• 대한토목학회논문집
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• 제28권2A호
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• pp.259-267
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• 2008

철근콘크리트 깊은 보는 콘크리트와 전단철근에 의한 전단저항 메커니즘의 성능에 의해 극한강도가 지배된다. 깊은 보의 거동은 전단지간대 유효깊이의 비, 휨철근비, 하중점과 지지점의 조건, 그리고 사용재료의 성질 등의 여러 변수간의 복합적인 역학관계로 인해 매우 복잡하다. 본 논문에서는 이러한 깊은 보의 강도 및 거동 특성을 모두 반영하여 단순지지 철근콘크리트 깊은 보의 설계를 수행할 수 있는 부정정 스트럿-타이 모델을 제안하였다. 또한 현 스트럿-타이 모델 설계기준을 부정정 스트럿-타이 모델을 이용한 단순지지 철근콘크리트 깊은 보의 설계에 합리적으로 적용하기 위해 수직 트러스 메커니즘에 의해 전달되는 하중의 크기 즉 부정정 스트럿-타이 모델의 하중분배율을 제안하였다. 하중분배율의 결정 시 단순지지 철근콘크리트 깊은 보의 전단에 대한 연성파괴거동을 확보하기 위하여 깊은 보의 전단저항 메커니즘을 구성하는 콘크리트 스트럿과 수직철근 타이가 동시에 파괴된다는 전단평형철근비 개념을 도입하였으며, 다양한 수치해석결과를 바탕으로 단순지지 깊은 보의 강도 및 거동에 영향을 미치는 전단지간대 유효깊이의 비, 휨철근비, 그리고 콘크리트의 압축강도 등의 설계변수를 고려하였다. 본 논문의 후속편에서는 기존의 여러 설계방법들과 본 연구에서 제안한 방법을 이용하여 파괴실험이 수행된 다양한 종류의 단순지지 깊은 보의 강도를 평가하고, 본 연구에서 제안한 방법의 적합성을 검증하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.527-534
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• 2010

이 연구에서는 고강도 전단보강근을 사용한 철근콘크리트 보의 부착성능을 향상시키기 위한 간편한 방법을 소개한다. 일반적으로 전단보강근의 항복강도와 보강근비는 철근콘크리트 보의 전단내력에 영향을 미친다. 그러나 철근 콘크리트 보의 부착성능은 보강근의 항복강도에는 큰 영향을 받지 않으므로 고강도 전단보강근을 사용한 경우 부착파괴의 위험성이 있다. 제안된 방법의 구조적 성능을 검증하기 위하여 총 4개의 철근콘크리트 보 실험체를 제작하고 실험하였다. 실험변수는 전단보강근의 항복강도와 보강근비 및 보강형태로 계획하였다. 실험 결과 제안된 방법은 철근콘크리트 보의 부착성능을 효과적으로 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.353-360
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• 2017

PHC말뚝을 보강한 CFP말뚝의 P-M 상관도를 통한 휨 모멘트 예측과 휨 실험 결과를 통해 P-M 계산법의 타당성과 CFP말뚝의 휨 성능을 평가한 실험 연구이다. 시험체는 PHC말뚝과 링형 합성 전단연결재 그리고 속채움 콘크리트를 기본으로 한 CFP말뚝과 1차 보강(말뚝 보강철근 H13-8ea), 2차 보강(내부 보강철근 H19-8ea)으로 제작된 시험체의 휨 실험 결과 CFP-N-N 시험체 대비 최고 하중이 46.4%, 103.9% 증대되었으며, 보강 철근량에 따른 연성능력 증대가 이루어졌다. 또한 CFP말뚝 설계법의 극한한계상태 예측값과 실험 결과값을 비교해 볼 때, 각 보강 단계별 1.23, 1.40배의 안전율을 확보하여 본 연구에서 제시한 설계법이 합리적인 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.26-33
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• 2018

