• Structural Engineering and Mechanics
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• 제88권5호
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• pp.419-437
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• 2023

The use of reinforced concrete (RC) shear walls (SW) as an efficient lateral load-carrying system has gained recent attention. However, creating openings in RC shear walls is unavoidable due to architectural requirements. This reduces the walls' strength and stiffness, resulting in the development of wall piers. In this study, the cyclic behavior of RC shear walls with openings, reinforced with carbon fiber reinforced polymer (CFRP) sheets in various patterns, was numerically investigated. Finite element analysis (FEA) using ABAQUS software was employed. Additionally, the retrofitting of sub-standard buildings (5, 10, and 15-story structures) designed based on the old and new versions of the Iranian Code of Practice for Seismic-Resistant Structures was evaluated. Nonlinear static analyses, specifically pushover analyses, were conducted on the structures. The best pattern of CFRP wrapping was determined and utilized for retrofitting the sub-standard structures. Various structural parameters, such as load-carrying capacity, ductility, stress contours, and tension damage contours, were compared to assess the efficiency of the retrofit solution. The results indicated that the load-carrying capacity of the sub-standard structures was lower than that of standard ones by 57%, 69%, and 67% for 5, 10, and 15-story buildings, respectively. However, the retrofit solution utilizing CFRP showed promising results, enhancing the capacity by 10-25%. The retrofitted structures demonstrated increased yield strength, ultimate strength, and ductility through CFRP wrapping and effectively prevented wall slipping.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제88권1호
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• pp.95-107
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• 2023

In this study, circular thin-walled reinforced high strength concrete-filled steel tube (RHSCFST) stub columns with various tube thicknesses (i.e., 1.8, 2.5 and 3.0mm) and reinforcement ratios (i.e., 0, 1.6%, 2.4% and 3.2%) were fabricated to explore the influence of these factors on the axial compressive behavior of RHSCFST. The obtained test results show that the failure mode of RHSCFST transforms from outward buckling and tearing failure to drum failure with the increasing tube thickness. With the tube thickness and reinforcement ratio increased, the ultimate load-carrying capacity, compressive stiffness and ductility of columns increased, while the lateral strain in the stirrup decreased. Comparisons were also made between test results and the existing codes such as AIJ (2008), BS5400 (2005), ACI (2019) and EC4 (2010). It has been found that the existing codes provide conservative predictions for the ultimate load-carrying capacity of RHSCFST. Therefore, an accurate model for the prediction of the ultimate load-carrying capacity of circular thin-walled RHSCFST considering the steel reinforcement is developed, based on the obtained experimental results. It has been found that the model proposed in this study provides more accurate predictions of the ultimate load-carrying capacity than that from existing design codes.

• Geomechanics and Engineering
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• 제38권2호
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• pp.191-203
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• 2024

One of the issues with clayey soils, particularly those with significant quantities of organic matter, is the creep settling problem. Clay soils can be strengthened using a variety of techniques, one of which is the use of stone columns. Prior research involved foundation loading when the soil beds were ready and confined in one-dimensional consolidation chambers. In this study, a particular methodology is used to get around the model's frictional resistance issue. Initially, specimens were prepared via static compaction, and they were then re-consolidated inside a sizable triaxial cell while under isotropic pressure. With this configuration, the confining pressure can be adjusted, the pore water pressure beneath the foundation can be measured, and the spacemen's lateral border may be freely moved. This paper's important conclusions include the observation that secondary settlement declines with area replacement ratio. Because of the composite ground's increasing stiffness, the length to diameter ratio (l/d) and the stone column to sample height ratio (Hc/Hs) both increase. The degree of improvement varies from 12.4 to 55% according to area replacement ratio and (l/d) ratio.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.31-48
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• 2019

인공동결공법(artificial ground freezing method)은 연약지반 및 도심지에서의 지하구조물 시공에 적합한 차수 및 지반보강 공법이다. 인공동결공법은 동결관(freezing pipe)을 지중에 매설한 후 냉매(refregerant)를 순환시켜 대상 지반에 차수벽 및 지지체의 역할을 수행하는 동결벽체(frozen wall)를 형성한다. 그러나 간극수의 동결에 따른 간극수의 부피팽창은 지반의 변형을 야기시킬 수 있고, 시공완료 후 동결토의 융해에 따른 지반의 소성변형 및 입자의 재배치 등은 지반의 역학적 특성을 변화시킨다. 본 논문에서는 인공동결공법에 따른 해성 점토지반(marine clay)의 동결속도를 평가하기 위하여 인공동결공법 현장실증시험을 수행하였다. 현장실증시험은 지중에 3.2 m 깊이로 매설된 동결관 1공 내로 초저온 냉매인 액화질소를 순환시키는 방법으로 수행되었다. 또한, 원지반과 인공동결공법에 의해 동결/융해된 지반에 대한 피에조 콘 관입시험(piezo cone penetration test, CPTu) 및 공내재하시험(lateral load test, LLT)을 수행함으로써 동결/융해(freezing-thawing)에 따른 해성 점토지반의 강도 및 강성 특성의 변화를 평가하였다. 시험결과, 부피가 약 $2.12m^3$인 원기둥 모양의 동결체를 형성하는데 총 3.5일이 동안 약 11.9 ton의 액화질소가 소요되었다. 동결/융해에 따른 지반의 강도 및 강성 저하는 각각 48.5%, 22.7%로 산정되었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.23-33
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• 2012

