• Steel and Composite Structures
• /
• 제24권3호
• /
• pp.323-337
• /
• 2017

This paper presents the results of a comprehensive experimental investigation on the compressive behaviour of steel tube-confined concrete (STCC) stub columns with active and passive confinement. To create active confinement in STCC columns, an innovative technique is used in which steel tube is laterally pre-tensioned while the concrete core is simultaneously pre-compressed by applying pressure on fresh concrete. A total of 135 STCC specimens with active and passive confinement are tested under axial compression load and their compressive strength, ultimate strain capacity, axial and lateral stress-strain curves and failure mode are evaluated. The test variables include concrete compressive strength, outer diameter to wall thickness ratio of steel tube and prestressing level. It is shown that applying active confinement on STCC specimens can considerably improve their mechanical properties. However, applying higher prestressing levels and keeping the applied pressure for a long time do not considerably affect the mechanical properties of actively confined specimens. Based on the results of this study, new empirical equations are proposed to estimate the axial strength and ultimate strain capacity of STCC stub columns with active and passive confinement.

• Advances in concrete construction
• /
• 제1권2호
• /
• pp.163-185
• /
• 2013

The use of post-compressed plates (PCP) to strengthen preloaded reinforced concrete (RC) columns is an innovative approach for alleviating the effects of stress-lagging between the original column and the additional steel plates. Experimental and theoretical studies on PCP-strengthened RC columns have been presented in our companion papers. The results have demonstrated the effectiveness of this technique for improving the strength, deformability and ductility of preloaded RC columns when subjected to axial or eccentric compression loading. An original and comprehensive design procedure is presented in this paper to aid engineers in designing this new type of PCP-strengthened RC column and to ensure proper strengthening details for desirable performance. The proposed design procedure consists of five parts: (1) the estimation of the ultimate load capacity of the strengthened column, (2) the design of the initial pre-camber displacement of the steel plate, (3) the design of the vertical spacing of the bolts, (4) the design of the bearing ends of the steel plates, and (5) the calculation of the tightening force of the bolts. A worked example of the design of a PCP-strengthened RC column is shown to demonstrate the application of the proposed design procedure.

• Advances in concrete construction
• /
• 제5권5호
• /
• pp.539-561
• /
• 2017

In this study, the effects of initial damage of concrete columns on the post-repair performance of reinforced concrete (RC) columns strengthened with carbon-fiber-reinforced polymer (CFRP) composite are investigated experimentally. Four kinds of compression-damaged RC cylinders were reinforced using external CFRP composite wraps, and the stress-strain behavior of the composite/concrete system was investigated. These concrete cylinders were compressed to four pre-damaged states including low -level, medium -level, high -level and total damage states. The percentages of the stress levels of pre-damage were, respectively, 40, 60, 80, and 100% of that of the control RC cylinder. These damaged concrete cylinders simulate bridge piers or building columns subjected to different magnitudes of stress, or at various stages in long-term behavior. Experimental data, as well as a stress-strain model proposed for the behavior of damaged and undamaged concrete strengthened by external CFRP composite sheets are presented. The experimental data shows that external confinement of concrete by CFRP composite wrap significantly improves both compressive strength and ductility of concrete, though the improvement is inversely proportional to the initial degree of damage to the concrete. The failure modes of the composite/damaged concrete systems were examined to evaluate the benefit of this reinforcing methodology. Results predicted by the model showed very good agreement with those of the current experimental program.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제65권4호
• /
• pp.477-490
• /
• 2018

Reinforced concrete (RC) columns, as the primary load-bearing structural components in buildings, may need to be strengthened due to material deteriorations, changes in usage, new building codes or new design requirements. The use of post compressed plates (PCP) to strengthen existing RC columns has been proven experimentally and practically to be effective in solving stress-lagging effects between the original column and the new strengthening jacket caused by the pre-existing loads. This paper presents a comprehensive summary and review of PCP strengthening techniques to strengthen preloaded RC columns. The failure mode, deformability, and ductility of the strengthened RC columns are reviewed.

• Architectural research
• /
• 제26권1호
• /
• pp.13-20
• /
• 2024

This study is a research investigation into the properties of bubbles that affect the characteristics of foamed concrete during its production. The study examined the properties of bubbles based on the manufacturing conditions. To investigate these properties, the selected experimental factors included bead size, the length/diameter ratio of the bubble-generating tube, and compressed air. The experimental design used a design of experiments, and the test results were analyzed using analysis of variance. The foaming agent used to generate bubbles was AES (Alcohol Ethoxy Sulfate), and the method employed for bubble manufacture was the pre-foaming method. In the test results, a significant factor affecting the foaming rate of bubbles was the bead size; the highest foaming rate was observed when using 2mm beads. Bead size also primarily influenced the volume change of the aqueous solution, while other factors did not affect the foaming rate and volume change. None of the factors affected the change in bubble size, but compressed air was considered the main factor affecting bubble size and its change. The foaming rate and volume change of the aqueous solution showed a high correlation with each other. Spherical bubbles in the early stage eventually transformed into angular bubbles. Moreover, over time, it was observed that the bubble size increased.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제14권4호
• /
• pp.521-529
• /
• 2002

