• 제목/요약/키워드: out-of-plane flexural failure

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강판콘크리트 구조 이질접합부의 면외 휨/면내 전단하중 특성에 관한 실험연구 (An Experimental Study on Flexural/Shear Load Properties of SC(Steel Plate Concrete) Structure with Reinforced Concrete Joint)

  • 이경진;황경민;함경원;김우범
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제24권2호
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    • pp.137-147
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    • 2012
  • 본 연구는 L형, I형 실험체에 강판 콘크리트 구조와 철근콘크리트 구조를 적용하여 이질접합부를 만들고, 실험체에 반복하중을 파괴 시 까지 가력하여 면외 휨 내력 및 면내 전단 내력을 평가하고 구조특성을 검토하기 위해서 실험연구를 수행하였다.본 연구에서 면외 휨 성능실험은 접합부에서 정착부 수직철근이 인발되면서 파괴되었고, 면내 전단성능실험은 기초부에서의 휨 균열이 발생하여 파괴되었으며, 이론식과의 비교결과 최대 내력이 실험값/이론값의 결과가 면외 휨성능실험은 96%, 면내 전단성능실험은 82%의 값을 나타내었다.

철근 콘크리트와 강판 콘크리트 간 이질접합부로 구성된 구조물의 휨 및 전단거동 특성 연구 (A Study on Flexural and Shear Behavior of the Structure with Steel Plate Concrete to Reinforced Concrete Member's Connection)

  • 황경민;이경진;이종보;원덕희
    • 대한토목학회논문집
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    • 제32권5A호
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    • pp.267-275
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    • 2012
  • 본 연구에서는 철근 콘크리트 벽과 강판 콘크리트 벽이 이질접합 형태로 만나는 구조물의 휨 및 전단거동 특성을 검토하기 위하여 L형과 I형 타입의 실험체를 제작하고 구조실험을 수행하였다. 실험 시, 지진하중 등에 대한 실험체의 동적특성을 확인하기 위하여 Push 및 Pull을 반복하는 싸이클 하중을 구현하고자 하였다. L형 실험체에 대한 면외 휨 실험결과, 실험체의 공칭강도를 초과하는 휨 성능을 발휘하였으며, 이에 따라 설계에 적용된 수직철근의 미겹침 이음길이의 타당성을 확인할 수 있었다. 한편, 강판 콘크리트 벽 내에 수평철근의 배근 유무를 변수로 구성한 두 개의 I형 실험체에 대한 면내 전단 실험결과, 수평철근의 배근 유무에 상관없이 공칭강도를 초과하는 전단 성능을 보였다.

철근 콘크리트 벽과 강판 콘크리트 벽이 수직으로 만나는 이질접합 구조물의 면외 휨 거동 특성 연구 (A Study on Out-of-Plane Flexural Behavior of the Structure with a Vertical Plane Connection between a Reinforced Concrete Wall and a Steel Plate Concrete Wall)

  • 황경민;이경진;함경원;김원기
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제25권1호
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    • pp.93-102
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    • 2013
  • 본 연구에서는 철근콘크리트 벽과 강판 콘크리트 벽이 서로 수직면의 이질접합 형태로 만나는 벽의 면외 휨 거동 특성을 검토하기 위하여, L형 실험체를 제작하고 휨 실험을 수행하였다. 실험 시, 실험체의 동적특성을 확인하기 위하여 Push 및 Pull 하중을 반복하는 싸이클 하중을 구현하고자 하였다. Push 하중에 의한 실험 결과, 실험체의 공칭강도를 초과하는 휨 성능을 발휘하였으며, 이에 따라 설계에 적용된 수직철근의 미겹침 이음길이의 타당성을 확인할 수 있었다. 한편, Pull 하중 가력 시에는 수직철근이 최대 내력을 발휘하기 전에 접합부 콘크리트에서 전단 파괴 거동이 나타나, 이에 대한 보강이 필요함을 확인하였다.

