• Computers and Concrete
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• 제10권1호
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• pp.1-18
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• 2012

This paper presents the details of studies conducted on hollow concrete block masonry (HCBM) units and wall panels. This study includes, compressive strength of unit block, ungrouted and grouted HCB prisms, flexural strength evaluation, testing of HCBM panels with and without opening. Non-linear finite element (FE) analysis of HCBM panels with and without opening has been carried out by simulating the actual test conditions. Constant vertical load is applied on the top of the wall panel and then lateral load is applied in incremental manner. The in-plane deformation is recorded under each incremental lateral load. Displacement ductility factors and response reduction factors have been evaluated based on experimental results. From the study, it is observed that fully grouted and partially reinforced HCBM panel without opening performed well compared to other types of wall panels in lateral load resistance and displacement ductility. In all the wall panels, shear cracks originated at loading point and moved towards the compression toe of the wall. The force reduction factor of a wall panel with opening is much less when compared with fully reinforced wall panel with no opening. The displacement values obtained by non-linear FE analysis are found to be in good agreement with the corresponding experimental values. The influence of mortar joint has been included in the stress-strain behaviour as a monolith with HCBM and not considered separately. The derived response reduction factors will be useful for the design of reinforced HCBM wall panels subjected to lateral forces generated due to earthquakes.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권4호
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• pp.22-32
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• 2014

다양한 열화 인자에 의해 저감된 콘크리트의 내구성은 구조물의 구조적 성능과 사용 수명에 부정적인 영향을 미치게 되며 콘크리트 연구 분야 중에서도 매우 중요하고 매력적인 주제라고 할 수 있다. 이러한 이유로 콘크리트의 내구성과 관련된 많은 연구들이 발표되었으나 물리-화학적 열화에 기인하는 콘크리트의 본질적인 물성 변화에 주된 초점이 맞춰져 왔으며, 콘크리트 내구성과 구조물의 구조적 성능 사이의 관계 정립은 아직 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 콘크리트의 강도 감소에 원인이 되는 칼슘 용출 열화를 적용하였으며, 열화 정도에 따른 구조적 거동을 평가하기 위하여 열화 손상을 입은 콘크리트 부재의 압축 및 휨 거동 실험을 수행하고 그 결과를 비선형 유한요소해석 결과와 비교 분석하였다. 연구 결과에 따르면 칼슘 용출 열화는 콘크리트의 압축 강도를 저하시키며, 열화가 진행됨에 따라 취성 거동에서 연성 거동으로 변화되는 경향을 나타냈다. 또한 열화에 의한 압축 영역의 손상 정도가 심화될수록 RC 부재의 내하력과 강성은 저하되었으며, 이러한 구조적 거동은 ABAQUS의 CDP 모델을 사용한 비선형 유한요소해석의 결과와도 비교적 잘 일치하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.785-796
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• 2008

휨항복 이후 주기하중을 받는 철근콘크리트 부재에서는 길이방향의 인장변형이 발생된다. 이러한 길이방향 인장변형은 철근콘크리트 보의 강도 및 변형능력을 저하시킬 수 있다. 본 연구에서는 비선형 트러스 모델 해석을 통하여 철근콘크리트 보에 발생되는 길이방향 인장변형의 메커니즘을 분석하였다. 그 결과, 길이방향 인장변형은 소성힌지에서의 길이방향 철근에 발생되는 잔류 인장 소성변형으로 인하여 발생되고, 대각 콘크리트 스트럿의 전단력 전달 메커니즘이 길이방향 인장변형의 크기에 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이러한 분석결과를 토대로 주기거동 동안 철근콘크리트 보에 누적되는 길이방향 인장변형을 평가할 수 있는 간단한 평가식을 제안하였다, 제안된 방법은 다양한 설계변수 및 재하이력을 갖는 보 실험체에 적용되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권2호
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• pp.153-164
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• 2013

본 연구에서는 균일휨모멘트를 받는 일축대칭단면 HSB800 고강도강 플레이트거더의 횡비틂좌굴(LTB) 강도를 비선형해석으로 평가하였다. 압축플랜지 단면이 인장플랜지에 비해 작은 경우와 큰 경우에 대해 각각 세장, 비조밀 및 조밀 복부판을 갖는 단면들을 고려하였으며, 비지지길이는 비탄성 LTB 영역을 대상으로 하였다. Eurocode 3 및 AASHTO, AISC 기준들과의 비교를 위해 단일패널모델과 3-패널모델을 각각 고려하였으며, 모델의 타당성을 평가하기 위해 SM490 강재 거더에 대해 먼저 해석을 수행하고 각 기준과 비교하였다. 이후 동일한 방법으로 HSB800 강재거더에 대해 LTB 강도 평가 해석을 수행하였으며, 압축플랜지 단면이 인장플랜지에 비해 작고 비조밀플랜지-세장/비조밀복부판 단면들은 현재 기준의 휨강도에 도달하지 못하는 결과를 얻었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제42권6호
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• pp.827-841
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• 2022

