• 콘크리트학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.803-810
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• 2007

FRP 합성재료로 구속된 콘크리트의 응력-변형률 응답을 합리적으로 예측할 수 있는 해석 모델이 제시되었다. 제안된 모델은 하중이 증가함에 따라 점진적으로 발생하는 미세균열에 의한 부피팽창이 미세 재료 구조의 손상을 나타내는 중요한 척도이며, 이에 손상 정도에 따라 하중 지지 능력을 일관되게 산정할 수 있다는 기본 개념에 근거한다. 이를 위하여 제안 모델은 면적 변형률 및 공극의 함수로 표시된 탄성계수, 팽창 콘크리트와 구속 매체의 상호작용을 나타내는 에너지 평형식, 변화하는 구속력 및 점증 계산 논리를 포함한다. 따라서 실험으로부터 유도된 팽창비 관계식으로부터 횡방향 혹은 부피팽창변형률을 산정하는 기존의 해석 모델과는 달리 역학적 거동 및 에너지 평형식으로부터 연속적으로 변화하는 횡방향 변형률을 산정한다. 구속된 콘크리트의 전체 응답을 예측할 수 있는 기존의 여러 해석 모델에 대하여 검토하였으며, 특히 부피 팽창을 고려하는 방법에 초점을 맞추어 토의하였다. 제안된 모델 및 기존 Samaan의 2선식 모델을 사용하여 실험 결과를 예측한 결과, 만족할 만한 범위 내에서 일치를 나타냈으나, Samaan의 2선식 모델은 부피 팽창 거동을 위하여 단지 초기 포아송비와 최종 수렴 팽창변화율 만을 고려하기 때문에 횡방향 변형률 응답을 예측하는 데는 한계가 있는 것으로 판단된다. 제안된 모델은 역학적 거동에 근거하여 다양한 관련 응답을 산정하므로 다른 분야에도 쉽게 적용할 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.135-142
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• 2022

본 연구에서는 초고강도 콘크리트에 적용된 겹침 이음의 안전성을 평가하기 위해 초고강도콘크리트 보의 휨성능을 평가하였다. 설계기준에서 정하고 있는 정착 길이 및 겹침이음 길이 산정식에서 겹침이음 길이에 영향을 미치는 횡보강근과 콘크리트 피복 성능의 검토가 수행되었다. 주요 변수는 콘크리트 피복의 구속 성능 증진을 위한 섬유의 혼입과 횡방향철근 배치로 설정하였다. 강섬유가 혼입되었으며 1% 및 2% 부피비로 섬유의 혼입량 증가에 따른 콘크리트 피복 성능의 변화를 검토하였으며, 이음 구간 내에 간격 100mm의 D10 스터럽이 배치되도록 하였다. 실험 결과, 스터럽으로 구속된 실험체는 주인장철근 방향으로의 수평균열 진전과 함께 급격한 하중저하 현상이 나타났으며, 강섬유로 보강된 실험체의 경우 주인장철근 방향의 균열 확대가 억제되고 급작스러운 하중지지능력의 상실을 경험하지 않는 것으로 나타났다. 특히, 2% 의 혼입률이 적용된 실험체의 주인장철근 위치의 변형률은 항복 변형률을 초과하는 것으로 나타났다. 콘크리트 표면에 대한 변형률 측정 결과 철근보다는 섬유가 더 콘크리트 표면의 손상을 방지하는 데에 효과적인 것으로 나타났다.

• Smart Structures and Systems
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• 제19권4호
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• pp.371-382
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• 2017

