• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.139-148
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• 2015

본 논문은 강섬유 대신 철근집합체를 사용하여 초고강도 섬유보강 콘크리트 부재의 최대하중 이후 연성거동을 유도하는 것을 목적으로 한다. 강섬유와 철근집합체의 조합을 가진 직사각형 콘크리트 보에 대한 휨거동 실험을 수행하였다. 강섬유의 혼입률은 0%, 0.7%, 1%, 1.5%, 2%이고, 연성거동을 유도하기 위한 종방향 철근 집합체의 철근비는 0.0036, 0.016, 0.028 그리고 0.036이다. 이러한 실험 요소의 조합으로 15개의 초고강도 콘크리트보가 제작되었다. 강섬유 뿐만 아니라 종방향의 철근 집합체도 초고강도 콘크리트보의 연성거동을 유도하는데 효과를 가지고 있다. 강섬유 혼입률 0.7%와 철근비 0.028인 철근집합체를 사용할 경우 가장 경제적인 조합임을 볼 수 있다. 하중과 처짐관계, 콘크리트 응력의 변화 및 균열양상 등이 좁은 간격을 가진 작은 직경의 종방향 철근 집합체의 유용성을 나타내고 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.147-157
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• 2018

철근콘크리트 교량에 대한 대부분의 내진설계기준들은 전체 교량 시스템의 붕괴를 방지하기 위한 성능보장설계를 암시적 또는 명시적으로 적용하고 있다. 이러한 개념 및 규정들을 명시하는 이유는 교량 전체 시스템에 설계지진하중이 작용하는 동안 철근콘크리트 교각들이 완전한 소성회전성능을 발휘할 때까지 구조적인 다른 구성요소들의 취성적인 파괴를 방지하기 위함이다. 이를 위해 철근콘크리트 교량에 대한 내진설계기준들에서는 취성적인 전단파괴를 피하도록 규정하고 있다. 성능보장의 중요한 요소 중의 하나가 교각의 연성거동을 보장하기 위한 전단강도가 충분히 확보되어야 하고 신뢰할 수 있어야 한다. 실험체 8개에 대하여 실험을 수행하였으며 모든 실험체에서 변위비 1.5%에서 다수의 휨-전단 균열이 발생되었고 최종단계까지 균열폭이 증가되었고 균열이 진전되었다. 휨-전단 균열의 각도는 부재 축과 $42^{\circ}{\sim}48^{\circ}$의 범위로 계측되었다. 본 연구에서는 실험에서 계측된 횡방향철근이 부담하는 전단강도에 대한 분석을 중심으로 하였다. 횡방향철근이 부담하는 전단강도, 축력 작용에 의한 전단강도, 콘크리트에 의한 전단강도 등 3요소에 대해 분석하였고 비교하였다. 실험체들의 콘크리트 응력은 도로 교설계기준의 응력한계를 초과하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제22권5호
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• pp.541-562
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• 2006

This paper compares the performance of axially loaded concrete filled steel tube (CFST) columns cast using a conventionally vibrated normal concrete (NC) and a novel self-consolidating concrete (SCC) made with a new viscosity modifying admixture (VMA). A total of sixteen columns with a standard compressive strength of about 50 MPa for both SCC and NC were tested by applying concentric axial load through the concrete core. Columns were fabricated without and with longitudinal and hoop reinforcement (Series I and Series II, respectively) in addition to the tube confinement. The slenderness of the columns expressed as height to diameter ratio (H/D) ranged between 4.8 and 9.5 for Series CI and between 3.1 and 6.5 for Series CII. The strength and ductility of SCC columns were found comparable to those of their NC counterparts as the maximum strength enhancement in NC columns ranged between 1.1% and 7.5% only. No significant difference in strain development was found due to the presence of SCC or NC or due to the presence of longitudinal and hoop reinforcement. Biaxial stress development in the steel tube as per von Mises yield criterion showed similar characteristics for both SCC and NC columns. The confined strength ($f^{\prime}_{cc}$) of SCC was found to be lower than that of NC and $f^{\prime}_{cc}$ also decreased with the increase of slenderness of the columns. Analytical models for the prediction of confined concrete strength and axial strength of CFST columns were developed and their performance was validated through test results. The proposed models were found to predict the axial strength of CFST columns better than existing models and Code based design procedures.

