본 연구에서는 강섬유와 FRP 시트에 의한 충격 저항성능 향상 효과를 평가하기 위하여 고속 충격하중을 받는 2방향 RC 슬래브에 대한 유한요소 해석을 수행하였다. 유한요소 해석 프로그램으로는 충격해석에 탁월하다고 알려진 LS-DYNA를 사용하였으며, 실험결과와의 비교를 위하여 핀란드 VTT 연구소에서 수행한 고속 충격 실험과 동일한 조건으로 해석을 수행하였다. $2100{\times}2100{\times}250$ mm의 RC 슬래브에 강 (steel)발사체를 통해 충격하중을 가하였으며 발사체의 무게는 47.5kg, 속도는 134.9m/s였다. 본 연구에서는 별도의 재료부재에 대한 충격실험을 통해 해석에 사용할 재료 모델을 검증하였다. 본 해석에서는 SFRC의 비선형적 연화 현상을 모사하기 위해 elastic-plastic hydro model을 적용하였으며, 보통콘크리트와 FRP의 재료모델을 모사하기 위해서 concrete damage model과 orthotropic elastic model을 각각 사용하였다. 해석 결과, 제안된 해석 기법은 충분한 신뢰성을 가지고 있으며, 보강 재료와 보강 기법의 유효성을 평가하는데 효과적으로 적용할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 강섬유와 FRP Sheets 보강방법은 고속충격하중에서 우수한 충격 저항 성능을 보여주는 것을 확인하였다.
This paper describes a reinforced concrete crack model, which utilizes a strain decomposition technique. The strain decomposition technique enables the explicit inclusion of physical behavior across the cracked concrete surface such as aggregate interlock and dowel action rather than intuitively defining the shear retention factor. The proposed concrete crack model is integrated into the commercial finite element software ABAQUS shell elements through a user-supplied material subroutine. The FE results have been compared to experimental results reported by other researchers. The proposed bridge FE model is capable of predicting the initial cracking load level, the ultimate load capacity, and the crack pattern with good accuracy.
In general, the vertical vibration problems for strength of members and serviceability of building structures are not considered in structural design process, but the prediction of the vertical vibration is very important and essential to structural design process. This study aims to investigate the characteristics of vertical vibration in terms of the transfer of horizontal directions on the rahmen building structures and the shear wall building structures. In order to examine the characteristics of vertical vibration, the modal test and the heel-drop excitation experiments were conducted several times on the two type building structures. The results from the experiments are analyzed and compared with the results. The results of this study suggest that the characteristics of vortical vibration transfer in horizontal way are effected from the fundamental frequency of the slabs and excitation forces and are effected the shear wall on the path of the vibration transfer.
This study is to develop a strengthening method for RC slab bridges and rigid-frame bridges with external prestressing. In this study, we design the slab specimen that have a strengthening of the DB-13 and set up the longitudinal tendons placed on both side of slab strengthens the whole bridge, and lateral tendons placed under the slab strengthens the middle of slab, and conveys the load at middle slab to both sides. Structural analysis for the tensile force for strengthening were analysed and we know that displacement and strain was improved from this test. This method has no upward roof work, so it is very convenient for installing. And no spaces under the slab are need, so it is good for shallow slabs which has less space inder the slab.
The structural designs of RC flat plates that have no flexural stiffness by boundary beams may be governed not by strength conditions but by serviceabilities. Specially, since over-loading and tensile cracking in early-aged slabs significantly increase the short- and long-term deflections of a flat plate system, a construction sequence and its impact on the slab deflections may be decisive factors in designs of flat plate systems. In this study, the procedure of simulating slab deflections with considering construction sequences, concrete cracking, and long-term effects is proposed. The proposed method is practically useful, as it can predict well the slab deflections at construction and service stages only with a few input data. The proposed method is verified by comparisons with measured results in a real-scale test.
CFRP plates has been established as an effective method for rehabilitation and strengthening of concrete structures. The CFRP reinforcements are bonded to beams and slabs using structural adhesives. Adhesive strength can be affected by environmental exposure. During freezing-and-thawing cycling, temperature-induced stresses in the adhesive layer, due to differential thermal expansion between the CFRP and the substrate concrete, may lead to bond damage and contribute to or cause premature CFRP composite separation. This paper presents the results of experimental program undertaken to investigate the effects of freeze-thaw cycling (from -18 to $4^{\circ}C$) on the behavior and failure characteristics of RC beams strengthened in shear with CFRP plate using acoustic emission (AE) technique.
