• Steel and Composite Structures
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• 제49권5호
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• pp.571-585
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• 2023

The application of relatively low volumes of fibres in normal strength concrete has been shown to be of significant benefit when applied to composite slabs with profiled sheet decking. This paper reports on an experimental study aimed at quantifying further potential benefits that may arise from applying ultra-high performance fibre reinforced concrete. To assess performance six simply supported beams were tested under hogging and sagging loading configurations along with three two span continuous beams. Fibre contents are varied from 0% to 2% and changes in strength, deformation, crack width and moment redistribution are measured. At the serviceability limit state, it is shown that the addition of high fibre volumes can significantly enhance member stiffness and reduce crack widths in all beams. At the ultimate limit state it is observed that a transition from 0% to 1% fibres significantly increases strength but that there is a maximum fibre volume beyond which no further increases in strength are possible. Conversely, member ductility and moment redistribution are shown to be strongly proportional to fibre volume.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.100-107
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• 2018

본 연구의 목적은 철근콘크리트 휨 부재에 탄소섬유시트, 유리섬유시트, PET(polyethylene terephthalate) 섬유 등을 이용하여 보강했을 때, 보강재 종류, 보강재 물성, 보강량 등에 따른 보강효과를 파악하는 것이다. 변수별 보강효과를 파악하기 위해 가상의 휨부재를 기준실험체로 선정하여, 기준실험체에 대해 항복단면과 극한단면일 때의 모멘트-곡률 관계를 파악하였다. 보강하지 않은 기준실험체에 보강재 종류, 보강재 물성, 보강량 등 다양한 변수를 적용하여 총 11개의 실험체의 모멘트-곡률 곡선을 비교하였다. 분석 결과, 보강하지 않은 실험체에 비해 보강한 실험체의 휨강도는 높게 나타났다. 그러나 연성에 대해서는 보강하지 않은 기준실험체가 가장 우수한 것으로 나타났다. 변수별 휨 보강효과는 보강량이 많고, 파괴시 재료강도가 높을수록 우수하게 나타났으며, 연성효과는 보강재의 파괴시 변형률이 높을수록 우수한 것으로 나타났다. 손상 전과 손상 후의 보강효과에 대해서는 휨보강 효과와 연성효과 모두 10% 이내로 미미하게 나타나 손상상태에 있더라도 온전한 상태로 해석해도 큰 차이가 없을 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권1호
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• pp.88-96
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• 2020

고밀도 폐유리가 콘크리트를 포함하는 건설 재료로 사용 가능함이 밝혀짐에 따라 본 연구에서는 고밀도 폐유리를 잔골재로 적용한 RC 부재의 구조적 거동을 평가하고자 휨거동 실험을 수행하고 그 결과를 비선형 유한요소해석 결과와 비교 검토하였다. 그 결과, 고밀도 폐유리를 잔골재로 사용하게 되면, 균열 개수가 감소하고 균열 간격 및 압괴 면적이 증가하였다. 또한, 고밀도 폐유리를 잔골재로 대체한 부재는 높은 처짐 단계에서 연성이 감소되었다. 이러한 이유로 천연골재를 사용한 부재와 동일한 방법의 해석 기법은 고밀도 폐유리를 잔골재로 대체한 부재의 휨거동에 대한 초기강성, 항복하중 및 최대하중을 제대로 예측하지 못하는 것으로 나타났으나, 압괴 진전에 따른 중립축 깊이가 감소하는 것을 해석적으로 구현하게 되면, 비선형 유한요소 해석 결과가 실험결과를 비교적 잘 예측하는 것으로 나타났다.

• KIEAE Journal
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• 제8권5호
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• pp.61-68
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• 2008

For the recycling of the resources and the preservation of the environment, this study's purpose is to measure flexural behavior of the reinforced concrete beams with the major variables like concrete strength, replacement ratio of the recycled aggregate and the waste foundry sand and the tension reinforcement ratio and to present the data of the recycled aggregate used for the structure design. The experiment on the flexural behavior resulted in the followings. The ultimate strength of recycled R/C beam was manipulated proportionate to the tension reinforcement ratio, however the strength instantly decreased after passing the ultimate load due to the destroyed concrete of the compression side. The deflection at the maximum load varied from the tension reinforcement ratio by 5.5 times. The test specimen with the tension reinforcement ratio less than $0.5{\rho}b$ showed constant curve without change in the load from the yield to the ultimate load in contrast to the distinctive plastic region where the displacement was rising. Although the strain of main tension steel with the reinforcement ratio indicate different, the design of recycled concrete member can be applied for current design code for reinforced concrete structure as the ratio of tension reinforcement district the under the reinforcement ration in a balanced strain condition.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제22권4호
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• pp.419-432
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• 2006

Experimental studies on the behaviors of box-shape steel reinforced concrete (SRC) composite beams were conducted. Seven 1:3 scale model composite beams were tested to failure. Each of the beams was simply supported at the ends and two concentrated loads were applied at the one-third span and two-thirds span respectively. Experimental results indicate that the flexural strength can be enhanced when the ratio of flexural reinforcements and flange thickness of the shape steel are increased; the shear strength is enhanced with increase of web thickness of the shape steel. Insignificant effects of concrete in the box-shape steel are found on improving the flexural strength and shear strength of the box-shape SRC composite beams, thus concrete inside the box-shape steel can be saved, and the weight of the SRC beams can be decreased. Shear studs can strengthen the connection and co-work effects between the shape steel and the concrete and enhance the shear strength, but stud design for the composite beams should be further improved. Formulas for flexural and shear strength of the composite beams are proposed, and the calculated results are in good agreement with the experimental results. In general, the box-shape SRC composite beam is a kind of ductile member, and suitable for extensive engineering application.