Progressive failure of symmetric laminates under in-plane shear : I-positive shear

  • Singh, S.B.;Kumar, Ashwini;Iyengar, N.G.R.
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제6권2호
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    • pp.143-159
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    • 1998
  • The objective of this present work is to estimate the failure loads, associated maximum transverse displacements, locations and the modes of failure, including the onset of delamination, of thin, square symmetric laminates under the action in-plane positive (+ve) shear load. Two progressive failure analyses, one using the Hashin criterion and the other using a Tensor polynomial criterion, are used in conjunction with finite element method. First order shear deformation theory along with geometric non-linearity in the von Karman sense have been employed. Variation of failure loads and failure characteristics with five type of lay-ups and three types of boundary conditions has been investigated in detail. It is observed that the maximum difference between failure loads predieted by various criteria depends strongly on the laminate lay-up and the flexural boundary restraint. Laminates with clamped edges are found to be more susceptible to failure due to transverse shear (ensuing from the out of plane bending) and delamination, while those with simply supported edges undergo total collapse at a load slightly higher than the fiber failure load. The investigation on negative (-ve) in-plane shear load is in progress and will be communicated as part-II of the present work.

Crack constitutive model for the prediction of punching failure modes of fiber reinforced concrete laminar structures

  • Ventura-Gouveia, A.;Barros, Joaquim A.O.;Azevedo, Alvaro F.M.
    • Computers and Concrete
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    • 제8권6호
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    • pp.735-755
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    • 2011
  • The capability of a multi-directional fixed smeared crack constitutive model to simulate the flexural/punching failure modes of fiber reinforced concrete (FRC) laminar structures is discussed. The constitutive model is implemented in a computer program based on the finite element method, where the FRC laminar structures were simulated according to the Reissner-Mindlin shell theory. The shell is discretized into layers for the simulation of the membrane, bending and out-of-plane shear nonlinear behavior. A stress-strain softening diagram is proposed to reproduce, after crack initiation, the evolution of the normal crack component. The in-plane shear crack component is obtained using the concept of shear retention factor, defined by a crack-strain dependent law. To capture the punching failure mode, a softening diagram is proposed to simulate the decrease of the out-of-plane shear stress components with the increase of the corresponding shear strain components, after crack initiation. With this relatively simple approach, accurate predictions of the behavior of FRC structures failing in bending and in shear can be obtained. To assess the predictive performance of the model, a punching experimental test of a module of a façade panel fabricated with steel fiber reinforced self-compacting concrete is numerically simulated. The influence of some parameters defining the softening diagrams is discussed.

Experimental investigation of multi-layered laminated glass beams under in-plane bending

  • Huang, Xiaokun;Liu, Qiang;Liu, Gang;Zhou, Zhen;Li, Gang
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제60권5호
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    • pp.781-794
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    • 2016
  • Due to its relatively good safety performance and aesthetic benefits, laminated glass (LG) is increasingly being used as load-carrying members in modern buildings. This paper presents an experimental study into one applicational scenario of structural LG subjected to in-plane bending. The aim of the study is to reveal the in-plane behaviors of the LG beams made up of multi-layered glass sheets. The LG specimens respectively consisted of two, three and four plies of glass, bonded together by two prominent adhesives. A total of 26 tests were carried out. From these tests, the structural behaviors in terms of flexural stiffness, load resistance and post-breakage strength were studied in detail, whilst considering the influence of interlayer type, cross-sectional interlayer percentage and presence of shear forces. Based on the test results, analytical suggestions were made, failure modes were identified, corresponding failure mechanisms were discussed, and a rational engineering model was proposed to predict the post-breakage strength of the LG beams. The results obtained are expected to provide useful information for academic and engineering professionals in the analysis and design of LG beams bending in-plane.

Experimental Study on Low Cyclic Loading Tests of Steel Plate Shear Walls with Multilayer Slits

  • Lu, Jinyu;Yu, Shunji;Qiao, Xudong;Li, Na
    • 국제강구조저널
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    • 제18권4호
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    • pp.1210-1218
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    • 2018
  • A new type of earthquake-resisting element that consists of a steel plate shear wall with slits is introduced. The infill steel plate is divided into a series of vertical flexural links with vertical links. The steel plate shear walls absorb energy by means of in-plane bending deformation of the flexural links and the energy dissipation capacity of the plastic hinges formed at both ends of the flexural links when under lateral loads. In this paper, finite element analysis and experimental studies at low cyclic loadings were conducted on specimens with steel plate shear walls with multilayer slits. The effects caused by varied slit pattern in terms of slit design parameters on lateral stiffness, ultimate bearing capacity and hysteretic behavior of the shear walls were analyzed. Results showed that the failure mode of steel plate shear walls with a single-layer slit was more likely to be out-of-plane buckling of the flexural links. As a result, the lateral stiffness and the ultimate bearing capacity were relatively lower when the precondition of the total height of the vertical slits remained the same. Differently, the failure mode of steel plate shear walls with multilayer slits was prone to global buckling of the infill steel plates; more obvious tensile fields provided evidence to the fact of higher lateral stiffness and excellent ultimate bearing capacity. It was also concluded that multilayer specimens exhibited better energy dissipation capacity compared with single-layer plate shear walls.

