• 한국지진공학회논문집
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• 제5권4호
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• pp.83-95
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• 2001

내진상세가 적용되지 않은 철근콘크리트 교각의 거동특성 및 내진성능을 살펴보기 위해서 축소교각모형실험을 수행하였다. 횡방향 철근이 심부를 구속할 만큼 충분히 배근되어 있지 않은 중심 원형 단면의 실교각을 대상으로 기초 상단의 소성 힌지 부위에서 겹침이음이 된 주철근을 사용했을 때와 연속철근을 사용했을 경우로 구분되도록 철근상세를 결정하였다. 이에 따라 3기의 축소교각시험체를 제작하여 수직방향 축하중을 가한 상태에서 준정적 반복하중을 재하하는 실험을 수행하였다. 실험결과를 통해서 겹침이음이 있는 교각시험체는 연성거동을 하지 않지만, 겹침이음이 없이 연속철근을 사용한 교각시험체는 어느 정도의 한정연성거동을 하는 것으로 분석되었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제30권6호
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• pp.567-576
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• 2019

Time-dependent creep analysis of a rotating functionally graded cantilever beam with trapezoidal longitudinal cross section subjected to thermal and inertia loading is investigated using first-order shear deformation theory (FSDT). The model described in this paper is a simple simulation of a turbine blade working under creep condition. The material is a metal based composite reinforced by a ceramic where the creep properties of which has been described by the Sherby's constitutive model. All mechanical and thermal properties except Poisson's ratio are assumed to be variable longitudinally based on the volume fraction of constituent. The principle of virtual work as well as first order shear deformation theory is used to derive governing equations. Longitudinal distribution of displacements and stresses are investigated for various volume fractions of reinforcement. Method of successive elastic solution is employed to obtain history of stresses and creep deformations. It is found that stresses and displacements approach their steady state values after 40000 hours. The results presented in this paper can be used for selection of appropriate longitudinal distribution of reinforcement to achieve the desired stresses and displacements.

• Earthquakes and Structures
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• 제15권4호
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• pp.419-429
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• 2018

The seismic vulnerability analysis of multi-span bridges can be based on the response of the piers, provided that deck, bearings and foundations remain elastic. The lateral response of an RC bridge pier can be affected by different mechanisms (i.e., flexure, shear, lap-splice or buckling of the longitudinal reinforcement bars, second order effects). In the literature, simplified formulations are available for mechanisms different from the flexure. On the other hand, the flexural response is usually calculated with a numerically-based Moment-Curvature diagram of the base section and equivalent plastic hinge length. The goal of this paper is to propose a simplified analytical solution to obtain the Moment-Curvature relationship for hollow circular RC sections. This based on calibrated polynomials, fitted against a database comprising 720 numerical Moment-Curvature analyses. The section capacity curve is defined through the position of 6 characteristic points and they are based on four input parameters: void ratio of the hollow section, axial force ratio, longitudinal reinforcement ratio, transversal reinforcement ratio. A case study RC bridge pier is assessed with the proposed solution and the results are compared to a refined numerical FEM analysis, showing good match.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제57권5호
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• pp.937-949
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• 2016

Fiber reinforced polymer (FRP) applications in the structural engineering field include concrete-FRP composite systems, where FRP components are either attached to or embedded into concrete structures to improve their structural performance. This paper presents the results of an analytical study conducted using finite element model (FEM) to simulate the behavior of three-points load beam reinforced with GFRP and/or steel bars. To calibrate the FEM, a small-scale experimental program was carried out using six reinforced concrete beams with $200{\times}200mm$ cross section and 1000 mm length cast and tested under three point bending load. The six beams were divided into three groups, each group contained two beams. The first group was a reference beams which was cast without any reinforcement, the second group concrete beams was reinforced using GFRP, and the third group concrete beams was reinforced with steel bars. Nonlinear finite element simulations were executed using ANSYS software package. The difference between the theoretical and experimental results of beams vertical deflection and beams crack shapes were within acceptable degree of accuracy. Parametric study using the calibrated model was carried out to evaluate two parameters (1) effect of number and position of longitudinal main bars on beam behavior; (2) performance of concrete beam with composite longitudinal reinforcement steel and GFRP bars.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제35권3호
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• pp.265-282
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• 2010

