• 콘크리트학회논문집
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• 제11권5호
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• pp.79-88
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• 1999

The purpose of this paper is to develop a mathematical expression for computing crack angles based on reinforcement volumes in the longitudinal and transverse directions, member end-fixity and length-to-width aspect ratio. For this a reinforced concrete beam-column element is assumed to possess a series of potential crack planes represented by a number of differential truss elements. Depending on the boundary condition, a constant angle truss or a variable angle truss is employed to model the cracked structural concrete member. The truss models are then analyzed using the virtual work method of analysis to relate forces and deformations. Rigorous and simplified solution schemes are presented. An equation to estimate the theoretical crack angle is derived by considering the energy minimization on the virtual work done over both the shear and flexural components the energy minimization on the virtual work done over both the shear and flexural components of truss models. The crack angle in this study is defined as the steepest one among fan-shaped angles measured from the longitudinal axis of the member to the diagonal crack. The theoretical crack angle predictions are validated against experimentally observed crack angle reported by previous researchers in the literature. Good agreement between theory and experiment is obtained.

• 콘크리트학회논문집
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• 제12권6호
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• pp.57-66
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• 2000

The truss analogy for the analysis of beam-columns subjected of shear and flexure is limited by the contribution of transverse and longitudinal steel and diagonal concrete compression struts. However, it should be noted that even though the behavior of reinforced concrete beam-columns after cracking can be modeled with the truss analogy, they are not perfect trusses but still structural elements with a measure of continuity provided by a diagonal tension field. The mere notion of compression field denotes that there should be some tension field coexisting perpendicularly to it. The compression field is assumed to form parallel to the crack plane that forms under combined flexure and shear. Therefore, the concrete tension field may be defined as a mechanism existing across the crack and resisting crack opening. In this paper, the effect of concrete tensile properties on the shear strength and stiffness of reinforced concrete beam-columns is discussed using the Gauss two-point truss model. The theoretical predictions are validated against the experimental observations. Although the agreement is not perfect, the comparison shows the correct trend in degradation as the inelasticity increases.

• 콘크리트학회논문집
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• 제12권5호
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• pp.81-92
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• 2000

A fixed angle softened truss model has been developed in order to predict both shear strength and deformation of reinforced concrete members. The model takes into account the contribution of concrete by accuming the angle of cracks in the postcracking concrete that coincides with the reinforced concrete principal compressive angle determined by the applied stresses. Therefore, this model is capable of predicting the contribution of concrete from the govering equilibrium and compatibility equations including the shear stress and strain developed along concrete diagonal crack. However, the model has a limiting range to be applicable for reinforced concrete members. This research proposes a new algorthm of fixed angle softened truss model capable of removing the limitation of applicability. The proposed algorithm adopts a new conception of constitutive laws. The average normal stresses of concrete in the x- y- directions can be calculated by transforming the principal stresses of concrete. The proposed algorthm is verified by comparing to the test results.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2001년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.873-878
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• 2001

This Paper Presents a new model, called the “shear-friction truss model,” for slender reinforced concrete beams to derive a clear and simple equation for their ultimate shear strength. In this model, a portion of the shear strength is provided by shear reinforcement as in the traditional truss model, and the remainder by the shear-friction mechanism. Friction resistance is derived considering both geometrical configuration of the rough crack surface and material Properties. The inclined angle of diagonal strut in the traditional truss model is modified to satisfy the state of balanced failure, when both stirrups and longitudinal reinforcement yield simultaneously. The vertical component of friction resistance is added to the modified truss model to form the shear-friction truss model. Test results from published literatures are used to find the effective coefficient of concrete strength in resisting shear on inclined crack surfaces.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권2호
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• pp.60-67
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• 2020

