• 콘크리트학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.745-754
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• 2007

이 논문은 철근콘크리트 구조 부재의 인장증강효과에 대한 해석적 모델을 제안한 것이다. 이 모델의 정식화를 위해 철근과 콘크리트 경계면에서 발생하는 실제와 유사한 형태의 부착응력과 미끌림 특성과 쪼갬균열의 영향을 고려하였다. 균열 안정화 단계에서의 철근 경계면 미끌림 분포를 선형으로 가정하고, 균열이 발생한 부재의 중앙 단면에서 콘크리트의 분담력이 일정하다는 조건을 CEB-FIP Model Code 1990 및 Eurocode 2에서 제시하고 있는 부착응력-미끌림 관계에 적용하였다. 이로부터 균열 안정화단계에서 부착응력에 의해 철근의 매입길이 방향으로 변화하는 철근의 변형률과 콘크리트 분담력을 계산할 수 있는 평형방정식을 유도하고, 변형적합조건을 고려하여 철근의 평균 변형률과 콘크리트 평균 분담력으로 동시에 표현이 가능한 인장강성 계수를 제안하였다. 이로부터 새롭게 정식화된 인장증강효과 모델을 기존 문헌에 발표된 여러 연구자들의 실험 자료에 적용하여 그 정확성을 검증한 결과, 제안식에 의한 예측값은 실험값을 비교적 정확하게 예측하는 것으로 나타났다.

• Composites Research
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• 제25권6호
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• pp.205-210
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• 2012

전기저항 측정법을 이용하여 단일 탄소섬유의 인장 실험을 실시하였다. 탄소섬유의 전도성을 이용하여 인장하중에 따른 신율과 전기저항 변화도간의 관계를 연구하였다. 섬유 인장 과정동안에 일정 신율 거리상 응력과 전기저항 변화율간의 상관관계를 통계적으로 정리하였다. 결과에 대해 추세선을 그어 섬유의 변형에 따른 거동 모델을 구성하였다. 프레그먼테이션 시편을 이용하여 인장 실험에 따른 인장 응력이 재료 내부로 전달되면서, 시편 내부 탄소섬유에도 인장 응력이 가해져 기지보다 섬유가 먼저 파괴되었다. 이 경우 탄소섬유의 전기저항 변화도를 측정한 결과 값을 탄소섬유의 거동 모델에 대입하여 프레그먼테이션 시편 내부에 있었던 탄소섬유의 거동을 분석할 수 있었다. 탄소섬유의 인장 신율을 예측하고 프레그먼테이션 시편의 실제 신율을 비교하여 섬유와 기지 사이에 발생된 섬유 미끌림 정도를 확인하였다. 섬유 미끌림 정도의 수치가 클 경우, 기지와 섬유 간 계면 상태가 약한 접합의 상태였다. 이러한 결과를 확인하기 위해서 접착일 평가법을 이용하였으며, 두 실험법의 결과, 동일한 경향임을 확인하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제81권3호
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• pp.305-316
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• 2022

Externally bonded ultrahigh performance fiber-reinforced concrete (UHPFRC) is commonly used as a strengthening material for reinforced concrete (RC) structures. This study reports the results of an experimental program investigating the bonding behavior between concrete and prefabricated UHPFRC plates. The overall experimental program is consisting of five RC specimens, which are strengthened using the different lengths and widths of prefabricated UHPFRC plates. These specimens were analyzed using the pull-pull double-shear test. The performance of each strengthened specimen is presented, discussed and compared in terms of failure mode, maximum load, load-slip relationship, fracture energy and strain distribution. Specimen C-25-160-300 which bonded along the whole width of 160 mm recorded the highest maximum load (109.2 kN) among all the analysed specimens. Moreover, a 3D numerical finite element model (FEM) is proposed to simulate the bond behavior between concrete and UHPFRC plates. Moreover, this study reviews the analytical models that can predict the relationship between the maximum bond stress and slip for strengthened concrete elements. The proposed FEM is verified against the experimental program and then used to test 36 RC specimens strengthened with prefabricated UHPFRC plates with different concrete grades and UHPFRC plate widths. The obtained results together with the review of analytical models helped in the formation of a design equation for estimating the bond stress between concrete and prefabricated UHPFRC plates.