• 콘크리트학회논문집
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• 제11권5호
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• pp.79-88
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• 1999

The purpose of this paper is to develop a mathematical expression for computing crack angles based on reinforcement volumes in the longitudinal and transverse directions, member end-fixity and length-to-width aspect ratio. For this a reinforced concrete beam-column element is assumed to possess a series of potential crack planes represented by a number of differential truss elements. Depending on the boundary condition, a constant angle truss or a variable angle truss is employed to model the cracked structural concrete member. The truss models are then analyzed using the virtual work method of analysis to relate forces and deformations. Rigorous and simplified solution schemes are presented. An equation to estimate the theoretical crack angle is derived by considering the energy minimization on the virtual work done over both the shear and flexural components the energy minimization on the virtual work done over both the shear and flexural components of truss models. The crack angle in this study is defined as the steepest one among fan-shaped angles measured from the longitudinal axis of the member to the diagonal crack. The theoretical crack angle predictions are validated against experimentally observed crack angle reported by previous researchers in the literature. Good agreement between theory and experiment is obtained.

• Computers and Concrete
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• 제3권1호
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• pp.65-77
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• 2006

This study reports the details of the finite element analysis of eleven shear critical partially prestressed concrete T-beams having steel fibers over partial or full depth. Prestressed concrete T-beams having a shear span to depth ratio of 2.65 and 1.59 and failing in the shear have been analyzed using 'ANSYS'. The 'ANSYS' model accounts for the nonlinear phenomenon, such as, bond-slip of longitudinal reinforcements, post-cracking tensile stiffness of the concrete, stress transfer across the cracked blocks of the concrete and load sustenance through the bridging of steel fibers at crack interface. The concrete is modeled using 'SOLID65'-eight-node brick element, which is capable of simulating the cracking and crushing behavior of brittle materials. The reinforcements such as deformed bars, prestressing wires and steel fibers have been modeled discretely using 'LINK8' - 3D spar element. The slip between the reinforcement (rebar, fibers) and the concrete has been modeled using a 'COMBIN39'-non-linear spring element connecting the nodes of the 'LINK8' element representing the reinforcement and nodes of the 'SOLID65' elements representing the concrete. The 'ANSYS' model correctly predicted the diagonal tension failure and shear compression failure of prestressed concrete beams observed in the experiment. The capability of the model to capture the critical crack regions, loads and deflections for various types of shear failures in prestressed concrete beam has been illustrated.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권9호
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• pp.133-144
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• 2004

NATM터널 시공 중 강관이나 FRP관을 이용하여 터널 막장을 선행보강하는 방법은 RPUM이나 UAM 등으로 알려져 있으며, 얕은 터널 및 연약지반내 터널 굴착 시 굴진면의 안정성을 확보해주거나 지반 침하를 감소시켜주는 역할을 한다. 특히 굴진지반이 연약하여 자립이 어려운 경우 최근에는 굴진면 천단뿐 아니라 굴진면 수평보강을 실시하여 굴착에 따른 터널안정을 확보하게 된다. 일반적으로 터널굴착이 진행됨에 따라 굴진면 전후에는 종방향 아칭현상이 발생하며 이는 NATM 터널 지보재 작용원리의 근간이 된다. 따라서 터널 천단과 굴진면 수평보강을 실시하는 경우도 굴진에 따른 종방향 아칭의 관점에서 해석되어야 하나 이에 대한 연구는 현재까지 거의 없는 실정이다. 본 연구에서는 토사터널 굴진면에 RPUM(천단보강)이나 굴진면 수평보강이 실시된 경우, 종방향 아칭특성을 2차원 실내시험을 통해 살펴보았다. 실험결과, 연직토압의 변화를 토대로 한 종방향아칭 영향범위는 무보강의 경우 굴진면 전${\cdot}$후방으로 각각 2.5D와 1.5D(D는 터널직경), 천단보강 및 수평보강의 경우 2.0D와 1.5D, 천단과 수평보강이 동시에 적용된 경우는 2.0D와 1.0D까지로 측정되어 굴진면 보강에 따라 아칭의 영향범위가 감소함을 알 수 있었다. 반면 연직토압의 변화량은 굴진면 보강에 따라 증가하는 것으로 나타나 역학적으로 천단 및 수평보강재가 터널의 안정에 중요한 역할을 하고 있는 것으로 판단된다.