Concrete filled steel tubes are extensively applied in engineering structures due to their resistance to high tensile and compressive load and convenience in construction. But one major flaw, their vulnerability to environmental attack, can severely reduce the strength and life of these structures. Degradation due to corrosion of steel confining the concrete is one of the major durability problems faced by civil engineers to maintain these structures. The problem accelerates as inner surface of steel tube is in contact with concrete which serves as electrolyte. If it remains unnoticed, it further accelerates and can be catastrophic. This paper discusses a non-destructive degradation monitoring technique for early detection corrosion in steel tubes in CFST members. Due to corrosion, damage in the form of debonding and pitting occurs in steel sections. Guided ultrasonic waves have been used as a feasible and attractive solution for the detection and monitoring of corrosion damages in CFST sections. Guided waves have been utilized to monitor the effect of notch and debond defects in concrete filled steel tubes simulating pitting and delamination of steel tubes from surrounding concrete caused by corrosion. Pulse transmission has been used to monitor the healthy and simulated damaged specimens. A methodology is developed and successfully applied for the monitoring of concrete filled steel tubular sections undergoing accelerated chloride corrosion. The ultrasonic signals efficiently narrate the state of steel tube undergoing corrosion.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 춘계 학술발표회
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• pp.482-489
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• 2009

Various model piles with different sections such as reinforced concrete, steel, steel-concrete composite without rebar and steel-concrete composite with rebar were made, and vertical load test was conducted using a large scaled UTM(Universal Test Machine) to evaluate Young's modulus and ultimate load of the model piles. Based on the tests, ultimate load of steel-concrete composite pile is 31% greater than the sum of it of reinforced concrete pile and it of steel pile. This is caused that ultimate load and Young's modulus of inner concrete increase due to confining effect by outer steel casing. Variation of ultimate load is also insignificant depending on the ratio of length to diameter(L/D), therefore bucking has not an effect on change of ultimate load in case of the L/D below 10.

• Advances in concrete construction
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• 제4권4호
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• pp.319-332
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• 2016

In most cases strengthening reinforced concrete columns exposed to high strain rate is to be expected especially within weak designed structures. A special type of loading is instantaneous loading. Rapid loading can be observed in structural columns exposed to axial loads (e.g., caused by the weight of the upper floors during a vertical earthquake and loads caused by damage and collapse of upper floors and pillars of bridges).Subsequently, this study examines the behavior of reinforced concrete columns under rapid loading so as to understand patterns of failure mechanism, failure capacity and strain rate using finite element code. And examines the behavior of reinforced concrete columns at different support conditions and various loading rate, where the concrete columns were reinforced using various counts of FRP (Fiber Reinforcement Polymer) layers with different lengths. The results were compared against other experimental outcomes and the CEB-FIP formula code for considering the dynamic strength increasing factor for concrete materials. This study reveals that the finite element behavior and failure mode, where the results show that the bearing capacity increased with increasing the loading rate. CFRP layers increased the bearing capacity by 20% and also increased the strain capacity by 50% through confining the concrete.

• Computers and Concrete
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• 제31권2호
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• pp.123-137
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• 2023

To fully understand shear mechanisms and composite effects of circular concrete-filled steel tube (CFST) columns, systematic numerical investigations were conducted in this paper by improved finite element models. The triaxial plastic-damage constitutive model of the concrete and the interactions between the concrete and steel tube were considered. Afterwards, the critical and upper bound shear span ratios of the circular CFST column under lateral shear loading were determined. The composite effects between the two materials were analyzed by comparing the shear resistance with plain concrete column and hollow steel tube. In addition, a method that predicts the shear bearing capacity of a circular CFST column was proposed. The confining effects on the concrete core and the restraining effects on the steel tube were considered in this method. The proposed formula can predict more accurate results than the methods in different codes and references.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.87-94
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• 2014

이 연구에서는 형상기억합금과 강재로 구속된 콘크리트의 부착응력을 외부자켓의 구속비 및 강도비를 이용하여 분석하였다. 이를 위해서 직경 1.0 mm 형상기억합금 와이어와 두께 1.0 mm와 1.5 mm 강판을 사용하여, 구속비 및 강도비의 차이를 유발하여 각 변수의 차이에 따른 부착강도 및 부착거동을 분석하였다. 외부자켓 구속에 의해서 콘크리트의 부착강도는 증가하였으며, 파괴형태도 쪼갬파괴에서 뽑힘파괴로 전환되어 구속효과가 있음을 알 수 있었다. 콘크리트 부착강도는 구속비와 강도비가 증가함에 따라 증가하는 현상을 보이지만, 특정 시점부터는 부착강도가 거의 증가하지 않고 일정한 값을 나타내는 결과를 보였다. 그러나 강도비의 증가에 따라 발생하는 원주방향 최대 변형율은 거의 선형적으로 감소하는 결과를 보였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.41-46
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• 2009