본 논문은 SIFCON으로 제작된 휨부재의 휨거동에 대한 실험적 해석적 연구결과를 제시한다. 우선, 12개의 SIFCON 보에 대한 휨 실험을 실시하고 휨거동을 평가하였다. 실험변수로는 강섬유 종류, 인장철근 유 무, 단면의 높이를 고려하였다. Type-A 강섬유보다 뽐힘저항성이 우수한 Type-B 강섬유를 사용한 시험체는 전단파괴가 발생하지 않고 휨파괴 거동을 보였으며, 강섬유 형상비는 인장철근을 사용하지 않는 SIFCON 보의 거동에 큰 영향을 주었으나 인장철근을 갖는 SIFCON 보의 거동에 대해서는 그 영향이 매우 미미하게 나타났다. 추가적으로 본연구에서는 SIFCON에 대한 휨강도 예측식을 제시하였다. 휨강도 예측값에 대한 실험값의 비의 평균과 표준편차가 각각 1.02와 0.04로 나타나 휨강도 예측식은 SIFCON 보의 설계 및 성능 평가에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 생각된다.

• Computers and Concrete
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• 제14권1호
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• pp.1-18
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• 2014

The addition of steel fibers in concrete mixture is recognized as a non-conventional mass reinforcement scheme that improves the torsional, flexural, and shear behavior of structural members. However, the analysis of fiber reinforced concrete beams under combined torsion, bending, and shear is limited because of the complicated nature of the problem. Therefore, nonlinear 3D finite element analysis was conducted using the "ANSYS CivilFEM" program to investigate the behavior of fiber reinforced concrete L-beams. These beams were tested at different reinforcement schemes and loading conditions. The reinforcement case parameters were set as follows: reinforced with longitudinal reinforcement only and reinforced with steel bars and stirrups. All beams were tested under two different combined loading conditions, namely, torsion-to-shear ratio (T/V) = 545 mm (high eccentricity) and T/V = 145 mm (low eccentricity). Eight intermediate L-beams were constructed and tested in a laboratory under combined torsion, bending, and shear to validate the finite element model. Comparisons with the experimental data reveal that the program can accurately predict the behavior of L-beams under different reinforcement cases and combined loading ratios. The ANSYS model accurately predicted the loads and deformations for various types of reinforcements in L-beams and captured the concrete strains of these beams.

• Advances in concrete construction
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• 제13권 2호
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• pp.183-190
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• 2022

A wide range of experimental bases and improved performance with different forms of Fiber Reinforced Polymer (FRP) have attracted researchers to produce eco-friendly and sustainable structures. The reinforced concrete (RC) beam's shear capacity has remained a complex phenomenon because of various parameters affecting. Design recommendations for the shear capacity of RC elements having FRP reinforcement need a more experimental database to improve design recommendations because almost all the recommendations replace different parameters with FRP's. Steel and FRP are fundamentally different materials. One is ductile and isotropic, whereas the other is brittle and orthotropic. This paper presents experimental results of the investigation on the beams with glass fiber reinforced polymer (GFRP) reinforcement as longitudinal bars and stirrups. Total twelve beams with GFRP reinforcement were prepared and tested. The cross-section of the beams was rectangular of size 230 × 300 mm, and the total length was 2000 mm with a span of 1800 mm. The beams are designed for simply-supported conditions with the two-point load as per specified load positions for different beams. Flexural reinforcement provided is for the balanced conditions as the beams were supposed to test for shear. Two main variables, such as shear span and spacing of stirrups, were incorporated. The beams were designed as per American Concrete Institute (ACI) ACI 440.1R-15. Relation of VExp./VPred. is derived with axial stiffness, span to depth ratio, and stirrups spacing, from which it is observed that current design provisions provide overestimation, particularly at lower stirrups spacing.

• 한국지진공학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.113-119
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• 2024

Existing reinforced concrete buildings with seismically deficient column details affect the overall behavior depending on the failure type of column. This study aims to develop and validate a machine learning-based prediction model for the column failure modes (shear, flexure-shear, and flexure failure modes). For this purpose, artificial neural network (ANN), K-nearest neighbor (KNN), decision tree (DT), and random forest (RF) models were used, considering previously collected experimental data. Using four machine learning methodologies, we developed a classification learning model that can predict the column failure modes in terms of the input variables using concrete compressive strength, steel yield strength, axial load ratio, height-to-dept aspect ratio, longitudinal reinforcement ratio, and transverse reinforcement ratio. The performance of each machine learning model was compared and verified by calculating accuracy, precision, recall, F1-Score, and ROC. Based on the performance measurements of the classification model, the RF model represents the highest average value of the classification model performance measurements among the considered learning methods, and it can conservatively predict the shear failure mode. Thus, the RF model can rapidly predict the column failure modes with simple column details.