• 터널과지하공간
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• 제28권5호
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• pp.400-425
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• 2018

본 논문에서는 국제공동연구인 DECOVALEX-2019 프로젝트 Task B의 연구결과와 현황을 소개하였다. Task B의 주제는 'Fault slip modelling'으로 유체의 주입으로 인해 발생하는 단층의 재활성(미끄러짐, 전단파괴)과 수리역학적 거동을 예측할 수 있는 해석기법을 개발하는 데에 그 목적이 있다. 1단계 연구는 참가팀들이 연구주제에 대해 숙지하고, 벤치마크 모델을 대상으로 단층의 투수특성과 역학적 거동의 상호작용을 모사할 수 있는 해석코드를 개발할 수 있도록 하는 준비 단계의 연구이다. 본 연구에서는 TOUGH-FLAC 연동해석 기법을 사용하여 물 주입으로 인한 단층의 수리역학적 연계거동을 모사하였다. TOUGH2 해석에서는 단층을 Darcy의 법칙과 삼승법칙을 따르는 연속체 요소로 모델링하였으며, FLAC3D 해석에서는 미끄러짐과 개폐가 허용되는 불연속 인터페이스 요소를 통해 모사하였다. 두 가지 수리간극모델에 대하여 수리역학적 커플링 관계식을 수치화하였으며, 연속체 요소(수리모델)와 인터페이스 요소(역학모델)의 거동을 연계할 수 있는 해석기법을 제시하였다. 또한, 단층의 역학적 변형(간극의 변화)으로 인한 수리물성 변화와 기하학적 변화(해석 메쉬의 변형)를 수리해석에 반영할 수 있는 해석기법을 개발하였다. 다양한 압력의 물을 단계적으로 주입하고 이로 인해 유도되는 단층의 탄성거동 및 전단파괴(미끄러짐)에 대해 살펴보았으며, 수리간극의 변화 양상과 원인, 압력 분포와 주입율의 관계 등을 면밀히 검토하였다. 해석 결과, 본 연구에서 개발한 해석기법이 물 주입으로 인한 단층의 미끄러짐 거동을 합리적인 수준에서 재현할 수 있는 것으로 판단할 수 있었다. 본 연구의 해석모델은 Task B에 참여하는 국외 연구팀들과의 의견 교류와 워크숍을 통해 지속적으로 개선하는 한편, 향후 연구의 현장시험에 적용하여 타당성을 검증할 예정이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권1호
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• pp.9-17
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• 2015

강-콘크리트 슬립실험으로 결정된 계면 계수값을 휨하중을 받는 콘크리트 충전강관 실험의 결과예측에 적용하여 콘크리트 충전강관의 계면거동과 구속효과를 평가하였다. 이를 위해 ${\phi}100mm$ 및 ${\phi}200mm$의 두 종류 강관 직경을 갖는 콘크리트 충전 강관(CFT)을 제작하여 휨 거동실험을 수행하였으며, 계면거동을 고려하는 유한요소 해석을 수행하여 거동을 예측하였다. 실험 및 해석결과의 분석을 통해 충전 콘크리트에 대한 강관의 구속효과는 강도의 계산에서 고려할 만한 정도의 영향성은 없는 것을 확인하였다. 또한, 강관과 충전콘크리트 간의 계면슬립변위는 하중 재하점 부근에서 가장 크게 발생하고 단부에 가까울수록 감소하며 전단지간 내의 계면에 작용하는 부착력이 단부에서 콘크리트의 압출을 억제함을 유한요소해석 결과를 통해 확인하였다.

• Interaction and multiscale mechanics
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• 제2권1호
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• pp.45-68
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• 2009

An aim of the study is to develop an efficient numerical simulation technique that can handle the two-scale analysis of fluid permeation filters fabricated by the partial sintering technique of small spherical ceramics. A solid-fluid mixture homogenization method is introduced to predict the mechanical characters such as rigidity and permeability of the porous ceramic filters from the micro-scale geometry and configuration of partially-sintered particles. An extended finite element (X-FE) discretization technique based on the enriched interpolations of respective characteristic functions at fluid-solid interfaces is proposed for the non-interface-fitted mesh solution of the micro-scale analysis that needs non-slip condition at the interface between solid and fluid phases of the unit cell. The homogenization and localization performances of the proposed method are shown in a typical two-dimensional benchmark problem whose model has a hole in center. Three-dimensional applications to the body-centered cubic (BCC) and face-centered cubic (FCC) unit cell models are also shown in the paper. The 3D application is prepared toward the computer-aided optimal design of ceramic filters. The accuracy and stability of the X-FEM based method are comparable to those of the standard interface-fitted FEM, and are superior to those of the voxel type FEM that is often used in such complex micro geometry cases.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.9-18
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• 2014