• Design & Manufacturing
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• 제17권4호
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• pp.33-41
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• 2023

Excessive use of plastic bottles contributes to a significant environmental issue due to the high volume of plastic waste generated. To address this, efforts are needed to reduce the weight of plastic bottles. However, indiscriminate weight reduction may compromise the essential rigidity required for plastic bottles. Extensive research on rib shape for pressure vessels are exists, but there is a few research of rib shapes to enhance the stiffness of plastic bottles. The following results were obtained from the analyses conducted in this study. 1) Among the rib cross-sections of square, trapezoid, and triangle, the buckling critical load of PET bottles with square-shaped ribs is improved by about 14% compared to the buckling critical load of PET bottles without ribs. 2) The buckling critical load is improved by about 18% when a square-shaped rib with an aspect ratio of 0.2 is applied, compared to the buckling critical load of the bottle without the rib. 3) When longitudinal and transverse square ribs were applied to the axial direction of the PET bottle, the buckling critical load was improved by about 32% and 58% compared to the buckling critical load of the PET bottle without ribs, respectively, indicating that applying longitudinal ribs is effective in reinforcing the stiffness of PET bottles. 4) When 14 transverse ribs were applied, the maximum improvement was about 48% compared to the buckling critical load of the plastic bottle without ribs. 5) When 3 longitudinal ribs were applied on each side, the maximum improvement was about 76% compared to the buckling critical load of the bottle without ribs. Therefore, it was concluded that for effective stiffness reinforcement of a 500ml square bottle with a thickness of 0.5mm, 3 square-shaped ribs with an aspect ratio of 0.2 should be applied in the longitudinal direction relative to the axial direction of the bottle.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권1호
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• pp.71-77
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• 2019

지지력이 큰 하부지반에 구조물의 하중을 전달하기 위한 방안으로 말뚝기초가 대부분 적용되고 있다. 이 연구에서는 접합부에 보강되는 철근량에 따라 반복하중 하에서 프리캐스트공법과 철근 및 속채움 콘크리트로 말뚝머리부를 보강한 철근콘크리트 말뚝(HPC)과 기초 접합부 거동을 실험을 통해 평가하였다. 철근량에 변화에 따라 제작된 두 종류의 접합부 실험체의 균열패턴과 파괴거동은 유사한 수준으로 평가되었다. 철근량 1.77배 증가에 기인하여 BS-H25 실험체는 BS-H19 실험체에 비해 최고하중은 약 1.47배 증가하였지만 연성비는 정가력시 76%, 부가력시 70% 수준을 나타내었다. 강성감소는 접합부 철근 항복 이후 BS-H19 실험체와 BS-H25 실험체는 정가력시 초기강성의 약 66% ~ 71% 수준으로 부가력시 54% ~ 57% 수준으로 감소되었고 BS-H25 실험체가 평균 13% 높은 강성값을 나타내었다. 극한하중 상태에서의 BS-H19와 BS-H25 실험체의 누적 에너지 소산량은 사용하중 상태에 비해 약 5.5배 및 6.6배 큰 값으로 측정되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.503-511
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• 2008

이 논문에서는 순수비틀림을 받는 철근콘크리트 보의 비틀림 성능에 관한 해석적 실험적 연구 결과를 나타내었다. 주요 실험변수는 비틀림 보강근의 양과 비틀림 각도 즉, 종방향 비틀림 보강근에 대한 횡방향 비틀림 보강근의 비이다. 실험에 의하면 ACI 318-05 기준식은 최대 비틀림 보강근의 양을 약 2배 과소평가하였다. 비틀림 보강근이 항복한 후에 파괴하는 102개 철근콘크리트 보의 실험 결과와 비교한 결과, ACI 318-05 기준식은 파괴모드가 변화하는 구간에서 비틀림 파괴모드를 정확하게 예측하지 못하였다. 또한, ACI 318-05 비틀림 기준식은 비틀림 보강근량이 상대적으로 많이 보강된 철근콘크리트 보의 경우 비틀림 강도를 과대평가하는 반면, 비틀림 보강근량이 작은 경우에는 실제 비틀림모멘트를 과소평가하였다. 실험 결과와 ACI 318-05 기준식 사이의 이러한 불일치는 기준식에서 비틀림 보강근의 인장증강효과와 콘크리트의 비틀림 강도에 대한 기여를 무시하고 있기 때문으로 판단된다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제14권3호
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• pp.307-330
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• 2002

This study aims at postulating a simple methodology for predicting the failure modes of monotonically loaded reinforced concrete beam-column joints. All the factors that affect the failure modes of joints are discussed in detail using an experimental database of monotonically loaded exterior beam-column joints. The relative contributions of the strut and truss mechanisms to joint shear strength are determined based on the test results. A simple design equation for the beam longitudinal reinforcement ratio for joints with low, medium and high amount of stirrups is developed. The factors influencing the failure modes of monotonically loaded exterior beam-column joints are investigated in detail. Design charts that predict the failure modes of exterior beam-column connections both with and without stirrups are developed. Experimental data are compared with the design charts. The results show that the simple methodology gives very accurate predictions of the failure modes.