computers and Concrete
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• 제22권2호
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• pp.143-152
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• 2018

This paper deepens the finite element modeling (FEM) method to reproduce the compressive behavior of partially steel-jacketed (PSJ) RC columns by means of the Concrete Damaged Plasticity (CDP) Model available in ABAQUS software. Although the efficiency of the CDP model is widely proven for reinforced concrete columns at low confining pressure, when the confinement level becomes high the standard plasticity parameters may not be suitable to obtain reliable results. This paper deals with these limitations and presents an analytically based strategy to fix the parameters of the Concrete Damaged Plasticity (CDP) model. Focusing on a realistic prediction of load-bearing capacity of PSJ RC columns subjected to monotonic compressive loads, a new strain hardening/softening function is developed for confined concrete coupled with the evaluation of the dilation angle including effects of confinement. Moreover, a simplified efficient modeling approach is proposed to take into account also the response of the steel angle in compression. The prediction accuracy from the current model is compared with that of existing experimental data obtained from a wide range of mechanical confinement ratio.

• Computers and Concrete
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• 제20권4호
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• pp.469-481
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• 2017

This paper aims to analytically investigate the effect of shear stress at the concrete-steel interface on the mechanical behavior of the circular steel tube-confined concrete (STCC) stub columns with active and passive confinement subjected to axial compression. Nonlinear 3D finite element models divided into the four groups, i.e. circumferential-grooved, talc-coated, lubricated, and normal groups, with active and passive confinement were developed. An innovative method was used to simulate the actively-confined specimens, and then, the results of the finite element models were compared with those of the experiments previously conducted by the authors. It was revealed that both the predicted peak compressive strength and stress-strain curves have good agreement with the corresponding values measured for the confined columns. Then, the mechanical properties of the active and passive specimens such as the concrete-steel interaction, longitudinal and hoop stresses of the steel tube, confining pressure applied to the concrete core, and compressive stress-strain curves were analyzed. Furthermore, a parametric study was performed to explore the effects of the concrete compressive strength, steel tube diameter-to-wall thickness ratio, and prestressing level on the compressive behavior of the STCC columns. The results indicate that reducing or removing the interfacial shear stress in the active and passive specimens leads to an increase in the hoop stress and confining pressure, while the longitudinal stress along the steel tube height experiences a decrease. Moreover, prestressing via the presented method is capable of improving the compressive behavior of STCC columns.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.135-144
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• 2007

최근에 노후화된 콘크리트 구조물의 보수 보강 방법으로 FRP를 이용한 보강이 효과적인 것으로 알려지고 있다. 본 연구의 목적은 FRP로 보강된 콘크리트 실린더의 거동을 실험적으로 조사하고자 하는 것이다. 실험 변수로는 콘크리트의 압축강도, FRP재료의 종류 및 구속비이다. 본 연구에서 아라미드, 탄소 및 유리섬유로 보강된 콘크리트의 성능을 압축강도 실험을 통한 연구 결과를 보이고 있다. 이를 위해 축방향 하중, 축방향 및 횡방향 변형률을 측정하였다. 본 연구를 통하여 콘크리트의 강도와 횡방향 변형률과 횡방향 구속응력의 비로 정의되는 구속비가 구속 콘크리트의 응력-변형률을 결정하는 주요 인자인 것으로 나타났다. FRP로 더 많은 보강을 한 실험체는 우수한 구속력으로 인한 강도의 증가를 야기하였다. 고강도 콘크리트의 경우 FRP에 의한 보강으로 구속력의 증가이 증가되더라도 실험체의 압축변형률이 감소하여 취성파괴의 경향을 보였다. 구속된 콘크리트의 파괴는 FRP 재료의 극한 변형률 보다 낮은 변형률에서 FRP의 파단으로 시작되어 콘크리트의 파괴에 도달하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제4권2호
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• pp.143-153
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• 2002

암반-지보 반응곡선법 (CCM, Convergence Confinement Method)은 수치해석적 접근방법에 비해 암반과 지보 반응특성에 대한 판단이 용이하고, 분석과정에서 발생하는 계산량이 많지 않으므로 현장 계측결과 분석 및 시급성이 요구되는 시공 Feedback 적용성이 뛰어나다. 그러나 종래 연구의 대부분은 기초적인 터널공학의 이해 측면이 강조되어 수행되고 있어 터널 시공과정에서의 CCM 활용에 관한 연구가 부족한 실정이다. 이러한 배경에서 본 연구에서는 기존의 암반-지보 반응곡선법의 주요 문제점 중 하나인 지보설치시기의 결정에 대한 합리적인 접근방법으로서 숏크리트 강도발현과정을 고려한 지보특성곡선 작성 방법을 제시하여, 지보재 설치시기를 용이하게 판단할 수 있는 변위특성곡선과 굴착에 따른 응력해방율을 쉽게 평가할 수 있는 하중특성곡선을 제시하였다. 이어서 기존의 지보재 강성만을 고려한 지보특성곡선이 아닌 시간의존성 지보특성곡선을 제시하여, 시간-변위특성곡선에 의한 변위분담율 뿐만 아니라 시간-하중에 의한 하중분담율 예측 방법을 제안하였다. 최종적으로, 본 연구방법에 의한 CCM 결과와 2차원 수치해석 결과를 비교,분석을 통해 연구결과의 신뢰성을 입증하는 동시에, 합리적인 터널 시공관리가 가능하도록 본 연구결과의 현장 활용 방안을 제시하였다.

