The primary objective of this study is to make a contribution to the construction of 40~60 story R/C high rise building by developing the reinforcing details which can improve the seismic performance of high-strength (f'c=700kg/$\textrm{cm}^2$, fy=4000, 8000kg/$\textrm{cm}^2$) R/C beam-column joints. And the purpose of this study is to investigate experimentally the effect of load history on the total energy dissipation capacity of reinforced concrete flexural members. The reinforcing details which can make beam plastic hinging zones moved and spreaded from the column face is proposed to insure the ductile behavior of high-strength RC beam-column joints. The intermediate reinforcement which is horizontally anchored by interlinking each intermediate reinforcements is proposed and tested to examine the mechanical performance of proposed details. Main variables are the shape of the intermediate reinforcements and yield strength of rebars. From the test results, the newly proposed intermediate reinforcement details can move and spread the beam plastic hinging zone about 1.0d from the column face.
이 연구에서는 고강도 철근콘크리트 내부 보-기둥 접합부의 시공성 및 내진성능을 개선하기 위하여 보-기둥 접합부 영역의 스터럽 및 띠철근 유무에 따라 고인성섬유 복합모르타르를 사용하여 내진성능을 평가하였다. 총 6개의 실험체를 제작하고 실험을 수행하여 내진성능을 평가하였으며, 이 연구의 실험 결과를 근거로 다음과 같은 결론을 얻었다. 기존 고강도 철근콘크리트 내부 보-기둥 접합부의 위험단면 영역을 고인성섬유 복합모르타르로 보강한 결과 재하 전 과정을 통하여 섬유의 가교역할로 인한 균열 분산효과로 인하여 균열 제어 효과가 커서 안정적인 파괴형태 및 내력을 나타내었다. 고강도 철근콘크리트 내부 보-기둥 접합부의 시공성 및 내진성능을 개선하기 위하여 고인성섬유 복합모르타르를 사용하여 보강한 실험체($IJNSP_{1.0}$, $IJNSP_{1.5}$, $IJNSP_{2.0}$)는 스터럽과 띠철근이 제거되었음에도 안정적인 이력거동을 나타내었고, 최대내력이 표준실험체의 96~102.8%, 에너지소산능력은 최대 0.99~1.11배로 표준실험체와 거의 비슷한 에너지소산능력을 나타내었다.
최근 국내외 건축물이 초고층화, 대형화되고 다양화됨으로써 콘크리트의 고성능화가 요구되고 있으며 지진하중과 같은 반복 주기하중이 작용할 때 철근콘크리트 부재의 내진성능의 개선이 필요한 실정이다. 따라서 이 연구에서는 사용성, 안정성 및 신뢰성이 우수한 고연성고내구성을 갖는 최적배합의 고인성 섬유 복합모르타르를 개발하고 플랫 플레이트 슬래브-기둥 접합부의 위험단면영역에 적용하여 건축물의 내력, 연성능력, 에너지소산능력 등의 내진성능을 개선하고 철근콘크리트 건축물의 설계시 기초자료 및 실용화 기술을 제시하고자 한다. 실험 결과 고인성 섬유 복합 모르타르를 활용한 플랫 플레이트 슬래브-기둥 접합부 실험체(RCFPP 시리즈)는 표준실험체(SRCFP)보다 최대내력 15~34%, 연성능력 33~37%, 에너지소산능력은 최대 2.14배 증가함을 나타내었다.
Ductility is an important consideration in the design of reinforced high-strength concrete. Therefore, this research investigate the ductile behavior of rectangular high-strength concrete columns like as bridge piers with confinement steel. The effect on the ductility of axial load, lateral reinforcement ratio, longitudinal reinforcement ratio, shear ratio, and compressive strength of concrete were investigated analytically using layered section analysis. As the results, it was proposed the proper relationship between ductility and variables and formulated into equations.
In the recent design of high ductile fiber-reinforced cementitious composite ECC, which exhibits tensile strain-hardening behavior in the hardened state, optimizing both processing mechanical properties for specific applications is critical. This study introduced a method to develop useful ECCs in field, which possess the different fluid properties to facilitate diverse types of processing (i.e., self-consolidating or spray processing). Control of rheological modulation was regarded as a key factor to allow the performance of the desired processing, while retaining the ductile material properties. To control the rheological properties of the composite, we first determined basic ECC compositon, which is based on micromechanics and steady-state cracking theory. The stability and consequent viscosity of suspensions were, then, mediated by optimizing dosages of chemical and mineral admixtures. The rheological properties altered by this approach were revealed to be effective in obtaining ECC hardened properties, allowing us to readily achieve the desired function of the fresh ECC.
