• Computers and Concrete
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• 제5권2호
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• pp.135-154
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• 2008

This paper presents a nonlinear finite element analysis procedure for the seismic performance assessment of reinforced concrete bridge piers with unbonded reinforcing or prestressing bars. A computer program named RCAHEST (Reinforced Concrete Analysis in Higher Evaluation System Technology) is used to analyze reinforced concrete structures; this program was also used in our study. Tensile, compressive and shear models of cracked concrete and models of reinforcing and prestressing steel were used account for material nonlinearity of reinforced concrete. The smeared crack approach was incorporated. To represent the interaction between unbonded reinforcing or prestressing bar and concrete, an unbonded reinforcing or prestressing bar element based on the finite element method was developed in this study. The proposed numerical method for the seismic performance assessment of reinforced concrete bridge piers with unbonded reinforcing or prestressing bars is verified by comparison of its results with reliable experimental results.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.1-13
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• 2022

이 연구에서는 콘크리트 표면에서 측정된 반전지전위(half-cell potential, HCP)값을 활용하여 철근 부식 상태 및 부식속도의 정량적 평가 가능성을 논의하였다. 이 연구에서는 염수에 침지된 콘크리트 속 철근에 전류를 인가하여 다양한 부식상태의 철근 콘크리트 실험체(한 변의 길이가 200mm 인 정육면체)를 준비하였다. 부식촉진시험을 마치고, 염수 포화상태의 콘크리트 실험체 표면에서 HCP값을 측정하였고, 바로 이어서 동일한 조건의 실험체에서 전기화학적 임피던스 분광법을 활용하여 콘크리트 속 철근의 분극저항값을 측정하였다. 측정된 분극저항값을 Stern-Geary식에 대입하여 부식전류밀도(corrosion current density, i_corr)를 계산하였다. 실험결과를 바탕으로 염해에 따라 다양한 부식상태의 철근이 매입된 철근 콘크리트 실험체의 염수 포화상태에서 HCP와 i_corr의 상관관계를 도출하였다. 대체적으로 HCP와 i_corr은 로그선형관계를 보였으며, R2값이 0.87이상의 높은 적합도를 확인하여 통계적인 유의함을 확인하였다. 이러한 결과는 일정한 환경에 노출된 철근 콘크리트일 경우 자연전위값을 측정함으로서 철근의 부식상태 및 속도를 평가할 수 있음을 실험적으로 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.451-458
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• 2004

본 연구는 재래 철근과 Fiber Reinforced Polymer 보강재를 사용한 Hybrid Reinforcement System의 기본 개념과 적용성에 대해 기술하고 있다. 콘크리트 교량상관은 보로서 지지되고 상하 두층의 보강재로 인장보강되어 있다. HRS를 이용한 콘크리트 교량상판에서는 보 지지점 부근의 부모멘트에 대한 상부 인장력은 FRP 봉으로 저항하고 보 지지점 중앙부근의 하부인장력은 재래의 철근으로 저항한다. HRS를 이용한 콘크리트 교량상판은 FRP 봉은 비 부식성이고, 부식되기 쉬운 철근은 교량상판 위로부터 가급적 멀리하여 부식물질의 침투를 막을 수 있는 장점이 있다. HRS를 이용한 콘크리트 교량상판은 또한 극한상태에서 충분한 연성을 가지고 있다. 그 이유는 1) FRP봉은 철근보다 탄성계수가 낮고 파단시의 최대 변형률이 크며, 2) 충분한 FRP 보강량을 사용하면 극한변형률을 낮출 수 있으며, 3) 부모멘트 구간의 일부를 비부착시켜 극한 변형률을 낮출 수 있다. 실험 연구 결과 보통의 FRP보강비의 범위에서는 FRP 및 HRS 콘크리트 슬래브는 FRP봉의 파단이 아니라 콘크리트의 압축에 의해 파피됨을 보여주고 있다. 그러므로 HRS를 이용한 연속 콘크리트 교량상관에서는 정모멘트부의 하부철근이 먼저 항복하여 소성힌지를 형성하고 나중에 부보멘트나 정모멘트부의 콘크리트가 압축파괴되어 FRP 콘크리트 슬래브에 비하여 상당한 소성에너지를 소모한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.139-148
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• 2015