콘크리트의 크리프와 건조수축에 의한 장기변형의 일부가 구속되는 합성단면에 대해 콘크리트에 발생되는 잔류응력과 이로 인한 콘크리트 단면에 선압축력의 손실을 계산하기 위해 콘크리트 장기변형의 구속계수가 유도되었으며, 선압축력의 손실률을 계산하기 위한 식을 제안하였다. 제안된 구속계수는 재령수정 유효탄성계수가 적용된 환산단면특성으로부터 계산되며, 복잡한 형태의 합성단면에 대해서도 쉽게 적용될 수 있다. 기존 설계기준에서 콘크리트의 장기변형과 관련된 조항을 검토하기 위해서 도로설계편람의 일반 합성단면에 대해 이 구속계수와 선압축력의 손실 계산식이 적용되었다. 부정정력과 신축이음량의 계산에 적용되는 건조수축변형률 $150 ~ 200$\times$10^{-6}$ 은 장기변형의 구속정도가 적은 경우에 과소 계산될 수 있으며, 잔류응력의 계산에 는 적용되는 $180$\times$10^{-6}$ 은 비정상적으로 작은 값이다. 이 논문에서 적용된 PSC 합성단면에 대한 도로교 설계기준의 손실률 16.3%는 ACI 209에 대해서는 안전측으로 계산되었으나 Eurocode 2에 대해서는 안전을 보장할 수 없었다. 강합성 단면의 콘크리트 바닥판에 일반 보강철근의 긴장에 의해 선압축력이 도입되면 철근비의 증가로 긴장에 의한 경우보다 상당히 큰 손실이 발생되었으며, 강재거더의 구속에 의해 긴장된 보강재 선인장력의 손실은 감소한 반면에, 콘크리트 선압축력의 손실은 증가하였다.

• 한국건설관리학회논문집
• /
• 제4권4호
• /
• pp.173-181
• /
• 2003

기성 콘크리트 파일(PHC파일)은 대규모 건축공사 및 토목공사에서 주로 사용되며, 최근 건축물이 중량화, 대형화, 고층화됨에 따라 그 수요가 지속적인 증가 추세에 있다. 이와 같은 PHC파일은 건물 구조체의 기초와 연결되어 지지력을 확보하기 위해 두부정리 작업이 반드시 요구된다. 두부정리 작업은 800$\cal{kg}f/cm^2$이상으로 압축된 기성 콘크리트 파일의 두부를 파쇄하고 약 30-40cm 정도의 강선을 남겨놓아 구조체의 기초와 정착시킬 수 있도록 하는 작업이다. 국내 재래식 두부정리 작업은 노동 집약적이면 노무자간의 숙련도 차이에 의해 품질 및 작업 생산성이 크게 영향을 받고 있다. 또한, 백호에 연결된 크러셔에 의한 무리한 작업으로 인해 PHC파일 그라인딩면에 다량의 균열이 발생됨으로써 구조체의 지지력 확보에 문제점이 있는 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구에서는 재래식 두부정리 작업의 문제점을 해결하고 두부정리 작업을 자동으로 수행학 수 있는 자동화 장비를 개발하고자 기존 문헌 고찰 및 국내외 치신기술 동향, 현장조사를 바탕으로 개념디자인을 제시하고 두부정리 자동화 장비의 파일롯타입을 제작$\cdot$실험함으로써 제안된 개념 디자인의 기술적 타당성 제시 및 자동화 장비 개발을 위해 요구되는 설계파라미터를 도출하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제14권2호
• /
• pp.67-74
• /
• 2010

철근콘크리트 지붕 슬래브에 작용하는 온도변화는 여름에는 부재를 팽창시키고 겨울에는 수축시키기 때문에 콘크리트의 응력변화를 야기시키며 이와 같은 거동은 년단위로 반복되어 사용성과 극한상태 모두에 대해서 부재의 구조성능에 영향을 미친다. 본 논문에서는 최근 20년 동안 한국의 기상변화를 분석하여 온도변화의 패턴을 계산하였으며 또한 이와 같이 장기적으로 반복되는 온도변화에 대한 영향을 실험적으로 연구하였다. 6개의 동일한 형태를 가진 철근콘크리트 슬래브를 제작하고 가력주기와 손상유무를 주 변수로 실험을 실시하였다. 실험으로부터, 1년, 10년 20년 동안의 가력기간 변화에 따른 슬래브의 강성변화에서, 여름의 경우에는 10년에서 1년 일 때의 강성과 비교하여 약 30% 정도 감소되고 겨울의 경우에는 30년 이후부터 약 31%(1년과 비교) 저하되는 것으로 나타났다. 또한 이들 손상된 RC슬래브에 대한 파괴실험을 통하여 슬래브 부재의 보유성능을 평가한 결과, 외기에 노출된 기간의 변화에 따른 슬래브 부재의 초기강성 및 최대내력의 변화는 크지 않은 것으로 나타났다. 단, 20년 이상의 반복온도하중을 받은 경우에는 항복내력이 낮아지는 경향을 보이는 것으로 나타났다.