본 논문에서는 순환골재 다공질 콘크리트말뚝(Recycled-Aggregate Porous Concrete Pile, RAPP)을 비롯한 각종 다짐말뚝공법(SCP와 GCP)에 대하여 원지반의 구속압에 기인한 다짐말뚝으로의 점토혼입현상이 개량된 지반의 압밀촉진효과에 미치는 영향을 파악하기 위하여 일련의 실내모형실험을 수행하였다. 모형실험에서는 모형지반의 압밀도를 50%, 100%의 상태로 원지반을 모사하였으며 다짐말뚝을 조성한 복합지반에 대해서는 심도 5m에 상응하는 구속압을 적용하였다. 또한 각각의 다짐말뚝으로의 점토 혼입량은 포화된 다짐말뚝으로부터의 배수량을 측정하여 추정하였다. 모형실험 결과를 통하여 다짐말뚝의 종류에 따라 원지반의 압밀 진행 상태에 따라서 연직배수기능을 담당하는 다짐말뚝의 통수 단면적이 변화하는 경향을 파악할 수 있었다. 즉, 상대적으로 큰 간극비를 갖는 쇄석다짐말뚝에서 가장 많은 통수 단면적의 변화가 관측되었으나 원지반의 압밀이 진행된 상태일수록 그 변화량은 감소함을 알 수 있었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제10권2호
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• pp.187-205
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• 2010

The existing CFT columns present the deterioration in confining effect after the yield of steel tube, local buckling and the deterioration in load capacity. If lateral load such as earthquake load is applied to CFT columns, strong shearing force and moment are generated at the lower part of the columns and local buckling appears at the column. In this study, axial compression test and beam-column test were conducted for existing CFT square column specimens and those reinforced with carbon fiber sheets (CFS). The variables for axial compression test were width-thickness ratio and the number of CFS layers and those for beamcolumn test were concrete strength and the number of CFS layers. The results of the compression test showed that local buckling was delayed and maximum load capacity improved slightly as the number of layers increased. The specimens' ductility capacity improved due to the additional confinement by carbon fiber sheets which delayed local buckling. In the beam-column test, maximum load capacity improved slightly as the number of CFS layers increased. However, ductility capacity improved greatly as the increased number of CFS layers delayed the local buckling at the lower part of the columns. It was observed that the CFT structure reinforced with carbon fiber sheets controlled the local buckling at columns and thus improved seismic performance. Consequently, it was deduced that the confinement of CFT columns by carbon fiber sheets suggested in this study would be widely used for reinforcing CFT columns.

• Steel and Composite Structures
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• 제23권5호
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• pp.517-527
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• 2017

In this paper, the effect of active confinement on the compressive behaviour of circular steel tube-confined concrete (STCC) and concrete-filled steel tube (CFST) columns is investigated. In STCC columns the axial load is only applied to the concrete core, while in CFST columns the load is carried by the whole composite section. A new method is introduced to apply confining pressure on fresh concrete by laterally prestressing steel tubes. In order to achieve different prestressing levels, short-term and long-term pressures are applied to the fresh concrete. Three groups of STCC and CFST specimens (passive, S-active and L-active groups) are tested under axial loads. The results including stress-strain relationships of composite column components, secant modulus of elasticity, and volumetric strain are presented and discussed. Based on the elastic-plastic theory, the behaviour of the steel tube is also analyzed during elastic, yielding, and strain hardening stages. The results show that using the proposed prestressing method can considerably improve the compressive behaviour of both STCC and CFST specimens, while increasing the prestressing level has insignificant effects. By applying prestressing, the linear range in the stress-strain curve of STCC specimens increases by almost twice as much, while the improvement is negligible in CFST specimens.