According to ACI 224.3R-95 (ACI, 2013), construction joints (cold joint) in the column are to be provided at the top of floor slab for column continuing to the next floor and underside of floor slab and beam. A recent study reveals that providing cold joint of the mentioned location significantly reduced the seismic performance of the frame structures. Since, the construction joints in multi-story frame structures normally provided at the top of the floor slabs and at soffit of the beam in the column. This study investigated the effect of construction joint at various location in the column of beam-column joint such as at the top of floor slab, soffit level of the beam, half the depth of beam below the soffit of the beam and at a full depth of the beam below the soffit of the beam. The study revealed that there is an improvement in seismic capacity of the specimens as the location of cold joint is placed away from the soffit of the beam for lower story column.
FRP 보강근은 현장 가공이 용이하지 않고 만곡부에서 강도가 저하되는 등 전단보강근으로 사용하기에는 해결해야 할 문제점이 많다. 전단보강을 필요로 하지 않는 구조요소에 FRP 보강근을 휨보강근으로 사용하는 것은 별 어려움 없이 적용할 수 있다. 교량 바닥판이나 복개시설의 슬래브 등은 대부분 판상 구조로 전단보강이 없는 부재들이며, FRP 보강근을 휨보강근으로 사용하는 경우에는 RC구조에 비하여 전단강도가 높지 않은 특성이 있다. 그러나 이러한 형식의 구조물에 대한 신뢰성 있는 전단강도 산정 기준이 확립되지 않은 상태이다. 이 연구에서는 FRP RC의 전단거동을 관찰한 선행연구 결과와 함께 문헌 조사를 통하여 관련 자료 211개를 축적하고, 각국의 전단강도 산정 기준과 비교 검토하였다. 분석 결과 AIJ, ISE 기준이 가장 우수하였으며, ACI 440.1R-06의 기준은 보수적인 설계를 제공하지만 분산 정도는 ISE와 유사하여 항상 일관성 있는 예측 값을 주는 장점이 있었다. 합리적인 새로운 전단강도식을 개발하기 위하여 표본자료의 전단강도를 가장 잘 설명할 수 있는 회귀모형을 구축하였으며 기존 설계식과 비교 검토하였다. 구축된 회귀모형을 기반으로 정확도가 높고 분산도가 작은 새로운 전단강도식을 제안하였다.
본 연구에서는 경질형 폴리우레아로 보강된 RC 슬래브의 보강성능과 파괴거동을 파악하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 보강성능을 평가하기 위해 경질형 폴리우레아를 도포한 시험체와 기존의 보강재로 사용되는 탄소섬유시트와 유리섬유시트를 부착한 시험체, 무보강 시험체를 제작하여 실험을 수행하였으며, 구조물의 보강성능에 큰 영향을 미치는 부착성능 평가도 수행하였다. 휨 성능 평가결과로는 경질형 폴리우레아를 도포한 시험체는 무보강 시험체보다 높은 휨 성능을 보였지만 섬유시트를 부착한 시험체보다는 다소 낮은 휨 성능을 나타내었다. 하지만 경질형 폴리우레아를 도포한 시험체는 탄성범위를 넘어선 소성구간에서의 연성거동은 우수한 것으로 나타났다. 부착성능 결과에서는 모든 시험체의 부착성능이 표준부착 강도인 1.5 MPa 이상의 값으로 높게 나타났다. 또한, 경질형 폴리우레아를 도포한 시험체는 섬유시트의 보강방법에 사용되는 에폭시 레진을 사용하지 않아도 인장용 지그와 경질형 폴리우레아의 탈락이 일어나지 않고 콘크리트 모재와의 탈락이 발생한 것으로 나타나 경질형 폴리우레아를 콘크리트의 보강재로 사용 할 경우 부착성능의 저하로 인한 보강효과의 성능저하는 일어나지 않을 것으로 확인되었다.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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