구조물의 특성치를 결정하기 위하여 18층 규모의 사무용 건물 3동에 대하여 자연진동 조건하에서 동적계측실험을 수행하였다. 대상건물은 기본적으로 보-기둥 골조시스템에 횡하중을 보다 효율적으로 지지하기 위하여 추가적으로 코아가 배치된 혼합 구조형식을 나타낸다. 매층 마다 측정한 일련의 진동기록으로부터 고유진동수, 모드형태 및 감쇠율 등과 같은 모달계수를 추출하기 위하여 최신 주파수- 및 시간영역-기반 응답의존 시스템판별법인 FDD, pLSCF 및 SSI를 적용하였다. 3방법에 의하여 추출한 결과는 대체로 일치하였으나, 초기 FE 해석결과와 비교하여 저차 3개 고유진동수는 대략 1.2~1.7배나 되는 단단한 거동을 나타냈다. 진동응답으로부터 추출된 값, 기준에서 제시하는 약산식 및 FE해석에 의하여 산정된 고유주기를 비교하여 보면, FE결과가 가장 유연한 거동을 예측하였으며, 높이를 변수로 하는 약산식이 추출된 값에 가장 근접한 결과를 나타냈다. 이러한 차이는 현재의 실험 추출치에는 콘크리트 균열 등과 같은 강성저감 요인을 포함하고 있지 않으며, 또한 FE 해석치는 비구조체 및 사용된 재료의 실제성능 등과 관련된 강성증가 요소를 포함하고 있지 않기 때문이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.796-803
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• 2002

T형 벽체는 웨브 벽체와 평행한 방향으로 횡력이 작용할 때 그 작용 방향에 따라 다른 강성과 강도를 갖는다. 특히, 플랜지벽체에 인장력이 작용할 때 플랜지 벽체내 철근의 기여로 인하여 벽체의 휨강도가 상승하게 되는데 이것은 전단지체 현상에 기인한 것이다. 이러한 전단지체 현상에 따라 플랜지 벽체는 전체 폭이 웨브 벽체와 일체로 거동하지 못하고, 일정한 부분만이 웨브 벽체와 함께 거동하게 되는데, 이러한 범위를 유효 폭이라 하며, 이러한 유효 폭은 구조물의 실제적인 강도와 강성을 예측하는데 중요한 역할을 하게되므로 반드시 구명되어야 할 요소라 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 실험을 통하여 웨브 벽체 단부에 기존의 양단부 보강상세를 갖는 T형 벽체의 실제적인 강도와 유효 폭을 평가하고자 한다. 연구목적을 달성하기 위하여 3개의 실험체를 제작하였으며 0.1 $f_{ck}$ . $A_{g}$의 축력을 실험이 진행되는 동안 일정하게 유지하면서, 반복가력 실험을 수행하였다. 실험결과, 유효 폭은 횡변위의 증가에 따라 증가하는 것으로 나타났으며 최대강도 발현시 h/3에 해당하는 전체 플랜지가 유효 폭으로 작용하는 것으로 나타났다. 그러므로, PCI나 국내 기준에 의한 h/10의 유효 폭은 웨브 벽체 단부에 주어진 보강상세를 갖는 벽체에 대하여 적절치 못한 것으로 사료된다..

• 한국지진공학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.95-104
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• 2007

세가지 형태의 고층 비정형 철근콘크리트 건물에 대해 OpenSees를 이용하여 비선형정적해석을 수행한 후, 해석결과와 진동대 실험결과를 비교하여 해석방법에 대한 검증을 수행하고, 해석결과 나타난 비정형 건물의 성능과 하부 필로티부분의 파괴양상을 분석하였다. 선정된 모델은 필로티층이 골조로만 이루어진 모델 (모델 1), 필로티층 내부중앙골조에 벽체가 있는 모델 (모델 2), 그리고, 필로티층의 한쪽 골조에 벽체가 있는 모델 (모델 3)이다. 철근과 콘크리트의 응력-변형률 관계를 섬유모델에 이식하여 비선형부분의 거동을 묘사하고, 벽체도 비선형모델을 이식한 트러스로 이루어진 MVLEM을 적용하였다. 그 결과 축력이 작용함에 따른 기둥의 전단강성변화, 벽체의 들뜸현상 등과 같이 진동대 실험에서 나타난 거동특성을 비교적 정확하게 묘사하였다. 초과강도 측면에서 하부골조에 벽체를 포함하고 있는 모델 2와 모델 3은 모델 1보다 2배 가까이 크다. 이와 같이 모델 2와 모델 3의 초과강도와 연성이 큰 이유는 모델 2와 모델 3의 경우 모델 1로 설계된 골조에 벽체가 낀 벽의 형태로 설계되었기 때문으로 보인다. 그리고, 연성의 측면에서 모델 1과 모델 3은 모델 2의 보다 1.17배 큰 것으로 나타났다. 모델 1과 모델 3의 경우 골조부분에 과도한 모멘트가 작용하여 파괴에 이른 반면, 모델 2는 하부전단벽의 전단파괴에 의해 파괴되었으며, 모델 1과 모델 3에 비하여 크게 작용한 전도모멘트로 인해 기둥에 작용하는 축력의 변화가 크게 발생하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권6호
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• pp.147-154
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• 2014

