• Geomechanics and Engineering
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• 제14권2호
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• pp.195-202
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• 2018

Many laboratory experiments on crack propagation under uniaxial loading and biaxial loading have been conducted in the past using transparent materials such as resin, polymethyl methacrylate (PMMA), etc. However, propagation behaviors of three-dimensional (3D) cracks in rock or rock-like materials under tri-axial loading are often considerably different. In this study, a series of true tri-axial loading tests on the rock-like material with two semi-ellipse pre-existing cracks were performed in laboratory to investigate the acoustic emission (AE) characteristics and propagation characteristics of 3D crack groups influenced by intermediate principal stress. Compared with previous experiments under uniaxial loading and biaxial loading, the tests under true tri-axial loading showed that shear cracks, anti-wing cracks and secondary cracks were the main failure mechanisms, and the initiation and propagation of tensile cracks were limited. Shear cracks propagated in the direction parallel to pre-existing crack plane. With the increase of intermediate principal stress, the critical stress of crack initiation increased gradually, and secondary shear cracks may no longer coalesce in the rock bridge. Crack aperture decreased with the increase of intermediate principal stress, and the failure is dominated by shear fracturing. There are two stages of fracture development: stable propagation stage and unstable failure stage. The AE events occurred in a zone parallel to pre-existing crack plane, and the AE zone increased gradually with the increase of intermediate principal stress, eventually forming obvious shear rupture planes. This shows that shear cracks initiated and propagated in the pre-existing crack direction, forming a shear rupture plane inside the specimens. The paths of fracturing inside the specimens were observed using the Computerized Tomography (CT) scanning and reconstruction.

• Advances in concrete construction
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• 제9권4호
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• pp.413-421
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• 2020

For steel-concrete girders made composite using shear studs, initial damage on studs induced by weld defect, unexpected overloading, fatigue and others might degrade the service performance and even threaten the structural safety. This paper conducted a numerical study to investigate the static behavior of damaged stud shear connectors that were embedded in ultra high performance concrete (UHPC). Parameters included damage degree and damage location. The material nonlinear behavior was characterized by multi-linear stress-strain relationship and damage plasticity model. The results indicated that the shear strength was not sensitive to the damage degree when the damage occurred at 2/3d (d is the stud diameter) from the stud root. An increased stud area would be engaged in resisting shear force as the distance of damage location from stud root increased and the failure section becomes inclined, resulting in a less reduction in the shear strength and shear stiffness. The reduction factor was proposed to consider the degradation of the shear strength of the damaged stud. The reduction factor can be calculated using two approaches: a linear relationship and a square relationship with the damage degree corresponding to the shear strength dominated by the section area and the nominal diameter of the damaged stud. It was found that the proposed method is preferred to predict the shear strength of a stud with initial damage.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.147-157
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• 2018

철근콘크리트 교량에 대한 대부분의 내진설계기준들은 전체 교량 시스템의 붕괴를 방지하기 위한 성능보장설계를 암시적 또는 명시적으로 적용하고 있다. 이러한 개념 및 규정들을 명시하는 이유는 교량 전체 시스템에 설계지진하중이 작용하는 동안 철근콘크리트 교각들이 완전한 소성회전성능을 발휘할 때까지 구조적인 다른 구성요소들의 취성적인 파괴를 방지하기 위함이다. 이를 위해 철근콘크리트 교량에 대한 내진설계기준들에서는 취성적인 전단파괴를 피하도록 규정하고 있다. 성능보장의 중요한 요소 중의 하나가 교각의 연성거동을 보장하기 위한 전단강도가 충분히 확보되어야 하고 신뢰할 수 있어야 한다. 실험체 8개에 대하여 실험을 수행하였으며 모든 실험체에서 변위비 1.5%에서 다수의 휨-전단 균열이 발생되었고 최종단계까지 균열폭이 증가되었고 균열이 진전되었다. 휨-전단 균열의 각도는 부재 축과 $42^{\circ}{\sim}48^{\circ}$의 범위로 계측되었다. 본 연구에서는 실험에서 계측된 횡방향철근이 부담하는 전단강도에 대한 분석을 중심으로 하였다. 횡방향철근이 부담하는 전단강도, 축력 작용에 의한 전단강도, 콘크리트에 의한 전단강도 등 3요소에 대해 분석하였고 비교하였다. 실험체들의 콘크리트 응력은 도로 교설계기준의 응력한계를 초과하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.63-70
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• 2009