The shear contribution of transverse steel in reinforced concrete beams is generally assumed as independent of the concrete strength by most of the building codes. The shear strength of RC beams with web reinforcement is worked out by adding the individual contributions of concrete and stirrups. In this research 70 beams of medium strength concrete in the range of 52-54 MPa, compressive strength were tested in two sets of 35 beams each. In one set of 35 beams no web reinforcement was used, whereas in second set of 35 beams web reinforcement was used to check the contribution of stirrups. The values have also been compared with the provisions of ACI, Eurocode and Japanese Code building codes. The results of two sets of beams, when compared mutually and provisions of the building codes, showed that the shear strength of beams has been increased with the addition of stirrups for all the beams, but the increase is non uniform and irregular. The comparison of observed values with the provisions of selected codes has shown that EC-02 is relatively less conservative for low values of longitudinal steel, whereas ACI-318 overestimates the shear strength of RC beams at higher values of longitudinal steel. The Japanese code of JSCE has given relatively good results for the beams studied.

• Earthquakes and Structures
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• 제7권3호
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• pp.251-269
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• 2014

To investigate the seismic performance and to obtain quantitative parameters for the requirement of performance-based bridge seismic design approach, 12 reinforced concrete (RC) hollow rectangular bridge column specimens were tested under constant axial load and cyclic bending. Parametric study is carried out on axial load ratio, aspect ratio, longitudinal reinforcement ratio and transverse reinforcement ratio. The damage states of these column specimens were related to engineering limit states to determine the quantitative criteria of performance-based bridge seismic design. The hysteretic behavior of bridge column specimens was simulated based on the fiber model in OpenSees program and the results of the force-displacement hysteretic curves were well agreed with the experimental results. The damage states of residual cracking, cover spalling, and core crushing could be well related to engineering limit states, such as longitudinal tensile strains of reinforcement or compressive strains of concrete, etc. using cumulative probability curves. The ductility coefficient varying from 3.71 to 8.29, and the equivalent viscous damping ratio varying from 0.19 to 0.31 could meet the requirements of seismic design.

• Steel and Composite Structures
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• 제42권6호
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• pp.765-777
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• 2022

Ultra high performance concrete (UHPC) can be used in the UHPC-steel composite structures especially for bridge structures to achieve high stiffness and high fatigue resistance with low self-weight. The structural performances of UHPC-steel composite slabs subjected to hogging moment have a significant influence on the global stiffness and durability of UHPC-steel composite structures. In order to study the structural behaviors of non-steam-cured UHPC-steel composite slabs subjected to negative moment, five composite slabs combined the thin UHPC layers to steel plates via shear stud connecters with the diameter of 16mm were fabricated and tested under negative moment. The test program aimed to investigate the effect of stud spacing and longitudinal reinforcement ratios on the failure mode, load-deflection behaviors, cracking patterns, bond-slips, and carrying capacities of composite slabs subjected to negative moment. In addition, direct tensile tests for the dog-bone UHPC specimens with longitudinal reinforcement bars were carried out to study the effect of reinforcement bars on the tensile strength of UHPC in the thin structure members. Based on the experimental results, analytical models were also developed to predict the cracking load and ultimate load of UHPC-steel composite slabs subjected to negative moment.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.443-451
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• 2007

강바닥판 피로손상을 억제할 수 있는 유효한 방법의 하나로 데크 플레이트의 판 두께를 증가시키거나 세로리브의 보강 등에 의한 강성 증가를 고려할 수 있는데, 이 강성증가는 일반적으로 윤하중에 의한 강바닥판의 국부변형 억제 등에 효과가 있을 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 강바닥판교의 피로균열이 빈번히 발생해 가장 문제가 되는 U-rib와 가로리브 연결 상세부의 발생응력을 최소화할 수 있도록 벌크헤드플레이트나 수직리브와 같은 보강상세의 부착에 따른 변수로 정밀 구조해석을 수행하였다. 그 결과, 벌크헤드플레이트는 전체적으로 연결 상세부의 주응력을 경감시키나, 피로균열이 발생되는 용접 지단부에서는 오히려 응력집중이 커지는 경향을 나타내는 것을 알 수 있었다. 그러나 수직리브는 용접 지단부에서 응력집중을 경감시키는 효과를 나타내어 벌크헤드플레이트의 보강보다는 수직리브의 보강이 더 효율적일 것으로 판단된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제13권6호
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• pp.87-98
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• 2009