사장교 케이블의 손상은 사장교 전체의 안전에 가장 큰 영향을 주는 요인이 되므로 케이블의 손상에 대한 유지관리를 필수적으로 해야한다. 이러한 유지관리의 대표적인 방법으로 케이블의 고유진동수변화을 추적하는 방법이 있다. 지금까지 케이블의 고유진동수는 진동법에 의해 횡방향 진동으로 추정하여 왔으며 시스템인식기법은 반복법에 의한 민감도방정식으로 축방향강성을 추정하나 새그의 영향으로 종방향운동에 대한 고유진동수의 분포에 대한 연구가 필요하다. 이 연구에서는 종방향운동에 의한 고유진동수를 이용하여 손상을 추정함으로써, 종방향운동의 신뢰성을 향상시키는 새로운 방법을 제안하였다. 이 방법의 적용결과를 근사해인 유한요소해석결과와 비교하여 유사한 결과를 얻음으로써 제안된 방법의 신뢰성을 검증하였다. 따라서, 케이블손상과 고유진동수와의 관계를 분석한 결과는 손상률이 증가할수록 고유진동수는 낮게 나타났다. 따라서 케이블의 실측 고유진동수를 알 때 케이블손상과 고유진동수와의 관계식을 통해 케이블의 손상정도를 추정할 수 있으므로 케이블의 효율적인 유지관리가 가능하게 된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권3호
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• pp.121-129
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• 2017

본 논문에서는 국내 비내진상세 조적채움벽 RC 골조의 동적거동 및 손상모드를 파악하기 위하여 실규모 크기의 비내진상세 RC 골조와 조적채움벽 RC 골조를 대상으로 진동대 실험을 실시하여 응답 및 거동 특성을 비교 평가하였다. 진동대 실험 결과, 순수 RC 골조는 기둥상하부 휨균열 및 접합부 전단균열이 심화되어 최종 파괴되었다. 조적채움벽 RC 골조의 경우 골조의 손상은 비교적 작았으며 조적벽체의 중앙부의 슬라이딩 균열 및 대각 전단 균열 손상이 크게 발생하였다. 조적채움벽 RC 골조는 순수 RC 골조에 비하여 초기상태의 공진주기가 짧아졌으며 최종 가진시에서 최대변위응답은 약 62% 감소하였다. 본 연구에서 적용한 조적채움벽은 비내진 상세를 가지는 RC 골조의 강성을 약 1.6배, 최대 강도를 약 2.2배 증가시키는 데 기여하는 것으로 분석되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권7호
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• pp.23-33
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• 2015

본 연구는 차수가 요구되는 현장에 Sheet Pile을 적용하려고 하나 풍화암 등의 지반조건으로 인해 항타관입성의 제한이 있을 때 H-Pile로 보강된 Sheet Pile 흙막이 벽체를 적용하기 위한 수치해석 연구이다. Sheet Pile을 H-Pile로 보강한 S/H 복합파일의 거동을 규명하기 위하여 Sheet Pile의 규격 2종류와 H-Pile 3종류의 부재조건 변화, Sheet Pile과 H-Pile의 설치 근입심도 변화, H-Pile의 설치간격, 굴착조건 등을 변화시킨 101개의 경우에 대해 광범위한 수치해석을 실시하였다. 수치해석 결과, Sheet Pile SP-IIIA와 H-Pile H250, Sheet Pile SP-IV와 H-Pile H350의 조합에서 두 부재가 동시에 허용응력에 도달하거나 같은 응력비를 갖는 것으로 나타나 이 기성제품 조합이 효율적임을 알 수 있었으며, S/H 복합파일의 강성이 증가할수록 벽체의 수평변위가 감소하였고 S/H 복합파일 중 Sheet Pile의 근입심도가 안정성에 미치는 영향은 작은 것으로 나타나 Sheet Pile은 지지층 내 관입이 가능한 위치까지만 설치하여도 차수 및 벽체강성 증가의 목적을 달성할 수 있을 것으로 분석되었다.