The rotation capacities of the plastic hinges located at beam-ends are significantly reduced in traditional steel framed-tube structures (SFTSs) because of the small span-to-depth ratios of the deep beams, leading to the low ductility and energy dissipation capacities of the SFTSs. High-strength steel framed-tube structures with replaceable shear links (HSSFTS-RSLs) are proposed to address this issue. A replaceable shear link is located at the mid-span of a deep spandrel beam to act as a ductile fuse to dissipate the seismic energy in HSSFTS-RSLs. A 2/3-scaled HSSFTS-RSL specimen with a shear link fabricated of high-strength low-alloy Q355 structural steel was created, and a cyclic loading test was performed to study the hysteresis behaviors of this specimen. The test results were compared to the specimens with soft steel shear links in previous studies to investigate the feasibility of using high-strength low-alloy steel for shear links in HSSFTS-RSLs. The effects of link web stiffener spaces on the cyclic performance of the HSSFTS-RSLs with Q355 steel shear links were investigated based on the nonlinear numerical analysis. The test results indicate that the specimen with a Q355 steel shear link exhibited a reliable and stable seismic performance. If the maximum interstory drift of HSSFTS-RSL is designed lower than 2% under earthquakes, the HSSFTS-RSLs with Q355 steel shear links can have similar seismic performance to the structures with soft steel shear links, even though these shear links have similar shear and flexural strength. For the Q355 steel shear links with web height-to-thickness ratios higher than 30.7 in HSSFTS-RSLs, it is suggested that the maximum intermediate web stiffener space is decreased by 15% from the allowable space for the shear link in AISC341-16 due to the analytical results.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.257-265
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• 2016

철근콘크리트 깊은 보의 파괴거동은 전단경간비, 휨철근비, 하중점과 지지점의 조건, 그리고 사용재료의 성질 등의 여러 변수간의 복합적인 역학관계로 인해 매우 복잡하다. 이 논문에서는 철근콘크리트 깊은 보의 파괴거동 특성을 합리적인 방법으로 반영하여 전단경간비가 3 이하인 철근콘크리트 보의 설계를 수행할 수 있는 두 종류의 단순 1차 부정정 스트럿-타이 모델을 제안하였다. 또한 1차 부정정 스트럿-타이 모델을 정정 스트럿-타이 모델로 변환시켜 현행 스트럿-타이 모델 설계기준에 의한 철근콘크리트 깊은 보의 설계를 가능하게 하는 부정정 스트럿-타이 모델의 하중분배율을 제안하였다. 하중분배율 결정 시 철근콘크리트 보의 강도 및 거동에 영향을 미치는 전단경간비, 휨철근비, 콘크리트의 압축강도 등의 영향을 반영하였다. 이 논문의 동반논문에서는 여러 현행 설계기준의 방법들과 이 연구에서 제안한 스트럿-타이 모델 및 하중분배율을 이용하여 파괴실험이 수행된 전단경간비가 3 이하인 다양한 종류의 335개 철근콘크리트 보의 강도를 평가하고, 이 연구에서 제안한 스트럿-타이 모델 및 하중분배율의 타당성을 검증하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제90권6호
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• pp.611-633
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• 2024