본 논문은 강섬유 대신 철근집합체를 사용하여 초고강도 섬유보강 콘크리트 부재의 최대하중 이후 연성거동을 유도하는 것을 목적으로 한다. 강섬유와 철근집합체의 조합을 가진 직사각형 콘크리트 보에 대한 휨거동 실험을 수행하였다. 강섬유의 혼입률은 0%, 0.7%, 1%, 1.5%, 2%이고, 연성거동을 유도하기 위한 종방향 철근 집합체의 철근비는 0.0036, 0.016, 0.028 그리고 0.036이다. 이러한 실험 요소의 조합으로 15개의 초고강도 콘크리트보가 제작되었다. 강섬유 뿐만 아니라 종방향의 철근 집합체도 초고강도 콘크리트보의 연성거동을 유도하는데 효과를 가지고 있다. 강섬유 혼입률 0.7%와 철근비 0.028인 철근집합체를 사용할 경우 가장 경제적인 조합임을 볼 수 있다. 하중과 처짐관계, 콘크리트 응력의 변화 및 균열양상 등이 좁은 간격을 가진 작은 직경의 종방향 철근 집합체의 유용성을 나타내고 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권4호
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• pp.75-82
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• 2021

이 연구의 목적은 강관과 강봉을 이용하여 프리스트레스력의 도입이 가능하도록 개발된 프리스트레싱(prestressing reinforcing units using steel bar and pipe, 이하 SP) 보강재의 응력손실을 확인하는데에 있다. 주요변수는 SP 보강재의 종류, 프리스트레스력의 크기 및 도입방법이다. 실험결과 SP 보강재의 응력손실은 프리스트레스력이 직접 도입하는 초기단계에서 가장 크게 있었는데, 그 크기는 압축도입형 보다 인장도입형에서 더 크게 있었다. SP 보강재의 응력손실은 프리스트레스력이 항복강도의 80%로 도입된 P800 강종인 압축도입형 실험체에서 1.6%로 가장 낮았다. 한편 시간경과에 따른 SP 보강재의 릴랙세이션은 압축도입형의 경우 SP 보강재의 종류, 프리스트레스력의 크기에 관계없이 0.4~1.9%로 평가되었는데, 이는 설계기준들에서 제시하고 있는 릴랙세이션 2.5% 이하를 만족하는 수준이었다. 결과적으로 프리스트레스력 도입 즉시 발생하는 응력손실을 감안할 때에 개발된 SP 보강재의 재질과 프리스트레스력 도입방식 및 크기는 각각 P800, 압축도입형 및 항복강도의 80%로 추천된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2004년도 춘계 학술발표회 제16권1호
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• pp.120-123
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• 2004

The lap splice lengths of deformed steel reinforcing bars and GFRP bars were experimentally compared using beam specimens. The purpose was to evaluate the length required of the GFRP bar to develop strength at least equivalent to the conventional steel reinforcing bar. The main test variable was the lap splice length: 10, 20, 30 $d_b$ for the deformed steel bars and 20, 30, 40 $d_b$ for the GFRP bars. Two different types of GFRP bars were tested: (1) one with spiral-type deformation and (2) plain round bars. Elastic modulus was about 1/5 of the steel bars while the tensile strength was about 690 MPa for the GFRP bars. Nominal diameter of the GFRP bars and steel bars was 12.7 and 13 mm, respectively. Normal strength concrete (28-day $f_{cu}$ = 30 MPa) was used. For the conventional steel bars (SD400 grade), strength over 400 MPa in tension was developed using the lap splice length of 20 and 30 $f_{cu}$. Only $87\%$ of the nominal yield strength was reached with the lap splice length of 10 $d_b$. For the spiral-type deformed GFRP bars with $40-d_b$ lap splice length, 440 MPa in tension was determined. The maximum tensile strength developed of the GFRP bars with smaller lap splice lengths decreased. The plain GFRP bar was not effective in developing the tensile strength even with $40-d_b$ lap splice length. Development of the cracks on beam surface was clearly visible for the beams reinforced with the GFRP bars. Mid-span deflections, however, were significantly smaller than the comparable beams with conventional steel bars indicating potential ductility problem.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.199-207
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• 2018

