• Advances in concrete construction
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• 제16권1호
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• pp.21-34
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• 2023

This work presents a complete optimal model for trapezoidal combined footings that support a concentric load and moments around of the "X" and "Y" axes in each column to obtain the minimum area and the minimum cost. The model presented in this article considers a pressure diagram that has a linear variation (real pressure) and the equations are not limited to some cases. The classic model takes into account a concentric load and the moment around of the "X" axis (transverse axis) that is applied due to each column, i.e., the resultant force is located at the geometric center of the footing on the "Y" axis (longitudinal axis), and when the concentric load and moments around of the "X" and "Y" axes act on the footing is considered the uniform pressure applied on the contact surface of the footing, and it is the maximum pressure. Four numerical problems are presented to find the optimal design of a trapezoidal combined footing under a concentric load and moments around of the "X" and "Y" axes due to the columns: Case 1 not limited in the direction of the Y axis; Case 2 limited in the direction of the Y axis in column 1; Case 3 limited in the direction of the Y axis in column 2; Case 4 limited in the direction of the Y axis in columns 1 an 2. The complete optimal design in terms of cost optimization for the trapezoidal combined footings can be used for the rectangular combined footings considering the uniform width of the footing in the transversal direction, and also for different reinforced concrete design codes, simply by modifying the resisting capacity equations for moment, for bending shear, and for the punching shear, according to each of the codes.

• 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.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권1호
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• pp.143-150
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• 2008

철근콘크리트 구조물에서 배근상태에 따라서는 다짐불량에 의한 재료분리 및 골재폐쇄현상이 발생하여 채움이 제대로 되지 않는 경우가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 그 영향을 충분히 고려하지 않고 있는 재료분리에 따른 중립축이하 인장부 콘크리트가 보부재 거동에 미치는 영향 파악을 위한 실험을 수행하여, 보부재의 인장 철근영역 콘크리트의 유효성 파악을 위한 연구를 수행하였다. 실험결과 인장철근영역 콘크리트의 재료분리에 따른 거동은 부재항복강도에는 미치는 영향이 없으나, 부재 휨연성, 전단저항능력을 저하시키는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.645-652
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• 2002

본 논문은 탄소 FRP 판을 이용한 철근 콘크리트 보의 휨 보강효과와 거동에 대한 연구이다. 본 연구에서의 실험인자로는 휨보강 탄소 FRP 판의 부착길이와 탄소 FRP 쉬트의 복부정착 길이이다. 시험보는 탄소 FRP 판으로 인장면에 부착하여 휨 보강하고 FRP 판을 탄소 FRP 쉬트로 복부에 정착하였다. 일반적으로 복부정착이 없는 휨 보강된 보들의 파괴형태는 횡방향 주철 근을 따라 발생한 콘크리트 덮개 박리파괴를 나타내었다. 반면, 탄소 FRP 쉬트로 복부 정착된 휨 보강 보들은 CFRP 파단파괴 후 콘크리트 경계면 전단 박리파괴를 나타내었다. 보강된 보들의 극한하중과 극한처짐은 FRP 판의 휨 부착길이의 증가에 따라 증가하였다. 또한, 휨 보강된 보들은 FRP 쉬트의 복부정착 길이의 증가에 따라 극한하중과 극한처짐 값이 증가하였다. 특히, 복부 정착한 보들은 최대 극한하중에 도달한 후에도 상당한 극한하중 지지능력을 상당한 극한 처짐 시까지 유지하였다. 시험보의 길이에 걸친 FRP 판의 변형률 분포는 휨 모멘트도의 모양과 거의 유사하여 전단지간에서 일정한 전단응력 분포를 가정할 수 있었다. 전지간을 휨 보강한 보에 있어서는 콘크리트와 FRP 쉬트에 의한 경계면에서의 극한전단 저항강도는 복부정착 길이가 늘어남에 따라 증가하였다. 전단 저항강도 중에서 본 실험에서 사용한 복부 정착 FRP 쉬트도 일부의 전단 저항강도를 부담하였다.

• Earthquakes and Structures
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• 제12권6호
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• pp.603-617
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• 2017

This paper presents investigation into the behavior of beam-column joints, with the joint region concrete being replaced by steel fiber reinforced concrete (SFRC) and by ultra-high performance concrete (UHPC). A total of ten beam-column joint specimens (BCJ) were tested experimentally to failure under monotonic and cyclic loading, with the beam section being subjected to flexural loading and the column to combined flexural and axial loading. The joint region essentially transferred shear and axial stresses as received from the column. Steel fiber reinforced concrete (SFRC) and ultra-high performance concrete (UHPC) were used as an innovative construction and/or strengthening scheme for some of the BCJ specimens. The reinforced concrete specimens were reinforced with longitudinal steel rebar, 18 mm, and some specimens were reinforced with an additional two ties in the joint region. The results showed that using SFRC and UHPC as a replacement concrete for the BCJ improved the joint shear strength and the load carrying capacity of the hybrid specimens. The mode of failure was also converted from a non-desirable joint shear failure to a preferred beam flexural failure. The effect of the ties in the SFRC and UHPC joint regions could not be observed due to the beam flexural failure. Several models were used in estimating the joint shear strength for different BCJ specimens. The results showed that the existing models yielded wide-ranging values. A new concept to take into account the influence of column axial load on the shear strength of beam-column joints is also presented, which demonstrates that the recommended values for concrete tensile strength for determination of joint shear strength need to be amended for joints subject to moderate to high axial loads. Furthermore, finite element model (FEM) simulation to predict the behaviour of the hybrid BCJ specimens was also carried out in an ABAQUS environment. The result of the FEM modelling showed good agreement with experimental results.

