• Steel and Composite Structures
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• 제38권2호
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• pp.223-239
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• 2021

This paper presents the analytical modeling and finite element (FE) analysis, using ABAQUS software, of the new types of steel reinforced lightweight aggregate concrete (SRLAC) columns with cross-shaped (+shaped and X-shaped) steel section, using proposed three analytical and two FE models in total. The stress-strain material models for different components in the columns, including the confined zones of the lightweight aggregate concrete (LWAC) using three and four concrete zones divisions approaches and with and without taking into account the stirrups reaction effect, are established first. The analytical models for determining the axial load-deformation behavior of the SRLAC columns are drawn based on the materials models. The analytical and FE models' results are compared with previously reported test results of the axially loaded SRLAC columns. The proposed analytical and FE models accurately predict the axial behavior and capacities of the new types of SRLAC columns with acceptable agreements for the load-displacement curves. The LWAC strength, steel section ratio, and steel section configuration affect the contact stress between the concrete and steel sections. The average ratios of the ultimate test load to the three analytical models and FEA model loads, Put /Pa1, Put /Pa2, Put /Pa3, and Put /PFE1, for the tested specimens are 0.96, 1.004, 1.016, and 1.019, respectively. Finally, the analytical parametric studies are also studied, in terms of the effects of confinement, LWAC strength, steel section ratio, and the reinforcement ratio on the axial capacity of the SRLAC column. When concrete strength, confinements, area of steel sections, or reinforcement bars ratio increased, the axial capacities increased.

• Steel and Composite Structures
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• 제11권6호
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• pp.469-488
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• 2011

This paper consists of two parts; the first part describes the laboratory work concerning the behavior of lightweight aggregate concrete filled steel tubes (LACFT). Based on eccentricity tests, fifty-four specimens with different slenderness ratios (L/D= 3, 7, and 14) were tested. The main parameters varied in the test are: load eccentricity; steel ratio; and slenderness ratio. The standard load-strain curves of LACFT columns under eccentric loading were summarized and significant parameters affecting LACFT column's bearing capacity, failure mechanism and failure mode such as confinement effect and bond strength were all studied and analyzed through the comparison with predicted strength of concrete filled steel tube columns (CFT) using the existing codes such as AISC-LRFD (1999), CHN DBJ 13-51-2003 (2003) and CHN CECS 28:90 (1990). The second part of this paper presents the results of parametric study and introduces a practical and accurate method for determination of the maximum compressive strength of confined concrete core ($f_{max}$), In addition to, the study of the effect of aspect-ratio and length-width ratio on the yield stress of steel tubes ( $f_{sy}$) under biaxial state of stress in CFT columns and the effect of these two factors on the ultimate load carrying capacity of axially loaded CFT/LACFT columns.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.10-21
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• 2015

콘크리트 구조물의 내력성능을 향상시키기 위해 탄소섬유쉬트(Carbon Fiber-Reinforced Plastic Sheet, 이하 CFRP sheet)로 보강된 콘크리트에 대해 많은 연구가 수행되어 왔다. 본 연구는 CFRP sheet로 구속된 콘크리트에 대한 연구 중 미비한 부분을 보완하기 위하여 보강겹수, 시험체의 크기, 형상비, 겹이음길이를 변수로 하여 연구를 수행하였다. 각 시험체별 응력-변형률 곡선을 통해 콘크리트의 거동을 비교하였으며, 최대압축강도를 통하여 CFRP sheet의 보강효과를 확인하였다. 보강겹수의 증가에 따라 콘크리트의 압축성능은 크게 개선되었으며, 시험체의 크기와 형상비의 변화를 통해 이론적인 부분을 검증하였고, 겹이음길이는 둘레의 5%이상으로 해야만 보강효과에 영향이 없는 것으로 확인하였다. 또한 본 연구의 시험결과와 기존 시험결과를 정리하고 이를 기준으로 기존 강도추정모델을 통계 분석함으로 모델의 정확성과 신뢰성을 검증하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.221-229
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• 2008

와이어로프와 T형 강판을 이용한 개선된 비부착형 기둥보강 공법이 개발되었다. 제시된 절차에 따라 보강된 기둥 8개와 동일한 조건의 무보강 기둥 1개가 중심 축하중 하에서 실험되었다. 주요 변수는 와이어로프 체적비와 T 강판의 플랜지 폭 및 배치 형상이다. 실험된 기둥의 축하중 내력과 연성비는 각각 ACI 318-05의 예측값과 Chung et al.에 의해 수행된 일반 띠기둥의 실험 결과와 비교되었다. 게다가 와이어로프와 T 강판으로 구속된 콘크리트의 응력-변형률 관계를 평가하기 위한 모델이 제시되었다. 실험 결과로부터 기둥의 축하중 내력과 연성은 와이어로프의 체적비와 T 강판의 플랜지 폭의 증가와 함께 증가하였다. 특히 동일 횡보강근 지수에서 와이어로프 체적비가 0.0039 이상일 때 보강된 기둥의 연성비는 띠철근 기둥에 비해 현저히 높았다. 개발된 보강기술에 의해 구속된 콘크리트의 응력-변형률 관계 모델이 제시되었다. 예측된 응력-변형률 관계는 실험 결과와 잘 일치하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.279-288
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• 2016

이 연구에서는 철근콘크리트(reinforced concrete, RC) 기둥의 휨 거동을 비교적 간단한 방법으로 평가하기 위해서 모멘트-곡률 관계를 단순화하였다. RC 기둥에서 주철근 배근을 이상화하고 힘의 평형조건 및 변형률 적합조건에 기반하여 초기 휨 균열 발생, 인장철근 항복 도달, 최대 내력 및 최대 내력 도달 후 최대 내력의 80% 시점에서의 내력과 중립축 깊이를 산정하였다. 기둥의 최대 내력 이후의 콘크리트 압축연단 변형률은 Kim et al의 구속된 콘크리트 응력-변형률 관계를 이용하여 산정하였다. 단순화된 모멘트-곡률 관계로부터 환산된 기둥의 횡하중-횡변위 관계는 다양한 변수하에서 수행한 기둥 실험결과와 잘 일치하였다. 고려된 각 단계에서의 모멘트와 중립축 깊이는 주철근 지수, 횡보강근 체적지수 및 축력 지수의 함수로 모델링하였다. 결국, 기둥의 곡률 연성은 콘크리트 압축강도 및 주철근과 횡보강근의 양과 함께 작용 축하중비에 중요한 영향을 받았다.