• Earthquakes and Structures
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• 제20권2호
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• pp.215-224
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• 2021

The carbon dioxide present in the atmosphere is one of the main reasons for the corrosion of bridges, buildings, tunnels, and other reinforced concrete (RC) structures in most industrialized countries. With the growing use of fossil fuels in the world since the Industrial Revolution, the amount of carbon dioxide in urban and industrial areas of the world has grown significantly, which increases the chance of corrosion caused by carbonation. The process of corrosion leads to a change in mechanical properties of rebars and concrete, and consequently, detrimentally impacting load-bearing capacity and seismic behavior of RC structures. Neglecting this phenomenon can trigger misleading results in the form of underestimating the seismic performance metrics. Therefore, studying the carbonation corrosion influence on the seismic behavior of RC structures in urban and industrial areas is of great significance. In this study, a 2D modern RC moment frame is developed to study and assess the effect of carbonation corrosion, in 5-year intervals, for a 50 years lifetime under two different environmental conditions. This is achieved using the nonlinear static and incremental dynamic analysis (IDA) to evaluate the reinforcement corrosion effects. The reduction in the seismic capacity and performance of the reinforced concrete frame, as well as the collapse probability over the lifetime for different corrosion scenarios, is examined through the capacity curves obtained from nonlinear static analysis and the fragility curves obtained from IDA.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제78권3호
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• pp.351-368
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• 2021

This paper, by applying a reliability-based framework, develops seismic vulnerability macrozonation maps for Tehran, the capital and one of the most earthquake-vulnerable city of Iran. Seismic performance assessment of 3-, 4- and 5-story steel moment resisting frames (SMRFs), designed according to ASCE/SEI 41-17 and Iranian Code of Practice for Seismic Resistant Design of Buildings (2800 Standard), is investigated in terms of overall maximum inter-story drift ratio (MIDR) and unit repair cost ratio which is hereafter known as "damage ratio". To this end, Tehran city is first meshed into a network of 66 points to numerically locate low- to mid-rise SMRFs. Active faults around Tehran are next modeled explicitly. Two different combination of faults, based on available seismological data, are then developed to explore the impact of choosing a proper seismic scenario. In addition, soil effect is exclusively addressed. After building analytical models, reliability methods in combination with structure-specific probabilistic models are applied to predict demand and damage ratio of structures in a cost-effective paradigm. Due to capability of proposed methodology incorporating both aleatory and epistemic uncertainties explicitly, this framework which is centered on the regional demand and damage ratio estimation via structure-specific characteristics can efficiently pave the way for decision makers to find the most vulnerable area in a regional scale. This technical basis can also be adapted to any other structures which the demand and/or damage ratio prediction models are developed.

• Steel and Composite Structures
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• 제43권6호
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• pp.785-796
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• 2022

Concrete-encased steel (CES) beam, in which structural steel is encased in a reinforced concrete (RC) section, is widely applied in high-rise buildings as transfer beams due to its high load-carrying capacity, great stiffness, and good durability. However, these CES beams are prone to shear failure because of the low shear span-to-depth ratio and the heavy load. Due to the high load-carrying capacity and the brittle failure process of the shear failure, the accurate strength prediction of CES beams significantly influences the assessment of structural safety. In current design codes, design formulas for predicting the shear strength of CES beams are based on the so-called "superposition method". This method indicates that the shear strength of CES beams can be obtained by superposing the shear strengths of the RC part and the steel shape. Nevertheless, in some cases, this method yields errors on the unsafe side because the shear strengths of these two parts cannot be achieved simultaneously. This paper clarifies the conditions at which the superposition method does not hold true, and the shear strength of CES beams is investigated using a compatible truss-arch model. Considering the deformation compatibility between the steel shape and the RC part, the method to obtain the shear strength of CES beams is proposed. Finally, the proposed model is compared with other calculation methods from codes AISC 360 (USA, North America), Eurocode 4 (Europe), YB 9082 (China, Asia), JGJ 138 (China, Asia), and AS/NZS 2327 (Australia/New Zealand, Oceania) using the available test data consisting of 45 CES beams. The results indicate that the proposed model can predict the shear strength of CES beams with sufficient accuracy and safety. Without considering the deformation compatibility, the calculation methods from the codes AISC 360, Eurocode 4, YB 9082, JGJ 138, and AS/NZS 2327 lead to excessively conservative or unsafe predictions.