이형철근과 FRP 보강근의 복합 이중근을 갖는 FRC 보의 휨성능을 평가하기 위하여 실험이 수행되었다. 인장근의 종류(CFRP 보강근, GFRP 보강근, 철근)과 PVA 섬유 혼입률(0.5%, 0%)을 주요변수로 한 7개의 실험체를 제작하였다. 유한요소해석을 통하여 FRC 보의 균열 및 휨거동을 예측하기 위한 해석적 방법이 제안되고 분석되었다. 복합 이중근을 가지는 실험체들에서 철근으로 이중근을 가지는 실험체가 철근과 FRP 보강근을 이단으로 배치한 실험체들에 비하여 26~34% 균열하중이 큰 것으로 나타났다. 최대 휨강도에서는 복합 이중근을 가지는 실험체들 중 CFRP 보강근을 최외측으로 한 실험체가 가장 큰 내력을 나타내었다. 해석과 실험을 통한 휨강도를 비교한 결과, 강도비는 평균 1.2, 표준편차 0.085, 최대 오차율은 22% 등으로 나타났다. 이러한 결과에서 본 연구의 유한요소해석방법이 복합 이중근을 가지는 보의 실제 거동을 효과적으로 표현할 수 있음을 알 수 있다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제37권1호
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• pp.111-129
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• 2011

This paper presents a nonlinear analysis of reinforced concrete column with lap splice confined by FRP wrapping in the critical hinging zone. The steel stress-slip model derived from the tri-uniform bond stress model presented in the companion paper is included in the nonlinear frame analysis to simulate the response of reinforced concrete columns subjected to cyclic displacement reversals. The nonlinear modeling is based on a fiber discretization of an RC column section. Each fiber is modeled as either nonlinear concrete or steel spring, whose load-deformation characteristics are calculated from the section of fiber and material properties. The steel spring that models the reinforcing bars consists of three sub-springs, i.e., steel bar sub-spring, lap splice spring, and anchorage bond-slip spring connected in series from top to bottom. By combining the steel stress versus slip of the lap splice, the stress-deformation of steel bar and the steel stress-slip of bars anchored into the footing, the nonlinear steel spring model is derived. The analytical responses are found to be close to experimental ones. The analysis without lap splice springs included may result in an erroneous overestimation in the strength and ductility of columns.

• Computers and Concrete
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• 제14권6호
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• pp.711-725
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• 2014

The purpose of this study is to evaluate the behavior and the strength of SRG (Steel Reinforced Grout) externally strengthened Reinforced Concrete (RC) beams by using a nonlinear numerical analysis. The numerical simulation was carried out by using a three-dimensional (3D) finite element model. An interface element with a suitable damage model was used to model the connection between concrete surface and SRG reinforcing layer. The reliability of the finite element 3D-model was checked using experimental data obtained on a set of three RC beams. The parameters taken into consideration were the external configuration, with or without U-end anchorages, the concrete strength, the amount of internal tensile steel reinforcement. Conclusions were made concerning the strength and the ductility of the strengthened beams by varying the parameters and on the effectiveness of the SRG reinforcing system applied with two types of external strengthening configuration.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2004년도 춘계 학술발표회 제16권1호
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• pp.64-67
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• 2004

In recent years, the use of FRP composites to repair and strengthen existing reinforced concrete (RC) structures has been widely used. When the columns of existing RC structures are wrapped with FRP composites, the core concrete of such columns is confined not only by the FRP composites but also by the existing steel reinforcing ties (or spirals). Therefore, it is necessary to understand correctly the compressive response of concrete confined with both steel spirals and FRP composites in order to predict the behavior of such RC columns. This paper proposes a model to predict the compressive stress-strain curves of concrete confined with FRP and steel reinforcing ties.