This study intends to investigate the response of multi-cell (MC) beams to flexural loads in which the primary reinforcement is composed of both metallic and non-metallic materials. "Multi-cell" describes beam sections with multiple longitudinal voids separated by thin webs. Seven reinforced concrete MC beams measuring 300×200×1800 mm were tested under flexural loadings until failure. Two series of beams are formed, depending on the type of main reinforcement that is being used. A control RC beam with no openings and six MC beams are found in these two series. Series one and two are reinforced with metallic and non-metallic main reinforcement, respectively, in order to maintain a constant reinforcement ratio. The first crack, ultimate load, deflection, ductility index, energy absorption, strain characteristics, crack pattern, and failure mode were among the structural parameters of the beams under investigation that were documented. The primary variables that vary are the kind of reinforcing materials that are utilized, as well as the kind and quantity of mesh layers. The outcomes of this study that looked at the experimental and numerical performance of ferrocement reinforced concrete MC beams are presented in this article. Nonlinear finite element analysis (NLFEA) was performed with ANSYS-16.0 software to demonstrate the behavior of composite MC beams with holes. A parametric study is also carried out to investigate the factors, such as opening size, that can most strongly affect the mechanical behavior of the suggested model. The experimental and numerical results obtained demonstrate that the FE simulations generated an acceptable degree of experimental value estimation. It's also important to demonstrate that, when compared to the control beam, the MC beam reinforced with geogrid mesh (MCGB) decreases its strength capacity by a maximum of 73.33%. In contrast, the minimum strength reduction value of 16.71% is observed in the MC beams reinforced with carbon reinforcing bars (MCCR). The findings of the experiments on MC beams with openings demonstrate that the presence of openings has a significant impact on the behavior of the beams, as there is a decrease in both the ultimate load and maximum deflection.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.108-116
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• 2015

이 연구에서는 SC 전단벽의 전단 연결재인 스터드의 배치와 형상이 SC 전단벽의 거동에 미치는 영향을 살펴보기 위해 전단벽체가 전단력과 축하중, 휨모멘트 및 전단력의 조합하중을 받을 때의 거동을 해석적으로 검토하였다. 이를 위해 서로 다른 배치간격과 형상의 스터드가 배열된 SC 전단벽을 대상으로 유한요소해석을 수행하였다. 강판과 콘크리트가 설계기준에 맞게 잘 합성된 SC 벽체에서 인장강도에 비해 압축강도가 약 3배정도 컸다. 유한요소법으로 SC 전단벽의 조합하중에 대한 거동을 수치해석하여 설계기준과 비교한 결과, 이들 모두 설계강도를 상회하는 결과를 나타내었다. KEPIC SNG의 경우, 축하중강도의 0.1~0.2배 수준의 축하중에는 영향이 없었으나 해석결과는 축하중이 증가할수록 모멘트와 전단강도가 감소함을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.65-74
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• 2009

이형철근의 부식이 우려되는 경우, GFRP 보강근의 사용이 사용될 수 있다. 이 연구에서는 GFRP 보강근으로 보강된 총 36개 보 및 일방향 슬래브의 휨 실험을 수행하였다. 4종의 GFRP 보강근을 실험에 사용하였고, 보강근 직경은 13 mm이었다. 대부분의 실험체의 보강근은 중앙부에서 겹침이음되었다. 모든 보 및 슬래브는 4점재하 되었으므로, 이음부는 균일한 모멘트를 받도록 계획하였다. 실험변수는 이음길이, 피복두께 및 보강근 간격이었다. 보수적으로 부착강도를 평가하기 위하여 이음부에는 스터럽을 사용하지 않았다. 실험결과 보강근과 콘크리트 간 발생한 부착응력을 비선형 단면해석을 통하여 결정하였다. 2변수 선형 회귀분석을 사용하여 평균부착강도의 예측식을 유도하였다. 5% 분위수 개념을 사용하여 이음길이 설계식을 제안하였다. 이 연구의 결과로 이론적인 이음길이 설계식이 제안되었으며 결과를 ACI 440 정착설계식과 비교하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제34권4호
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• pp.511-524
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• 2020

In this research, a simple four-variable trigonometric integral shear deformation model is proposed for the static behavior of advanced functionally graded (AFG) ceramic-metal plates supported by a two-parameter elastic foundation and subjected to a nonlinear hygro-thermo-mechanical load. The elastic properties, including both the thermal expansion and moisture coefficients of the plate, are also supposed to be varied within thickness direction by following a power law distribution in terms of volume fractions of the components of the material. The interest of the current theory is seen in its kinematics that use only four independent unknowns, while first-order plate theory and other higher-order plate theories require at least five unknowns. The "in-plane displacement field" of the proposed theory utilizes cosine functions in terms of thickness coordinates to calculate out-of-plane shear deformations. The vertical displacement includes flexural and shear components. The elastic foundation is introduced in mathematical modeling as a two-parameter Winkler-Pasternak foundation. The virtual displacement principle is applied to obtain the basic equations and a Navier solution technique is used to determine an analytical solution. The numerical results predicted by the proposed formulation are compared with results already published in the literature to demonstrate the accuracy and efficiency of the proposed theory. The influences of "moisture concentration", temperature, stiffness of foundation, shear deformation, geometric ratios and volume fraction variation on the mechanical behavior of AFG plates are examined and discussed in detail.