• Earthquakes and Structures
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• 제23권6호
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• pp.493-502
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• 2022

In recent decades, infrastructural development has exploded, particularly in the coastal region of Saudi Arabia. The rising demand of most consumed aggregate in construction can be effectively compensated by the alternative material like scoria which lavishly exists in the western region. Scoria is characterized as lightweight aggregate beneficially used to develop lightweight concrete (LWC) - a potential alternative of normal weight concrete (NWC) ensuring reduction in the structural element's size, increase in building height, comparatively lighter foundation, etc. Hence, the goal of this study is to incorporate scoria-based structural lightweight concrete and evaluate its impact on superstructure and foundation design beside contributing to the economy of construction. Fresh, mechanical, and rheological properties of the novel LWC have been investigated. The structural analyses employ the NWC as well as LWC based structures under seismic and wind loadings. The commercial finite element package - ETABS was employed to find out the change in structural responses and foundations. The cost estimation and SWOT analysis for superstructure and foundation have also been carried out. It was revealed that the developed LWC enabled a more flexible structural design. Notable reduction in the steel and concrete prices of LWC might be possible in the low-rise building. It is postulated that the cost-effective and eco-friendly LWC will promote the usage of scoria as an effective alternative in Saudi Arabia and GCC countries for structurally viable LWC construction.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제6권2호
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• pp.105-117
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• 2015

The purpose of this study is to develop a new seismic resistant method by using precast concrete wall panels for existing low-rise, reinforced concrete beam-column buildings such as school buildings. Three quasi-static hysteresis loading tests were experimentally performed on one unreinforced beam-column specimen and two reinforced specimens with L-type precast wall panels. The results were analyzed to find that the specimen with anchored connection experienced shear failure, while the other specimen with steel plate connection principally manifested flexural failure. The ultimate strength of the specimens was determined to be the weaker of the shear strength of top connection and flexural strength at the critical section of precast panel. In this setup of L-type panel specimens, if a push loading is applied to the reinforced concrete column on one side and push the precast concrete panel, a pull loading from upper shear connection is to be applied to the other side of the top shear connection of precast panel. Since the composite flexural behavior of the two members govern the total behavior during the push loading process, the ultimate horizontal resistance of this specimen was not directly influenced by shear strength at the top connection of precast panel. However, the RC column and PC wall panel member mainly exhibited non-composite behavior during the pull loading process. The ultimate horizontal resistance was directly influenced by the shear strength of top connection because the pull loading from the beam applied directly to the upper shear connection. The analytical result for the internal shear resistance at the connection pursuant to the anchor shear design of ACI 318M-11 Appendix-D except for the equation to predict the concrete breakout failure strength at the concrete side, principally agreed with the experimental result based on the elastic analysis of Midas-Zen by using the largest loading from experiment.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권5호통권72호
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• pp.609-619
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• 2004

