• Structural Engineering and Mechanics
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• 제74권3호
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• pp.351-363
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• 2020

Based on the dynamic tests of recycled aggregate concrete (RAC) short columns confined by the hoop reinforcement, the dynamic failure mechanism and the mechanical parameters related to the constitutive relation of confined recycled aggregate concrete (CRAC) were investigated thoroughly. The fracturing sections were relatively flat and smooth at higher strain rates rather than those at a quasi-static strain rate. With the increasing stirrup volume ratio, the crack mode is transited from splitting crack to slipping crack constrained with large transverse confinement. The compressive peak stress, peak strain, and ultimate strain increase with the increase of stirrup volume ratio, as well as the increasing strain rate. The dynamic confining increase factors of the compressive peak stress, peak strain, and ultimate strain increase by about 33%, 39%, and 103% when the volume ratio of hoop reinforcement is increased from 0 to 2%, but decrease by about 3.7%, 4.2%, and 9.1% when the stirrup spacing is increased from 20mm to 60mm, respectively. This sentence is rephrased as follows: When the stirrup volume ratios are up to 0.675%, and 2%, the contributions of the hoop confinement effect to the dynamic confining increase factors of the compressive peak strain and the compressive peak stress are greater than those of the strain rate effect, respectively. The dynamic confining increase factor (DCIF) models of the compressive peak stress, peak strain, and ultimate strain of CRAC are proposed in the paper. Through the confinement of the hoop reinforcement, the ductility of RAC, which is generally slightly lower than that of NAC, is significantly improved.

• Steel and Composite Structures
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• 제47권6호
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• pp.709-728
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• 2023

Experimental and analytical studies were conducted to clarify the influencing mechanisms of the longitudinal reinforcement on performance of axially loaded Reinforced Concrete-Filled Steel Tube (R-CFST) short columns. The longitudinal reinforcement ratio was set as parameter, and 10 R-CFST specimens with five different ratios and three Concrete-Filled Steel Tube (CFST) specimens for comparison were prepared and tested. Based on the test results, the failure modes, load transfer responses, peak load, stiffness, yield to strength ratio, ductility, fracture toughness, composite efficiency and stress state of steel tube were theoretically analyzed. To further examine, analytical investigations were then performed, material model for concrete core was proposed and verified against the test, and thereafter 36 model specimens with four different wall-thickness of steel tube, coupling with nine reinforcement ratios, were simulated. Finally, considering the experimental and analytical results, the prediction equations for ultimate load bearing capacity of R-CFSTs were modified from the equations of CFSTs given in codes, and a new equation which embeds the effect of reinforcement was proposed, and equations were validated against experimental data. The results indicate that longitudinal reinforcement significantly impacts the behavior of R-CFST as steel tube does; the proposed analytical model is effective and reasonable; proper ratios of longitudinal reinforcement enable the R-CFSTs obtain better balance between the performance and the construction cost, and the range for the proper ratios is recommended between 1.0% and 3.0%, regardless of wall-thickness of steel tube; the proposed equation is recommended for more accurate and stable prediction of the strength of R-CFSTs.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제39권3호
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• pp.427-447
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• 2011

The progressive collapse phenomenon is generally regarded as dynamic. Due to the impracticality of nonlinear dynamic computations for practitioners, an interest arises for the development of equivalent static pushover procedures. The present paper proposes a methodology to identify such a procedure for sudden column removals, using energetic evaluations to determine the pushover loads to apply. In a dynamic context, equality between the cumulated external and internal works indicates a vanishing kinetic energy. If such a state is reached, the structure is sometimes assumed able to withstand the column removal. Approximations of these works can be estimated using a static computation, leading to an estimate of the displacements at the zero kinetic energy configuration. In comparison with other available procedures based on such criteria, the present contribution identifies loading patterns to associate with the zero-kinetic energy criterion to avoid a single-degree-of-freedom idealisation. A parametric study over a family of regular steel structures of varying sizes uses non-linear dynamic computations to assess the proposed pushover loading pattern for the cases of central and lateral ground floor column failure. The identified quasi-static loading schemes are shown to allow detecting nearly all dynamically detected plastic hinges, so that the various beams are provided with sufficient resistance during the design process. A proper accuracy is obtained for the plastic rotations of the most plastified hinges almost independently of the design parameters (loads, geometry, robustness), indicating that the methodology could be extended to provide estimates of the required ductility for the beams, columns, and beam-column connections.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.197-200
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• 2008