지진작용에 의한 교각의 파괴유형을 관찰한 결과와 교각의 내진성능실험 결과로서, 소성힌지구역의 철근상세가 교각의 내진성능에 가장 큰 영향을 미친다는 것이 잘 알려져 있다. 소성힌지구역의 철근상세 중에서는 축방향철근의 겹침이음 여부가 횡방향철근의 상세보다 더 큰 영향을 준다. 소성힌지구역에 축방향철근이 겹침이음 되어 있는 경우에는 지진이 발생할 때 축방향철근에 미끌어짐(슬립)현상이 발생하여 연성능력을 발휘할 수 없으므로 충분한 내진성능을 발휘하기 어렵다. 그러나 내진설계기준이 도입되기 이전에 설계되어 시공된 교각의 상당수는 시공 상의 편의성으로 교각 하단에 축방향철근이 겹침이음된 상태로 시공되었다. 따라서 축방향철근이 겹침이음된 비내진 교각에 대한 내진성능 평가와 보강에 대한 연구가 많이 수행된 바 있다. 그러나 비내진 교각에 대한 연구는 원형 단면 기둥과 사각형 단면 기둥에 대한 것이 대부분으로, 벽식 교각의 내진성능과 보강방법에 대한 연구는 거의 수행된 바 없다. 본 논문에서는 축방향철근이 겹침이음된 벽식 교각의 거동특성을 실험적으로 파악하고 겹침이음부의 보강개념을 제안하였다. 축방향철근의 겹침이음과 띠철근의 간격을 변수로 한 벽식 교각의 약축 방향 준정적 실험 결과, 변위연성도의 평가에 사용되는 기존의 항복변위의 정의가 벽식 교각에는 부적절하다는 사실을 발견하였다. 따라서 벽식 교각에 대한 항복변위의 새로운 결정방법을 제안하였다. 또한 비내진 벽식 교각의 내진보강에 효과적인 방법으로 강판과 볼트를 이용한 보강방법을 제시하였고, 실험을 통하여 축방향철근의 슬립현상이 지체되고 연성능력이 향상됨을 확인하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.41-49
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• 2006

지난 1982년 우라카와 근해지진 및 1995년 효고현 남부 지진 등에 의하여 주철근이 겹침이음된 많은 교각들이 주철근 겹침이음부의 활동에 의한 휨-전단파괴를 발생하였음을 경험하였다. 철근콘크리트 교각의 내진성능은 소성힌지구간의 변형능력에 좌우되고 있으며, 이는 곡률연성도로서 평가된다. 우리나라에서는 1992년 내진 설계가 도입된 이후 철근콘크리트 교각의 주철근겹침이음에 대한 규정이 없었으나, 2005년 도로교 설계기준에서 주철근겹침음을 50% 이내에서 허용하고 있다. 본 연구는 단면 직경이 600 mm이고 형상비가 2.5 및 3.5인 주철근 겹침이음이 있는 철근콘크리트 교각에 대하여 지진시 소성힌지부의 곡률분포 및 곡률연성도에 대하여 조사하였다. 실험은 일정한 축력 $P=0.1f{ck}A_g$가 재하된 상태에서 변위제어 방식으로 준정적실험을 실시하였다. 실험결과 반복하중에 의한 주철근 겹침이음부에 활동이 발생하면, 주철근 겹침이음 구간 내의 곡률이 주철근 겹침이음이 없는 경우와 다르게 나타났다. 다시 말하면 주철근 겹침이음 실험체의 겹침이음 구간 중의 하부 곡률은 주철근 겹침이음이 없는 실험체의 경우보다 큰 값을 보이고 있으며, 상부는 작은 값을 보였다. 이로 인하여 교각실험체의 손상은 겹침이음 구간의 하부에 집중되어 휨파괴되는 모습으로 보이는 양상을 보였다.