Existing reinforced concrete frame buildings designed for only gravity loads have been seismically vulnerable due to their inadequate column detailing. The seismic vulnerabilities can be mitigated by the application of a column retrofit technique, which combines high-strength near surface mounted bars with a fiber reinforced polymer wrapping system. This study presents the full-scale shaker testing of a non-ductile frame structure retrofitted using the combined retrofit system. The full-scale dynamic testing was performed to measure realistic dynamic responses and to investigate the effectiveness of the retrofit system through the comparison of the measured responses between as-built and retrofitted test frames. Experimental results demonstrated that the retrofit system reduced the dynamic responses without any significant damage on the columns because it improved flexural, shear and lap-splice resisting capacities. In addition, the retrofit system contributed to changing a damage mechanism from a soft-story mechanism (column-sidesway mechanism) to a mixed-damage mechanism, which was commonly found in reinforced concrete buildings with strong-column weak-beam system.
일반적으로 콘크리트는 높은 압축강도에 비해 매우 낮은 휨강도 및 인장강도를 가진 재료지만 고인성 콘크리트의 경우 다량의 섬유를 혼입함으로써 높은 인장강도를 가지는 한편, 균열 발생 후에도 변형경화 현상을 보이며 높은 인성을 가지게 된다. 따라서 이러한 고인성 콘크리트의 인장특성을 평가하기 위해서는 기존 콘크리트의 시험방법과 다른 일축인장시험이 필수적이라 할 수 있다. 그러나 콘크리트의 압축시험에 있어서도 치수, 형상, 단부조건 등의 요인이 변하면 얻어지는 결과가 상이한 상황에서, 시멘트계 재료의 인장시험에서는 재료의 특성상, 섬유의 배향 문제에서부터 섬유길이와 공시체 단면치수의 관계가 결과에 영향을 미치게 된다. 이에 본 연구에서는 시험체 치수 및 시험방법에 따른 고인성 콘크리트의 인장특성을 검토하였고, 시험체 치수가 얇아질수록 섬유배열이 곧게 되어 더 높은 성능을 발휘함을 확인 할 수 있었다.
Three reinforced concrete rigid frames and infilled rigid frames with new retrofitting system were tested under both vertical and cyclic loadings, Experimental programs were carried out to evaluate and improve the seismic performance of such test specimens, such as the hysteretic behavior, the maximum horizontal strength, crack propagation, and ductility etc. under load reversals. All the specimens were modeled in one-third scale size. For specimens(RFHPC, RFAR) designed by the improving of seismic performance of the rigid frame using the high ductile fiber composite PC panel and ALC panel system, load-carrying capacities were increased $1.45{\sim}2.28$ times, and hysteretic behavior was very stable during the final tests in comparison with the standard specimen(SRF).
In the moment frame subjected to earthquake loads, beam-column joint is structurally important for ductile behavior of a system. ACI Committee 352 proposed guidelines for designing beam-column joint details. The guidelines, however, need to be updated because of the lack of data regarding several factors that may improve the performance of joints. The purpose of this study is to investigate the seismic performance of reinforced concrete exterior joints with high-strength materials and unbonded tendons. Three specimens with different joint shear demand-to-strength ratios were constructed and tested, where headed bars were used to anchor the beam bars into the joint. All specimens showed satisfactory seismic behavior including moment strength of 1.3 times the nominal moment, ductile performance (ductility factor = at least 2.4), and sufficiently large dissipated energy.
이 연구에서는 고강도 철근콘크리트 외부 보-기둥 접합부의 시공성 및 내진성능을 개선하기 위하여 보-기둥 접합부 영역의 스터럽 및 띠철근 유무에 따라 고인성섬유 복합모르타르를 사용하여 내진성능을 평가하였다. 총 5개의 실험체를 제작하고 실험을 수행하여 내진성능을 평가하였으며, 이 연구의 시험 결과를 근거로 다음과 같은 결론을 얻었다. 기존 고강도 철근콘크리트 내부 보-기둥 접합부의 위험단면 영역을 고인성섬유 복합모르타르로 보강한 결과 재하 전 과정을 통하여 섬유의 가교역할로 인한 균열 분산효과로 인하여 균열 제어 효과가 커서 안정적인 파괴형태 및 내력을 나타내었다. 고강도 철근콘크리트 외부 보-기둥 접합부의 시공성 및 내진성능을 개선하기 위하여 고인성섬유 복합모르타르를 사용하여 보강한 실험체(BCJNSP 시리즈)는 스터럽과 띠철근이 제거 되었음에도 안정적인 이력거동을 나타내었고, 최대내력이 전단보강근이 없는 실험체 BCJNS의 1.09~2.03배로 증가하였다. 그리고 고인성섬유 복합모르타르를 사용하여 보강한 실험체(BCJNSP 시리즈)는 표준실험체 BCJC의 최대내력이 0.92~0.96배로 거의 비슷하였고, 에너지소산능력은 최대 1.62배로 크게 증가하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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