철근콘크리트 코벨은 전단지간대 유효깊이의 비가 1보다 작은 부재로서, 주로 보의 하중을 기둥으로 전달하기 위해 사용된다. 이러한 철근콘크리트 코벨의 극한강도 및 거동은 전단지간대 유효깊이의 비, 콘크리트의 압축강도, 철근의 배근형태와 배근량, 그리고 부재의 형상 등 다양한 변수들의 영향을 받는다. 본 연구에서는 이러한 철근콘크리트 코벨의 강도 및 거동 특성을 모두 반영하여 설계를 수행할 수 있는 부정정 스트럿-타이 모델을 제안하였다. 또한 현행 설계기준의 스트럿-타이 모델방법을 부정정 스트럿-타이 모델을 이용한 철근콘크리트 코벨의 설계에 합리적으로 적용하기 위해 수평 트러스 메커니즘에 의해 전달되는 하중의 크기 즉 부정정 스트럿-타이 모델의 하중분배율을 제안하였다. 제안한 하중분배율을 ACI 318-05 스트럿-타이 모델 설계규정에 적용하여 파괴실험이 수행된 30개 철근콘크리트 코벨에 대한 극한강도 평가를 수행하였으며, 그 결과를 실험결과 및 ACI 318-05 설계기준에 의한 극한강도 평가결과와 비교하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권3호
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• pp.291-298
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• 2017

이 연구에서는 강재 기둥과 접합된 하이브리드 H-보-철근 콘크리트 보(HSRC)의 반복 휨 거동을 평가하였다. 실험 변수는 HSRC 보의 연결절점에 배근되는 장부철근의 유무이다. HSRC 보의 소성힌지는 RC 보보다는 기둥 접합부 부근의 H-보에서 형성되도록 유도하였다. 모든 실험체는 하중의 급격한 감소 없이 연성적인 거동을 보였으며, 비록 예상치 못한 H-기둥과 H-보 용접 접합부의 파괴가 발생하였지만, 결과적으로 4.6 이상의 변위연성비를 나타내었다. HSRC 보 시스템에서 RC 보의 균열진전, 휨 강도 및 연성에 대한 장부철근의 영향은 매우 미미하였다. HSRC 보 시스템의 휨 강도는 단면의 완전소성으로 가정하여 산정한 H-보의 최대 휨 내력에 비해 안전 측에서 평가될 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.253-263
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• 2007

기존의 많은 연구에서 비구속 콘크리트에 비해 FRP로 구속된 콘크리트는 강도 및 연성의 탁월한 증진 효과가 있는 것으로 보고되고 있다. 그러나, FRP로 구속된 콘크리트에 대한 보강 설계 시 구속 효과에 의한 정확한 평가가 요구된다. 따라서, 본 연구에서는 FRP로 구속된 콘크리트의 강도 및 변형률을 예측하고자 하였다. 이를 위해서 102개의 실험체를 제작하여 일축압축실험을 수행하였으며 축하중, 축방향 변형률 및 횡방향 변형률을 측정하였다. 또한, 보다 정확한 극한응력과 변형률 예측식을 개발하기 위하여 기존 연구 결과를 이용하였다. 본 연구에서는 FRP로 구속된 콘크리트의 압축강도 실험을 통해 강도 및 변형률 예측 모델을 제안하였다. 제안된 식은 기존의 설계식에 비해 극한응력과 파괴 변형률을 보다 정확하게 예측하였다. 결과적으로, 본 연구에서 제안된 식은 구속된 콘크리트의 보수 보강을 위한 응력-변형률 모델에 효과적으로 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제21권2호
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• pp.343-356
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• 2016

As the common cast-in-place construction works fails to meet the enormous construction demand under rapid economic growth, the development of prefabricated structure instead becomes increasingly promising in China. For the prefabricated structure, its load carrying connection joint play a key role in maintaining the structural integrity. Therefore, a novel end plate bolt connecting joint between fully prefabricated pre-stressed concrete beam and high-strength reinforcement-confined concrete column was proposed. Under action of low cycle repeated horizontal loadings, comparative tests are conducted on 6 prefabricated pre-stressed intermediate joint specimens and 1 cast-in-place joint specimen to obtain the specimen failure modes, hysteresis curves, skeleton curves, ductility factor, stiffness degradation and energy dissipation capacity and other seismic indicators, and the seismic characteristics of the new-type prefabricated beam-column connecting joint are determined. The test results show that all the specimens for end plate bolt connecting joint between fully prefabricated pre-stressed concrete beam and high-strength reinforcement-confined concrete column have realized the design objectives of strong column weak beam. The hysteretic curves for specimens are good, indicating desirable ductility and energy dissipation capacity and seismic performances, and the research results provide theoretical basis and technical support for the promotion and application of prefabricated assembly frames in the earthquake zone.