각형강관 기둥을 가진 철골모멘트 접합부의 변형능력 (Deformation Capacity of Steel Moment Connections with RHS Column)

  • 김영주;오상훈;유홍식
    • 한국지진공학회:학술대회논문집
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    • 한국지진공학회 2006년도 학술발표회 논문집
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    • pp.249-258
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    • 2006
  • In this paper, deformation capacity of steel moment connections with RHS column was investigated. Initially, non-linear finite element analysis of five bate steel beam models was conducted. The models were designed to have different detail at their beam-to-column connection, so that the flexural moment capacity was different respectively. Analysis results showed 4hat the moment transfer efficiency of the analytical model with RHS-column was poor when comparing to model with WF(Wide flnage)-column due to out-of-plane deformation of the RHS-column flange. The presence of scallop and thin plate of RHS column was also a reason of the decrease of moment transfer efficiency, which would result in a potential fracture of tile steel beam-to-column connections. Further test on beam-to-column connections with RHS column revealed that the moment transfer efficiency of a beam web decreased due to the out-of-plane deformation of column flange, which led to premature failure of the connection.

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철근 콘크리트 구조와 강판 콘크리트 구조(Steel Plate Concrete) 이질접합부를 가진 보의 휨 하중 특성에 관한 실험연구 (An Experimental Study on Flexural Properties of SC(Steel Plate Concrete) Beam Structure with Reinforced Concrete Joint)

  • 이경진;함경원;박동수;김우범
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제22권5호
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    • pp.455-463
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    • 2010
  • 본 연구는 철근콘크리트 구조와 강판 콘크리트 구조가 혼합되어 이질접합부가 있는 보형 구조물의 역학적 특성을 평가하기 위하여 수행하였다. 강판콘크리트 구조는 현재 국내와 일본, 미국 등에서 연구가 진행되고 있고, 대규모 산업설비에서 철근콘크리트 구조의 대안으로 실험연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 대규모 철근콘크리트 구조물에 강판 콘크리트 구조를 적용할 경우를 가정하여 보 형태의 구조물에 강판 콘크리트 구조와 철근 콘크리트 구조를 적용하여 이질접합부를 만들고, 면외하중을 파괴 시까지 가력하여 이질접합부를 가진 보형실험체의 휨 내력 및 구조특성을 평가하기 위하여 실험연구를 수행하였다.

강판 콘크리트 구조 접합부의 설계방식에 따른 검증실험 연구 (A Study on Verification Tests according to Connection Design Methods of Steel Plate Concrete Structures)

  • 황경민;이경진;양현정;김원기
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제26권1호
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    • pp.1-10
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    • 2014
  • 본 연구에서는 원전 구조물 내 철근 콘크리트 구조와 강판 콘크리트 구조가 이질접합된 경우를 모사하기 위하여, 상하부 표면강판 간에 타이바를, 상하부 리브재 간에 타이형강을 구성한 보형 실험체를 제작하여 실험체의 면외 휨 거동특성을 확인하고자 하였다. 실험결과, 실험체의 연성거동을 검증하였으며, 타이바와 타이형강이 콘크리트 및 강판의 분리를 방지함으로써 접합부의 취성파괴를 막아주고 있음을 확인하였다. 또한, #14 주철근으로 구성한 강판 콘크리트 구조 접합부에 대하여 두 가지 형태의 기계적 정착이음 방식에 따른 인장실험을 수행함으로써 본 방식의 설계 적정성을 평가하였다. 실험결과, 두 실험체 모두 주철근이 항복에 도달할 때까지 철근의 정착 및 연결 기능을 탄성한도 내에서 건전히 수행하고 있음을 확인하였다.