최근 HPFRCC의 구조 거동에 대한 연구가 많이 이루어져 왔으나, 휨 거동에 대한 연구가 주로 수행된 반면, 전단 거동에 대한 연구는 많이 부족한 상황이다. 이 연구에서는 전단 철근이 없는 HPFRCC 보 부재의 전단 강도를 합리적으로 예측할 수 있는 모델을 개발하였다. 모델을 개발하기 위해 HPFRCC 보 부재를 휨 모멘트에 저항하는 상·하현재와 전단력에 저항하는 복부 전단 요소로 간단히 이상화하였다. 이후 HPFRCC의 인장 거동 특성을 바탕으로 전단 파괴 시 복부 전단 요소의 주압축대 기울기 및 전단 응력을 산정하였으며, 이로부터 HPFRCC 보부재의 전단 강도를 산정할 수 있는 모델을 제안하였다. 제안 모델의 검증을 위해 기존의 전단 파괴된 48개의 HPFRCC 보 부재의 실험 결과와 비교하였다. 실험과 비교한 결과, 제안 모델이 실제 전단 강도를 평균 1.045, 변동계수 0.125로서 상당히 합리적으로 예측하는 것으로 나타났다. 이 연구의 주요 내용은 향후 HPFRCC가 적용되는 부재 또는 구조물에 대한 관련 연구 및 설계에 유용할 것으로 기대된다.

• Earthquakes and Structures
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• 제7권5호
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• pp.647-665
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• 2014

Squat reinforced concrete walls require enough shear strength in order to promote flexural yielding, which creates the need for designers of an accurate method for strength prediction. In many cases, especially for existing buildings, strength estimates might be insufficient when more accurate analyses are needed, such as pushover analysis. In this case, estimates of load versus displacement are required for building modeling. A model is developed that predicts the shear load versus shear deformation of squat reinforced concrete walls by means of a panel formulation. In order to provide a simple, design-oriented tool, the formulation considers the wall as a single element, which presents an average strain and stress field for the entire wall. Simple material constitutive laws for concrete and steel are used. The developed models can be divided into two categories: (i) rotating-angle and (ii) fixed-angle models. In the first case, the principal stress/strain direction rotates for each drift increment. This situation is addressed by prescribing the average normal strain of the panel. The formation of a crack, which can be interpreted as a fixed principal strain direction is imposed on the second formulation via calibration of the principal stress/strain direction obtained from the rotating-angle model at a cracking stage. Two alternatives are selected for the cracking point: fcr and 0.5fcr (post-peak). In terms of shear capacity, the model results are compared with an experimental database indicating that the fixed-angle models yield good results. The overall response (load-displacement) is also reasonable well predicted for specimens with diagonal compression failure.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.569-576
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• 2019

PSC-Edge 거더 라멘교는 Edge 거더에 긴장력을 도입하고 정모멘트를 감소시켜 저형고와 장경간화가 가능한 교량이다. 본 교량은 가설벤트가 상부슬래브의 하부에 지지되고 Edge 거더부에 2차 강연선이 긴장된 후 거더 외측 면에 $45^{\circ}$방향의 사인장 균열이 발생하였다. 프리스트레스 정착부의 응력분포 및 파열균열의 양상에 관한 연구가 활발히 진행되었지만 기존 연구 결과는 본 구조물의 실제 형상과 경계조건이 상이하여 명백한 원인분석이 어려운 실정이다. 따라서 본 논문에서는 가설벤트의 경계조건을 추가로 고려된 3D Frame 해석을 수행하였으나 Edge 거더부에서 최대 압축응력이 발생하여 균열을 원인을 규명하기에는 한계가 있었다. 따라서 LUSAS 16.1을 사용한 3D Solid 해석을 수행하였으며 그 결과 Edge 거더의 하부와 상부슬래브의 경계부분에서 최대 주인장응력이 발생하였다. 최대 주인장응력과 방향여현을 사용하여 둔각부 Edge 거더 외측면의 소요 철근량을 분석한 결과 사용 철근량이 부족한 것으로 분석되었다. 따라서 추가 시공된 교량은 기존 교량보다 정착부의 철근량과 철근보강 범위를 확장시켰다. 그 결과 Edge 거더부의 균열은 더 이상 발생하지 않는 것으로 관찰되었다. 이와 유사한 PSC-Edge 거더 형식의 교량을 설계 및 시공할 때 본문에서 제안한 해석 및 보강방법을 적용하면 시공 중 발생하는 Edge 거더 외측면의 균열을 충분히 제어할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.1-10
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• 1992