• 한국안전학회지
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• 제25권6호
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• pp.128-136
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• 2010

In according with concrete structural design standard, it is common designing flexure reinforcement concrete to induce tension failure. So reinforcing ratio is limited to inducing tension failure. And maximum reinforcing ratio is regulated to protecting concrete compression strength caused by over reinforced building. Minimum reinforcing ratio is also limited in designing standard to protecting brittle failure as extremely using less reinforcing bar. But in minimum reinforcing ratio it is extremely conservative or it is sometimes impossible to induce stable tension-failure because they are depending on yield failure and experienced method and concrete designing standard strength. Therefore the purpose of the present paper is to evaluate the flexural behavior of minimum steel ratio of reinforced concrete of beams and to propose the guide-line of equation of minimum steel ratio by performing static flexural test of 16 beams according to size effect, number of steel, yielding stress of steel, and concrete compressive strength which are presumed effective variables. From experimental results, the equation of minimum steel ratio was newly proposed considered size effect.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.123-130
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• 2018

U-flanged truss beam is composed of u-shaped upper steel flange, lower steel plate of 8mm or more thickness, and connecting lattice bars welded on the upper and lower sides. The hybrid beam with U-flanged steel truss is made in the construction site through pouring the concrete, and designated as U-flanged truss hybrid beam. In this study the structural experiments on the 4 hybrid beams with the proposed basic shapes were performed, and the flexural capacities from the tests were compared with those from the theoretical approach. The failure modes of each specimen were quite similar. The peak load was reached with the ductile behavior after yielding, and the failure occurred through the concrete crushing. The considerable increasement of deformation was observed up to the concrete crushing. The composite action of concrete and steel member was considered to be reliable from the behavior of specimens. The flexural strength of hybrid beam has been evaluated exactly using the calculation method applied in the boubly reinforced concrete beam. The placement of additional rebars in the bottom instead of upper side is proposed for the efficient design of U-flanged truss hybrid beam.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.43-50
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• 2010

철근의 부식을 해결하기 위해 철근의 대체 재료로 적용 가능한 FRP에 대한 연구의 적용성이 대두되었다. 그러나 취성적인 성질과 탄성계수가 낮은 단점을 가지고 있어, FRP rebar로 보강된 휨 부재의 사용성 평가 즉 처짐에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 보강비를 변수로 한, CFRP rebar로 보강된 콘크리트 보의 휨 실험을 수행하였다. 실험 결과, CFRP rebar로 보강된 실험체는 보강비가 증가함에 따라 내력 및 강성이 증가하는 양상을 보였으며, 철근 실험체와 동일한 단면성능을 발휘하기 위해서는 약 1.3배의 보강비가 요구되는 것으로 나타났다. 또한 유효단면2차모멘트에 대한 기존 제안식의 비교 결과, Bischoff & Scanlon이 제안한 식이 가장 정밀해에 가까운 처짐을 예측하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.35-43
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• 2017

철근콘크리트 휨부재의 최소철근비는 부재의 취성 파괴를 방지하기 중요한 설계 인자이다. 콘크리트구조기준과 도로교설계기준에서 사용되는 최소철근비는 단면의 유효 깊이 및 모멘트 팔길이에 대한 가정을 통해 산정되었다. 따라서 이 연구에서는 재료 모델과 힘의 평형 관계를 통해 합리적으로 최소철근비를 산정할 수 있는 방법을 제안하였다. 연구 결과 도로교설계기준의 포물-사각형 곡선을 통해 산정된 최소 철근비는 현재 설계 기준에 의한 최소철근비의 약 52~80% 수준으로 산정되어 경제적인 설계가 가능한 것으로 나타났다. 또한, 재료 모델을 통한 최소철근량이 배치된 부재의 연성 능력은 현재 설계 기준에 의한 값의 약 89% 수준으로 평가되었으나, 부재의 연성도는 7 이상으로 충분한 연성능력을 보였다. 따라서 제안된 포물-사각형 곡선을 통한 최소철근비는 휨부재 설계의 이론적 합리성 뿐만 아니라 안전성 및 경제성을 확보할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.13-16
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• 2008

철근으로 휨 보강된 일반적인 부재의 경우, 강도설계법으로 부재의 공칭 휨 강도를 계산할 때 모든 휨 인장 철근은 극한상태에서 항복한다고 가정한다. 따라서 인장력은 철근의 도심에 작용하고 인장 철근 단면적과 철근의 항복강도의 곱으로 표현될 수 있다. 그러나 FRP bar는 철근과 달리 항복거동을 보이지 않기 때문에 각 열 FRP bar에 작용하는 응력은 중립축에서 떨어진 거리에 따라 달라질 것이다. 게다가 서로 다른 종류의 FRP bar가 동시에 한 부재에 적용된다면, 각 FRP bar의 변형률에 따라 작용하는 응력 또한 다양하게 될 것이고, 거동 양상 역시 예상과 다르게 나타날 것이다. 이에 본 연구에서는 일반철근, CFRP bar, GFRP bar를 이용하여 하이브리드 휨 보강된 6개의 고강도 콘크리트 보를 제작하고 구조실험을 실시하였다. 실험 결과 하이브리드 보강된 부재는 FRP bar로 단순 보강된 부재의 낮은 강성, 큰 균열폭, 취성 문제를 상당히 보완시켜주는 것으로 나타났다.