• Journal of Korean Neurosurgical Society
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• 제57권4호
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• pp.229-234
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• 2015

Objective : Pedicle screw fixation for spine arthrodesis is a useful procedure for the treatment of spinal disorders. However, instrument failure often occurs, and pedicle screw loosening is the initial step of a range of complications. The authors recently used a modified transpedicular polymethylmethacrylate (PMMA) screw augmentation technique to overcome pedicle screw loosening. Here, they report on the laboratory testing of pedicle screws inserted using this modified technique. Methods : To evaluate pullout strengths three cadaveric spinal columns were used. Three pedicle screw insertion methods were utilized to compare pullout strength; the three methods used were; control (C), traditional transpedicular PMMA augmentation technique (T), and the modified transpedicular augmentation technique (M). After control screws had been pulled out, loosening with instrument was made. Screw augmentations were executed and screw pullout strength was rechecked. Results : Pedicle screws augmented using the modified technique for pedicle screw loosening had higher pullout strengths than the control ($1106.2{\pm}458.0N$ vs. $741.2{\pm}269.5N$; p=0.001). Traditional transpedicular augmentation achieved a mean pullout strength similar to that of the control group ($657.5{\pm}172.3N$ vs. $724.5{\pm}234.4N$; p=0.537). The modified technique had higher strength than the traditional PMMA augmentation technique ($1070.8{\pm}358.6N$ vs. $652.2{\pm}185.5N$; p=0.023). Conclusion : The modified PMMA transpedicular screw augmentation technique is a straightforward, effective surgical procedure for treating pedicle screw loosening, and exhibits greater pullout strength than traditional PMMA transpedicular augmentation. However, long-term clinical evaluation is required.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권5호
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• pp.11-23
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• 2006

본 연구는 미중부지역의 New Madrid 지역에서 일반적으로 존재하는 다경간 PSC 교량의 지진거동을 평가하였다. 지진 해석은 비선형 교량모델과 인공지진파를 사용하여 수행하였으며, 인공지진파는 50년 동안 발생확률이 10%와 2%의 두 가지 수준을 사용하였다. 10%의 지진파에 대해서는 해석교량은 양호한 응답을 보였으나, 2%의 지진파에 대해서는 비선형 거동을 보이면 응답이 좋지 않았다. 바닥판사이의 충돌로 인하여 기둥의 요구량이 증가하였으며 교량받침의 파손이 발생하였다. 또한 PSC 거더를 연속화하면 매우 만족한 응답의 개선효과가 있었으며, 이러한 연속화는 유지보수의 절감 및 사하중에 의한 모멘트의 감소를 위해서 일반적으로 행해지는 것이다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권6호
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• pp.81-91
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• 2003

최근 우리나라의 대도시에서는 주거와 상업기능을 동시에 갖는 복합용도의 건축물이 많이 건설되고 있는데, 이러한 건물은 대부분 하부골조에서 연층, 약층 또는 비틀림 비정형을 띠게 된다. 본 논문의 목적은 이러한 건물의 지진응답을 실험을 통해 관찰하는 것으로서 1:12 축소모델의 진동대 실험을 통해 다음과 같은 결론에 이르렀다. 1) 구조물의 불확실성으로 인한 우발비틀림을 예측하는 것은 정적해석에 의한 방법보다 동적해석에 의한 방법이 더 타당하였다. 2) 횡운동과 비틀림운동이 연관되어 있을 때, 전도모멘트는 지진방향 뿐만 아니라 지진방향에 수직인 방향으로도 상당부분 작용하였으며, 일반적인 해석프로그램에서 수행하는 모드해석법으로는 이와 같은 거동을 예측하기에 부적절하였다. 3) 모드형상과 BST 다이아그램을 통해 대상구조물과 같은 건물의 주요 진동모드와 파괴양상을 쉽게 예측할 수 있었다.