• 한국안전학회지
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• 제13권4호
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• pp.292-299
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• 1998

본 연구에서는 철근콘크리트 보의 휨 및 전단거동에 대한 크기효과를 실험적으로 연구하고 그 결과를 다른 연구와 비교했다. 주철근비는 같고 크기가 다른 부재를 하나의 시리즈로 실험을 했으며, 주요 실험변수는 주철근비와 부재의 상대높이이다. 휨 및 전단강도의 크기효과는 주철근비에 따라 유효높이가 일정하게 변하는 부재를 실험함으로써 측정했다. 본 연구의 결과를 살펴보면 철관콘크리트 보의 휨 및 전단에 대한 크기효과는 상당히 크다는 사실을 알았다. 철근콘크리트 부재의 휨 및 전단강도에 대한 예측식을 제안했으며, 실험치와 비교적 잘 일치했다. 따라서 본 연구의 결과는 철근콘크리트 구조물의 보다 정밀한 해석 및 설계에 유용할 것으로 기대된다.

• Advances in concrete construction
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• 제11권4호
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• pp.271-284
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• 2021

This study aims to trace the response of twelve one-way sustainable concrete hollow-core slabs made by reducing cement content and using replacement of coarse aggregate by plastic aggregate. The trial mixes comprise the 25, 50, 75, and 100% replacement of natural coarse aggregate. The compressive strength of the resulting lightweight concrete with full replacement of coarse aggregate by plastic aggregate was 28 MPa. These slabs are considered to have a reduced dead weight due to using lightweight aggregate and due to reducing cross-section through using voids. The samples are tested under two verticals line loads. Several parameters are varied in this study such as; nature of coarse aggregate (natural or recycled), slab line load location, the shape of the core, core diameter, flexural reinforcement ratio, and thickness of the slab. Strain gauges are used in the present study to measure the strain of steel in each slab. The test samples were fourteen one-way reinforced concrete slabs. The slab's dimensions are (1000 mm), (600 mm), (200 mm), (length, width, and thickness). The change in the shape of the core from circular to square and the use of (100 mm) side length led to reducing the weight by about (46%). The cracking and ultimate strength is reduced by about (5%-6%) respectively. With similar values of deflection. The mode of failure will remain flexural. It is recognized that when the thickness of the slab changed from (200 mm to 175 mm) the result shows a reduction in cracking and ultimate strength by about (6% and 7%) respectively.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제81권5호
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• pp.539-550
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• 2022

A detailed experimental program was conducted to investigate the flexural behavior of ultra high performance concrete (UHPC) beams reinforced with high strength steel (HSS) rebars with a specified yield strength of 600 MPa via direct tensile test and monotonic four-point bending test. First, two sets of direct tensile test specimens, with the same reinforcement ratio but different yield strength of reinforcement, were fabricated and tested. Subsequently, six simply supported beams, including two plain UHPC beams and four reinforced UHPC beams, were prepared and tested under four-point bending load. The results showed that the balanced-reinforced UHPC beams reinforced with HSS rebars could improve the ultimate load-bearing capacity, deformation capacity, ductility properties, etc. more effectively owing to interaction between high strength of HSS rebar and strain-hardening characteristic of UHPC. In addition, the UHPC with steel rebars kept strain compatibility prior to the yielding of the steel rebar, further satisfied the plane-section assumption. Most importantly, the crack pattern of the UHPC beam reinforced with HSS rebars was prone to transform from single main crack failure corresponding to the normal-strength steel, to multiple main cracks failure under the condition of balanced-reinforced failure, which validated by the conclusion of direct tensile tests cooperated with acoustic emission (AE) source locating technique as well.