유럽을 중심으로 스틸스터드의 약점으로 지목 받고 있는 열교현상을 억제하기 위한 스터드 개선 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 연구는 크게 마감재와 접촉 면적을 줄이는 방법, 웨브면에서 열전달 경로를 늘이는 방법, 열전도성이 낮은 소재를 사용하는 방법, 그리고 스터드를 피복하는 방법으로 구분할 수 있다. 비교적 저층의 주거용 건축물을 대상으로 하는 국외의 경우 에너지 소비에 초점이 맞춰져 있지만, 본 연구의 경우 중층화를 대비하여 구조적 성능도 고려하여 아연도금강판(SGC58)과 FRP를 에폭시로 부착하여 150SL 형태의 복합스터드를 개발하였다. 복합스터드의 소재로는 두께 1.0mm과 1.2mm 강판과 두께 4mm(4ply), 6mm(6ply)의 FRP를 적용하였고, 4가지의 접합 상세에 대한 제작 및 실험을 통해 최종적으로 우수한 결과를 보인 2가지를 선택하였다. 이와 같은 과정을 거쳐 개발된 복합스터드의 압축 성능을 확인하기 위해 2가지 접합 상세에 대해 단면 높이인 150mm에 대해 3, 6, 9, 12배 길이에 대해 압축 실험을 계획하였고, 기존 스틸 스터드와 비교하기 위하여 동일 형태의 비교 실험체도 제작하였다. 실험결과, 복합스터드의 최대하중은 강판 두께 1.0mm인 경우 동일 두께의 스틸 스터드보다 평균 1.62배, 1.2mm인 경우 평균 1.46배 증가하였으며, 가력 종료 시점에 이르기까지 일체 거동을 보여 구조적으로 우수함이 입증되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.56-66
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• 2015

이 연구의 목표는 학교 건물과 같은 저층 보-기둥 철근콘크리트 구조 건물에서 프리캐스트 벽패널을 사용한 새로운 내진보강 방법을 개발하는 것이다. 1개의 무 보강 보-기둥 실험체와 U형 PC 벽패널로 보강한 2개의 보강 보-기둥 실험체에 대한 정적 이력 하중실험을 진행하였다. 앵커접합 PR1-UA 실험체와 철판접합 PR1-UP 실험체는 무 보강 실험체보다 평균 2.8배(평균 591.8 kN)의 강도 증가를 보여 주었다. 최대 변위비도 1.4%에서 2.7%사이 값을 보여주었다. RC 골조 우측 상단에서 좌측방향으로 가력 할 때 우측에 있는 RC 기둥과 보강 PC 패널의 수직 요소는 완전 합성상태로 가정하였고, 좌측에 있는 RC 기둥과 PC 패널은 완전 비 합성 거동하는 것으로 가정하여 해석한 결과 전체적인 휨 거동은 실험 결과와 대체적으로 부합하는 것으로 판단되었다.

• 한국항행학회논문지
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• 제28권1호
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• pp.102-108
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• 2024

초기 도심항공 모빌리티 (UAM ; urban air mobility) 운용 과정에서는 기존 유인항공기를 위한 시계 및 계기 비행 규정을 필수적으로 준수해야하고, 기체에 탑승한 조종자와 버티포트 등 UAM 이해당사자 간 통신에서도 음성 통신이 활용되어야 하므로, UAM 운항 전 구간에서 필수적으로 VHF (very high frequency) 항공이동통신이 안정적으로 제공되어야 한다. 본 논문에서는 초기 UAM 실증 구간으로 고려 중인 한강과 인천 아라뱃길 회랑 영역과 주요 버티포트 후보지에 대한 VHF 통신 커버리지 분석 결과를 모의실험을 통해 도출하였다. 해당 영역에 대한 정밀 수치표면모델 (digital surface model) 기반의 지형 및 건물 데이터를 구축하였고, 이의 영향을 고려한 통신 품질 예측 모의실험을 실시하였다. 분석 영역에 대한 3차원 커버리지 분석 결과 300 m ~ 600 m 구간의 회랑 구간의 경우 안정적인 커버리지 확보가 가능하지만, 버티포트 주변 영역의 경우 건물 등의 영향으로 저고도 영역에서 음영지역이 일부 있어 버티포트 주변의 안정적 커버리지 확보 대책이 필요함을 확인하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.45-53
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• 2019