파괴모드는 저항력과 비탄성 변형 능력의 저하를 일으키는 균열이나 파단으로 귀결된다. 특수중심가새골조의 잠재적 파괴모드는 가새의 균열이나 파단, 가새나 거싯 플레이트의 순단면 파단, 거싯 플레이트용접의 균열, 볼트의 전단균열, 블록전단파단, 그리고 거싯 플레이트의 좌굴 등을 포함하고 있다. HSS 튜브가새는 특수중심가새골조에 자주 사용되고, 가새의 순단면 파단은 거싯 플레이트가 가새로 삽입되는 홈의 끝부분에 가새의 순단면을 통해 발생한다. 이 파괴모드는 인장파괴모드로 분류되고 급격한 강도저하와 취성적인 거동을 보인다. AISC 디자인 규준에선 순단면 보강을 요구하고 있다 (AISC 2001). 이 논문에서, 순단면 보강의 필요성에 대해 논의한다. 먼저, 미국 버클리대학교에서 수행됐던 순단면 파단실험을 유한요소모델을 이용한 이 실험의 모델링을 통해 소개한다. 실제 골조에서의 순단면 파단의 가능성을 조사하기 위해, 홈이 있는 중심가새골조를 유한요소법을 이용 모델링 하고, 인장지배의 근거리지진 이력을 적용시킨다. 이는 이력이 순단면 파단의 가장 중요한 인자라는 이전 해석 결과에서 기인한 것이다. 순단면 보강의 필요성과 인장지배의 근거리지진 이력의 영향에 대해 조사한다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.209-212
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• 2008

건설공사에서 지하공사의 DBS(Double Beam as Struts)공법은 지하 수평부재의 공장제작 및 모듈화 된 부재 생산을 통해 공기를 단축할 수 있으며, 수평재를 영구부재로 사용할 수 있는 장점이있다. 그러나 DBS공법의 구성요소로서 시공 및 사용 시 수평부재에 작용하는 수직하중을 기둥에 전달하기 위하여 개발된 정(${\sharp}$)자형 더블보-기둥 접합부는 복잡한 다축 응력상태의 전단에 의해 지배를 받는다. 이 연구에서는 정(${\sharp}$)자형 더블보-기둥 접합부의 전단파괴 기구와 구속철판 두께에 따른 전단내력 증가를 확인하기 위해 총 7 개의 실험체를 제작하여 1 방향 정적실험을 수행하였다. 실험결과, 실험체는 모두 취성파괴 되었고 실험의 지지조건에 따른 보작용과 아치작용에 의한 전단파괴 양상을 보였으며 철판의 구속이 슬래브의 전단내력을 1.06${\sim}$1.48 배 증가시키는 것으로 나타났다. 또한, 2 방향 구속철판이 동일하지 않은 경우가 구속철판이 동일한 경우보다 전단내력이 더욱 증가한 것으로 나타나 구속철판이 동일하지 않은 경우가 효율적이었다.

• 터널과지하공간
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• 제16권3호
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• pp.259-276
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• 2006

큰 초기응력을 받는 암반에서의 파괴 과정은 굴착경계에 평행하게 발생하는 응력 유도 균열에 의해 지배된다. 특히 지압의 절대크기가 암반 강도의 일정 비율 이상이 되면 응력 집중에 의한 암반의 취성 파괴를 유발하고, 이러한 현상은 터널 굴착 시 발생하는 파괴음과, 굴착면에 평행한 형태로 암편이 탈락하는 취성파괴 현상을 동반한다. Mohr-Coulomb과 같은 기존의 구성 모델은 일반적으로 마찰각과 점착력을 일정한 값으로 가정하므로, 점진적인 암반의 취성파괴 현상을 모사하기 어렵다. 본 논문에서는 일반적인 수치해석 코드에서 취성파괴를 잘 모의할 수 있는 것으로 알려진 CW-FS 모델을 사용하여 유류 저장공동 주변 암반에 대한 수치해석을 실시하고, 그 결과를 선형 Mohr-Coulomb 모델의 결과와 비교하였다. 또한 마찰각과 점착력 성분의 전단 소성변형률 한계를 변화시키면서 해석을 실시하여, 유류 저장공동에서 관찰된 취성파괴와 비슷한 양상을 보이는 해석 결과를 찾아보았다. 결과적으로 CW-FS 모델은 견고한 암반에서의 취성파괴를 모의하는데 있어 적절한 해석방법이라는 것을 알 수 있었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제61권1호
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• pp.1-13
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• 2017

The effectiveness of the repair scheme for the damaged captive-columns with CFRPs (Carbon Fiber Reinforced Polymer) was investigated in terms of response quantities such as strength, ductility, dissipated energy and stiffness degradation. Two 1/3 scale, one-story one-bay RC (Reinforced Concrete) frames were designed to represent the substandard RC buildings in Turkish building stock. The first one, which is the reference specimen, is the bare frame without infill wall. Partial infill wall with opening was constructed between the columns of the second frame and this caused captive column defect. Severe damage was observed with the concentration of shear cracks in the second specimen columns. Then, the damaged members were repaired by CFRP wrapping and retested. For the three test series, similar reversed cyclic lateral displacement under combined effect of axial load was applied to the top of the columns. Overall response of the bare frame was dominated by flexural cracks. Brittle type of shear failure in the column top ends was observed in the specimen with partial infill wall. It was observed that former capacity of damaged members of the second frame was recovered by the applied repair scheme. Moreover, ultimate displacement capacity of the damaged frame was improved considerably by CFRP wrapping.