• 한국안전학회지
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• 제23권2호
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• pp.81-86
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• 2008

직사각형 폭발 챔버에서 전파하는 화염과 직사각형 장애물의 상관관계를 조사하기 위한 실험적 연구가 수행되었다. 챔버내에 10%, 20%및 30%의 blockage ratio를 가지는 3가지 직사각형 장애물들이 사용되었다. 전파하는 화염과 장애물의 상관관계를 조사하기 위해 고속카메라가 사용되었다. 고속카메라로 얻어진 화염 이미지로부터 장애물 주위의 국부 화염속도 및 그 화염속도의 확률밀도함수가 계산되었다. 실험결과, 전파하는 화염이 직사각형 장애물의 모서리와 상호작용할 때 국부 화염속도는 증가하였다. 그 증가속도는 장애물의 Blockage Ratio가 증가할 때 더욱 커지는 것으로 나타났다. 그러나, 평균화염속도는 Blockage Ratio에 큰 의존성을 가지지 않는 것으로 나타났다. 이 연구에서 사용된 작은 L(Lenlgth)/D(Diameter)비를 가지는 폭발 챔버내에서 전파하는 화염전면과 직사각형 장애물과의 상관관계는 L/D비가 큰 문헌에서 보고된 결과와 비교하면, Blockage Ratio에 따른 의존성은 작은 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권4호
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• pp.423-433
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• 2012

콘크리트 충전 강관 기둥은 축하중 재하시 콘크리트에 구속응력이 발생함에 따라 콘크리트의 강도가 증가한다. 콘크리트의 강도 증가분은 발생된 구속응력의 크기에 종속되므로 비선형 해석을 통하여 원형 콘크리트 충전 강관의 축방향 하중에 대한 최대 저항능력을 산정하였다. 콘크리트의 포아송비 및 응력-변형률 관계와 같은 비선형 재료 특성을 고려하였으며, 강관의 다축 항복조건을 기준으로 최대 구속응력을 산정하였다. 실험 결과와의 비교를 통하여 제안된 모델을 검증하였으며, 회귀분석을 통하여 D/t 비율 및 재료성질에 따른 최대 구속응력 산정법을 단순화하였다. Eurocode 4 설계 기준 및 기존에 제안된 다양한 경험식과의 비교를 통하여 제안된 회귀분석식의 타당성을 검증하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제9권2호
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• pp.207-216
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• 2005

CFS로 둘러싸서 외부에서 구속하는 방법은 정적 혹은 지진하중을 받는 철근콘크리트 기둥을 보강하는데 매우 효과적이다. 이러한 CFS 보강법의 신뢰성 있고 경제적인 설계를 위해서는 정확한 CFS 구속콘크리트의 응력-변형률 모델이 필요하게 된다. 본 연구에서는 사각단면을 갖는 단주 RC 기둥에 대해서 일축압축 실험을 실시하였다. CFS 면적비와 띠철근 면적비가 CFS로 구속된 콘크리트의 응력-변형률관계에 대한 구속 효과를 평가하기 위한 실험변수로서 고려되었다. 실험결과를 기초로 CFS로 구속된 콘크리트에 대한 새로운 응력-변형률 모델을 제안하였다. 제안 모델에서는 파괴 시 CFS에 발생하는 변형률을 계산하기 위한 방법이 검토되었으며 적절하게 고려되었다. 그 결과, 제안모델은 실험결과를 정확하게 예측하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제7권3호
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• pp.187-195
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• 2005

지하수위 하에서 터널을 굴착하게 되면, 지하수 흐름은 터널내로 발생하면서 터널 단면에 침투력이 작용하게 된다. 본 연구에서는 지하수 흐름을 고려한 숏크리트 라이닝 거동을 지반 및 숏크리트 라이닝 상호간의 투수계수의 비율에 따라 검토하였다. 숏크리트 응력 및 변위 관계는 3차원 유한요소 연계해석을 수행하여 산정하였다. 지하수 흐름 자체는 아칭효과가 발휘되지 않기 때문에, 터널의 응력이 평형상태에 도달한 후에도 침투력은 계속적으로 숏크리트 라이닝에 작용하여 심각한 영향을 준다. 지반 및 숏크리트 라이닝 상호간의 인터페이스 특성 및 터널의 단변형상 그리고 라이닝의 두께를 포함한 숏크리트 거동의 영향 인자에 대해 매개변수분석을 실시하였다. 또한 NATM 터널에서의 침투력을 고려한 내공변위 제어법을 제안하였다. 해석결과를 보면, 숏크리트의 투수성이 낮아질수록 잔류수압에 따른 유효응력의 감소로 인해 내공변위는 감소하고 내압은 커지는 것을 알 수 있었다. 띠라서 차수성이 강한 강섬유보강 숏크리트가 해저/하저 터널의 지보재로서 더욱 유리하다는 결론을 얻었다.

• 콘크리트학회지
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• 제5권3호
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• pp.125-132
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• 1993

콘크리트의 인성개선을 위하여 횡보강근을 사용할 수 있으나 보통강도으 철근ㅇ르 사용하였을 경우에는 조속한 철근의 강상으로 인한 콘크리트으 인성개선효과가 급격히 떨어지기 때문에 고강도 횡보강도에 의한 압축인성 개선효과를 이론 및 실험으로 고찰하였다. 실험결과 각 공시체의 변형능력을 비교해 보면 보통강도근의 경우 콘크리트 응력블록계수가 최대일 때 콘크리트의 압축단 변형도가 1%내외인데 비하여 고강도근으로 횡보강하였을 경우가 콘크리트의 압축변형도는 2%로서 충분한 휨압축 인성개선용으로 콘크리트의 충분한 인성개선이 가능하다고 볼 수 있다.