이 논문에서는 철근 콘크리트 부재의 전단 해석을 위한 트러스 유사법이 발전된 형태인 '빗 구조' 해석 모델을 부분 프리스트레스트 콘크리트 부재의 전단 해석을 위해 수정하여 제안 하였다. 제안된 '빗 구조' 모델은 콘크리트 압축대의 위치와 경사 및 사압축대의 경사가 하중과 프리스트레스의 크기에 따라서 변하는 것이다. 역학적 모델의 구성을 위하여 비선형 보, 트러스 요소를 사용하였으며, 사압축대의 경사를 결정하기 위한 식을 '압축대' 이론을 수정하여 유도하였다. '빗구조' 모델에 의한 해석 결과를 부분 프리스트레스트 콘크리트 부재의 재하 실험 결과와 비교하였다. 이에 따르면 '빗 구조' 해석 결과에 의한 전단 철근의 응력은 수정 M$\ddot{o}$rsch이론과 고전 M$\ddot{o}$rsch 이론에 의한 계산치의 중간 정도의 값이다. 처짐과 전단철근의 응력값을 비교한 결과, 본 논문에서 제안된 '빗 구조' 모델이 부분 프리스트페스트 콘크리트 부재의 전단 해석에 사용될 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2001년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.879-884
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• 2001

The use of recycled-aggregate concrete is increasing faster than the development of appropriate design recommendations. In addition, recycled-aggregate and higher compressive strengths are two of the most desired characteristics to improve the use of concrete as a construction material. The paper reports limited experimental data on the shear capacity of high-strength recycled aggregate concrete beams. Ten beams were tested to determine their diagonal cracking and ultimate shear capacities. The variable in the test program were concrete strength(300, 500 and 700kgf/$cm^{2}$), and shear span/depth ratio (a/d : 2.0, 3.0 and 4.0). Test results indicate that the ACI Building code prediction of Eq.(11-3) and (11-5) for high-strength recycled aggregate concretes are unconservative for all beams (with concrete strength 300, 500 and 700kgf/$cm^{2}$, a/d ratios 2.0, 3.0 and 4.0). But Zsutty Equation for high-strength recycled aggregate concretes is conservative for all beams. The results of the experimental investigation on the cracking patterns for beams show that the angle that the critical inclined crack makes with the horizontal axis decreases with increasing a/d.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.703-710
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• 2010

기존 구조물에서 RC보는 여러 가지 이유로 불충분한 전단에 대한 문제에 직면하게 된다. 전단내력이 부족한 RC보의 전단 보강방법으로 강판이 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 앵커볼트가 체결된 경사, 수직 슬릿형 강판의 표면부착에 의해 전단보강된 RC보에 대한 실험을 하였으며, 여러 형태의 앵커볼트 체결 슬릿형 강판으로 보강된 RC보에 대한 전단보강효과, 파괴모드 및 전단내력을 평가하는 것을 연구의 목적으로 하였다. 실험의 변수는 앵커볼트가 부착된 슬릿의 폭, 간격, 경사각 및 수직 길이로 하였다. 연구 결과, 에폭시 부착과 볼트 체결로 보강된 슬릿형 강판 실험체의 파괴 유형은 최대하중 시 전단파괴 모드로 나타났다. 휨균열은 보의 인장측에서 최초로 발생하였으며, 경사 균열은 전단스팬에서 발생하였다. 최종적으로 에폭시 부착과 볼트 체결로 보강된 슬릿형 강판에서의 급격한 박리현상은 지연되었으며, RC보의 본체로부터 완전하게 분리 되지는 않음을 알 수 있었다.