본 논문은 강-콘크리트 슬립실험으로 결정된 계면 계수값을 휨 하중을 받는 콘크리트 충전강관 합성보 실험의 결과예측에 적용하여 콘크리트 충전강관 합성보의 계면거동과 구속효과를 규명하였다. 원형단면의 콘크리트가 전단면압축을 받도록 하기 위해서 콘크리트 충전강관에 웨브와 플랜지를 추가한 콘크리트 충전강관 합성보를 사용하여 휨 거동실험을 수행하였다. 콘크리트가 전단면 압축을 받는 단부가 개방된 콘크리트 충전합성강관의 경우에는 구속효과에 의해 약 16%의 강도증진효과를 확인하였으며, 단부를 폐쇄하여 구속효과가 커진 콘크리트충전 합성강관의 경우에는 35% 정도의 큰 강도증진효과가 발생하는 것을 확인하였다. 실험과 수치해석을 통해 얻은 이러한 결과는 콘크리트 충전강관을 이용한 교량의 상부 거더나 아치리브에 대한 단면 결정에 적용되는 적용성을 갖는다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제41권2호
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• pp.157-181
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• 2012

The paper presents a review of the application of the newly proposed mixed finite element model for seismic simulation of different types of composite frame structures. To evaluate the performance of the element, a comparison with displacement-based and force-based models is conducted. The study revealed that the mixed model is superior to the others in terms of both speed of convergence and numerical stability, and is therefore considered the most practical approach for modeling of composite structures. In this model, the element is derived using independent force and displacement shape functions. The nonlinear response of the frame element is based on the section discretization into fibers with uniaxial material models. The interfacial behavior is modeled using an inelastic interface element. Numerical examples to clarify the advantages of the model are presented for the following structural applications: anchored reinforcing bar problems, composite steel-concrete girders with deformable shear connectors, beam on elastic foundation elements, R/C girders strengthened with FRP sheets, R/C beam-columns with bond-slip, and prestressed concrete girders. These studies confirmed that the model represents a major advancement over existing elements in simulating the inelastic behavior of composite structures.

• Steel and Composite Structures
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• 제8권6호
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• pp.457-473
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• 2008

Yielding of the internal steel reinforcement is an important mechanism that influences the Intermediate Crack-induced debonding (IC debonding) behavior in FRP-strengthened RC members since the FRP is required to carry additional forces beyond the condition of steel yielding. However, rational design practice dictates an appropriate limit state is defined when steel yielding is assured prior to FRP debonding. This paper proposes a criterion which correlates the occurrence of IC debonding to the formulation of a critical steel yielding length. Once this length is exceeded the average bond stress in the FRP/concrete interface exceeds its threshold value, which proves to correlate with the average bond resistance in an FRP/concrete joint under simple shear loading. This proposed IC debonding concept is based on traditional sections analysis which is conventionally applied in design practice. Hence complex bond stress-slip analyses are avoided. Furthermore, the proposed model incorporates not only the bond properties of FRP/concrete interface but also the beam geometry, and properties of steel and FRP reinforcement in the analysis of IC debonding strength. Based upon a solid database, the validity of the proposed simple IC debonding criterion is demonstrated.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제83권6호
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• pp.789-798
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• 2022

The stud shear connector is the main force transfer member in the steel-concrete composite member, and the mechanical behavior is very complicated in the concrete. The concrete around the stud is subjected to the pry-out local pressure concentration of the stud, which can easily produce splitting mirco-cracks. In order to solve the problem of pry-out local splitting of stud shear connector, a kind of stud shear connector with constraint measure is proposed in this paper. Through the push-out test, the interface shear behavior of the new stud shear connector between steel and concrete flange plate was studied, and the difference between the new stud shear connector and the traditional stud connector was compared. The results show that the stud shear connector with constraint measure can effectively avoid the adverse effect of local pressure splitting by relying on its own constraint measure. The shear stiffness of the interface between steel and concrete flange plates is greatly improved, which provides a theoretical basis for the design of strong connection coefficient of steel-concrete composite structures.