• Earthquakes and Structures
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• 제16권3호
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• pp.279-293
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• 2019

The overall seismic performance of existing pre 1960-70s reinforced concrete (RC) structures is significantly affected by the inadequate length of columns' lap-spliced reinforcement. Due to this crucial structural deficiency, the cyclic response is dominated by premature bond - slip failure, strength and stiffness degradation, poor energy dissipation capacity and low ductility. Recent earthquakes worldwide highlighted the importance of improving the load transfer mechanism between lap-spliced bars, while it was clearly demonstrated that the failure of lap splices may result in a devastating effect on structural integrity. Extensive experimental and analytical research was carried out herein, to evaluate the effectiveness and reliability of strengthening techniques applied to RC columns with lap-spliced reinforcement and also accurately predict the columns' response during an earthquake. Ten large scale cantilever column subassemblages, representative of columns found in existing pre 1970s RC structures, were constructed and strengthened by steel or RC jacketing. The enhanced specimens were imposed to earthquake-type loading and their lateral response was evaluated with respect to the hysteresis of two original and two control subassemblages. The main variables examined were the lap splice length, the steel jacket width and the amount of additional confinement offered by the jackets. Moreover, an analytical formulation proposed by Tsonos (2007a, 2019) was modified appropriately and applied to the lap splice region, to calculate shear stress developed in the concrete and predict if yielding of reinforcement is achieved. The accuracy of the analytical method was checked against experimental results from both the literature and the experimental work included herein.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.259-266
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• 2012

일반적인 내진 설계에서는 구조물의 연성적인 거동을 유도하기 위해서 보-기둥 접합부에 인접한 보에 소성힌지가 발생하도록 한다. 따라서 철근콘크리트 부재의 부착강도와 전단강도가 휨강도보다 큰 값을 가져야 하고, 전단이나 부착파괴가 요구된 연성에 도달하기 이전에 발생하지 않아야 한다. 하지만 전단경간비가 짧은 부재의 경우에는 전단이나 부착 거동의 지배를 받는 경우가 많고, 핀칭 효과로 인해 에너지 소산이 비교적 적게 발생하므로 요구된 연성에 도달하지 못하고 파괴될 수 있다. 이 논문에서는 전단경간비가 짧은 철근콘크리트 부재의 거동 분석과 연성 예측, 특히 부착 연성 능력을 평가하기 위한 방법을 제안하였다. 이것은 반복하중에 의해 저감되는 잠재 전단강도와 잠재부착내력 모델, 그리고 소성힌지 형성에 따른 휨부착응력의 급격한 증대를 도식화하여 나타낼 수 있다. 제안된 해석법은 각 값의 변화 추이를 비교하여 부재의 거동을 파악하고, 부착 거동의 지배를 받는 부재의 경우, 부착내력과 휨부착응력의 값이 만나는 지점까지를 그 부재의 부착 연성으로 평가하는 방법이다. 이 방법은 기존에 수행된 8개의 보, 기둥 시험체를 통해 비교 및 검토하였으며 부재 거동에 대한 예측은 정확히 일치하였으나, 부착 연성 능력에 대해서는 과소평가 되었다. 그 이유는 부재의 부착강도를 실제 부착강도보다 비교적 낮게 예측한 부착강도식에서 찾을 수 있으며, 다른 부착 내력 모델에 대한 부착 연성 평가에 대한 연구가 추후 필요할 것으로 사료된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권5호
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• pp.331-340
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• 2017

본 연구는 새로운 모듈러 시스템을 개발하기 위한 목적으로 수행하였다. 현재 국내에서 적용되고 있는 모듈러 시스템은 C형 강재보만을 사용하기 때문에 재료비와 내화 측면에서 매우 고가이다. 이를 극복하기 위하여 새로운 강-PC형의 복합모듈러 시스템을 개발하고자 하였다. 우선, 보 단면 형상을 개선하여 개발하기 위한 연구를 진행하였다. 3개의 실험체를 제작하여 휨성능 평가를 위한 실험을 수행하였다. 실험결과, 합성보는 수평전단 파괴에 의해 지배되는 것으로 나타났다. 또한, 비선형 유한요소해석을 수행하여 실험과 이론식과 비교를 통해 구조적 성능을 평가하였다.