본 연구에서는 건축기초에 적용된 매입 PHC말뚝의 설계사례를 분석하였다. 전반적인 말뚝길이는 최대 35m 이내에서 다양하나, 지지층 조건에 따른 평균 길이는 17.0~18.9m로 큰 차이가 없었다. 지지층 소켓길이는 전체의 약 58%가 시방기준 최소길이인 1m에 따라 설계되었고, 최대 5m까지 설계되었다. 설계효율은 그 편차가 매우 크나 평균 약 70%로서 통상 알려진 범위와 일치하였다. 설계효율이 낮은 용도는 주로 설계하중이 적은 저층건물이나 놀이기구 기초 등으로 나타났다. 풍화암 지지층에서 설계하중은 설계를 지배하는 지반 허용지지력의 65~97%, 허용지지력에 대한 말뚝 허용축하중의 비는 36~115%로 광범위하게 분포하므로 설계효율과 함께 최적화 노력이 요구된다. 반면, 연 경암 지지층의 허용지지력은 대부분 말뚝 허용축하중의 90% 내외로 매우 균등했다. 설계 허용지지력은 선단지지력이 평균 75% 이상을 차지하였으나, 현장재하시험 연구결과를 보면 초기항타 조건에서는 선단지지력이 지배적이며, 재항타 조건에서는 선단지지력이 최소 25%에 불과한 경우도 있었다. 따라서, 설계시 산정된 허용지지력은 시공 초기조건만을 반영하는 것이며, 시간이 경과할수록 말뚝 주면부로의 하중전이가 증가하고, 일부는 시험시 타격에너지 부족으로 선단지지력의 확인이 이루어지지 못한다고 볼 수 있다. 균질한 지반으로 가정했을 때 근입비가 증가할수록 허용축하중이 감소하는 경향이 있었고, 이와 유사하게 지반의 허용지지력도 감소하는 경향을 보여, 큰 설계하중으로 초고강도 말뚝을 적용할 경우 지반의 지지력을 최대한 활용할 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국조경학회지
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• 제49권5호
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• pp.125-137
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• 2021

도심에 위치한 좁고 오래된 골목길이 뜨는 상권이 되어 사람들의 발길을 끄는 현상을 미학적 관점에서 어떻게 설명할 수 있을까. 본 연구는 이면도로라는 입지와 소규모 점포의 집합을 조건 삼는 도심 골목상권 특유의 미적 경험을 논하고, 서울시 관악구에 위치한 샤로수길을 사례로 하여 그 경관적 양상을 탐구하고자 한다. 도심 골목상권의 미적 경험은 공간적 측면에서 크고 정제된 대로변 도시 조직과의 대비를 통해, 시간적 측면에서 오래된 것/새로운 것의 조화와 알려진 것/덜 알려진 것의 길항을 통해 발생한다. 샤로수길의 물리적 현황을 살펴본 결과, 2000년대 지어진 고층건물을 지나 1970년대 후반 이후의 다양한 건축연한을 지닌 저층 건축군으로 들어서는 진입 과정과 노포, 신규 점포가 어우러지는 골목 내부의 가로 경관으로 볼 때 샤로수길은 도심 골목상권의 미적 경험을 발생시키는 환경을 갖추었다고 판단된다. 샤로수길의 도심 골목상권 부상과 연계하여 관악구청은 명칭, 간판, 포장을 중심으로 가로 정비사업을 시행하였으며, 전술한 미적 경험에 비추어 그 영향을 검토한 결과는 다음과 같다. 첫째, '샤로수길' 명칭의 공식화는 대상지를 장소특정성으로부터 탈피하게 하고 대안성을 획득하게 하였다. 둘째, 노포의 간판 개선사업은 상업 주체의 측면에서 신/구 조화를 추구하지만 이미지의 측면에서는 시간성의 뒤섞임을 발생시킨다. 셋째, 보행자우선도로 조성 사업에서 노면의 포장은 골목 정체성을 강화하고 영역을 가시화하는 장치로 기능한다. 도심 골목상권의 현실이 이용자의 방문, 즉 체험에 좌우된다는 점을 상기할 때, 감각과 미학의 관점에서 도심 골목상권의 경관을 해석한 본 연구의 시각은 관련 제도와 데이터 기반 연구에 시사점을 줄 수 있을 것이다.