• 콘크리트학회지
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• 제6권4호
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• pp.153-160
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• 1994

본 연구는 용접철망을 사용한 반두께 프리캐스트 콘크리트 슬래브의 휨내력 평가 및 연성능력 검토를 위하여 총 10개의 일방향 반두께 프리캐스트 콘크리트 슬래브를 제작하여 2점 단순 재하를 하였다. 주요변수로서는 상부콘크리트 압축강도, 반두께 슬래브의 표면거칠기, 그리고 인장철근비로 구성되었으며, 실험결과는 다음과 같다. 반두께 프리캐스트 콘크리트 슬래브의 휨설계는 국내 극한강도 설계법에 의한 슬래브 설계방식의 사용이 가능한 것으로 나타났다. 슬래브에 $4000kg/cm^2$이상의 용접철망을 사용할 경우 기존의 규준에 따라 항복응력도를 변형율 0.0035에 해당하는 응력도를 사용하는 것이 안정적인 것으로 나타났다. 용접철망을 사용한 슬래브의 경우 철근 콘크리트 연성평가에 따라 분석한 결과 연성부담능력이 저하되어 용접철망을 경우에는 연성증진을 위한 일반철근을 혼용하는 것이 바람직한 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.99-106
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• 2001

이 연구의 목적은 기존의 단순지지로 더블티 슬래브에 발생하는 과도한 모멘트, 슬래브 깊이, 중앙부 처짐, 단부 균열의 발생 원인을 근원적으로 해결할 연속화된 개량조인트를 개발하는데 그 초점을 두었다. 개량조인트는 다음과 같은 장점을 얻을 수 있다. 먼저, 보중앙 정모멘트의 감소로 인하여 적용하중에 대한 설계스팬을 증가시킬 수 있으며, 슬래브의 처짐을 감소시킬 수 있다. 또한, 기존 더블티공법의 문제점인 더블티와 역티사이의 연결부 균열을 감소시킬 수 있으며, 시공시 부가적인 거푸집을 필요로 하지 않는다. 개선된 더블티의 댑단부와 직사각형보를 연결부 시험체를 활용하여, 길이철근 배근량을 변수로한 정적 3점재하 실험에서 전단력과 모멘트에 대한 거동을 평가하였다. 이 연구의 범위 안에서 다음과 같은 결론을 얻을 수 있다. 개량댑에 의한 연결 부의 연속화는 토핑 콘크리트에 길이 방향 철근을 배근함으로써 효과적으로 구할 수 있으며, 더블티 슬래브의 스팬용량을 증 가시키고 처짐을 일반적으로 감소시킨다. 아울러, 개량댑의 연속화는 단순지지 연결부보다 초기균열에 효과적인 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.25-32
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• 2016

말뚝머리-확대기초 접합부는 상부구조물의 하중을 말뚝으로 전달하는 연결부분으로서 부재의 단면과 강성의 급격히 변화하는 부위이기 때문에 응력이 집중되고 작용하는 휨모멘트와 전단력이 큰 취약부분이다. 이 연구에서는 제작조건에 따른 PHC말뚝 및 합성 PHC말뚝과 확대기초 접합부의 구조성능을 평가하는데 목적이 있다. 반복가력 하중 조건하에서의 균열패턴, 하중-변위관계, 연성비, 초기 회전강성 및 에너지소산 특성을 각각 평가하였다. 접합부 초기 회전강성은 확대기초 내부로 삽입되는 말뚝삽입 깊이와 축방향철근 배근위치에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한 접합부 강도, 연성비 및 누적 에너지소산 등의 접합부 거동은 말뚝의 종류와 축방향 철근 배근 위치에 영향을 받는 것으로 나타났다.

• Computational Structural Engineering : An International Journal
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• 제1권1호
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• pp.1-9
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• 2001

Collapse behavior of Mission-Gothic Undercrossing under Northridge earthquake is studied by performing nonlinear time-history analysis and three-dimensional nonlinear finite element method for flared columns. Bridge structural model is characterized as three-dimensional with consideration of columns, superstructures, and abutment conditions. Three components of ground motion, corresponding to bridge's longitudinal, transverse, and vertical direction and their combinations are used to investigate bridge collapse. Studies indicate that bridge collapse is dominantly caused by transverse ground motion and the consideration of three-dimensional ground motion leads to a more accurate assessment. Failure mechanism of flared columns is analyzed applying nonlinear finite element method. Reduction of column capacity is observed due to orientation of flare. Further investigation demonstrates that the effects of flare play an important role in predicting of bridge failure mechanism. Suggestions are offered to improve the performance of bridges during severe earthquake.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제3권1호
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• pp.39-45
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• 2009

The purpose of this study is to establish flexural behavior of high-strength concrete beams confined in the pure bending zone with stirrups. The experiment was carried out on full-scale high-strength reinforced concrete beams, of which the compressive strengths were 40 MPa and 70 MPa. The beams were confined with rectangular closed stirrups. Test results are reviewed in terms of flexural capacity and ductility. The effect of web reinforcement ratio, longitudinal reinforcement ratio and shear span to beam depth ratio on ductility are investigated. The analytic method is based on finite element method using fiber-section model, which is known to define the behavior of reinforced concrete structures well up to the ultimate state and is proven to be valid by the verification with the experimental results above. It is found that confinement of concrete compressive regions with closed stirrups does not affect the flexural strength but results in a significantly increased ductility. Moreover, the ductility tends to increase as the quantity of stirrups increases by reducing the spacing of stirrups.