• Advances in concrete construction
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• 제9권3호
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• pp.313-326
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• 2020

Glass fiber-reinforced polymer (GFRP) bars have been introduced as an effective alternative for the conventional steel reinforcement in concrete structures to mitigate the costly consequences of steel corrosion. However, despite the superior performance of these composite materials in terms of corrosion, the effect of replacing steel reinforcement with GFRP on the seismic performance of concrete structures is not fully covered yet. To address some of the key parameters in the seismic behavior of GFRP-reinforced concrete (RC) structures, two full-scale beam-column joints reinforced with GFRP bars and stirrups were constructed and tested under two phases of loading, each simulating a severe ground motion. The objective was to investigate the effect of damage due to earthquakes on the service and ultimate behavior of GFRP-RC moment-resisting frames. The main parameters under investigation were geometrical configuration (interior or exterior beam-column joint) and joint shear stress. The performance of the specimens was measured in terms of lateral load-drift response, energy dissipation, mode of failure and stress distribution. Moreover, the effect of concrete damage due to earthquake loading on the performance of beam-column joints under service loading was investigated and a modified damage index was proposed to quantify the magnitude of damage in GFRP-RC beam-column joints under dynamic loading. Test results indicated that the geometrical configuration significantly affects the level of concrete damage and energy dissipation. Moreover, the level of residual damage in GFRP-RC beam-column joints after undergoing lateral displacements was related to reinforcement ratio of the main beams.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제63권6호
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• pp.725-734
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• 2017

This paper investigated the effects of rebar corrosion on bond performance between rebar and two different concrete mixes (compressive strengths of 20.7 MPa and 44.4 MPa). The specimen was designed as a rebar centrally embedded in a 200 mm concrete cube, with two stirrups around the rebar to supply confinement. An electrochemical accelerated corrosion technique was applied to corrode the rebar. 120 specimens of two different concrete mixes with various reinforcing steel corrosion levels were manufactured. The corrosion crack opening width and length were recorded in detail during and after the corrosion process. Three different loading schemes: monotonic pull-out load, 10 cycles of constant slip loading followed by pull-out and varied slip loading followed by pull-out, were carried out on the specimens. The effects of rebar corrosion with two different concrete mixes on corrosion crack opening, bond strength and corresponding slip value, initial slope of bond-slip curve, residual bond stress, mechanical interaction stress, and energy dissipation, were discussed in detail. The mean value and coefficient of variation of these parameters were also derived. It was found that the coefficient of variation of the parameters of the corroded specimens was larger than those with intact rebar. There is also obvious difference in the two different concrete mixes for the effects of rebar corrosion on bond-slip parameters.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제1권2호
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• pp.128-135
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• 2013

본 연구에서는 비정질 강섬유보강 콘크리트 슬래브의 전단성능을 분석하기 위하여 일면 전단 실험을 수행하였다. 주요 변수는 전단보강방법과 전단보강비이며, 1종류의 무전단보강실험체와 3종류의 전단보강실험체(전단철근, 0.25%, 0.5% 비정질 강섬유보강 실험체)의 일방향 슬래브 실험체를 제작하여 실험하였다. 실험결과, 0.25% 비정질 강섬유보강실험체는 전단 성능이 향상되었지만 0.5% 실험체는 0.25% 보강실험체에 비해 전단성능이 향상되지 않았다. 섬유 보강비에 따른 전단보강 효과를 파악하기 위한 추가적인 연구가 필요하다.

• 대한토목학회논문집
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• 제7권1호
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• pp.83-92
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• 1987

피로하중(疲勞荷重)을 받는 RC 구조물은 정하중(靜荷重)을 받는 경우에 비(比)하여 큰 변형율(變形率)과 미세균열(微細龜裂)을 수반하게 된다. 계속되는 반복하중(反復荷重)으로 인하여 균열(龜裂)은 진전(進展)하게 되고 이러한 균열부(龜裂部)의 응력집중(應力集中)은 스터럽과 인장철근(引張鐵筋)의 변형율(變形率)을 계속 증가(增加)시키게 되어 결과적(結果的)으로 RC 구조물은 파괴(破壞)단계에 이르게 된다. 스터럽의 변형율(變形率)은 사인장균열(斜引張龜裂)이 발생(發生)하면서 급격한 증가(增加)를 보이게 되며 이와 같은 스터럽의 평균변형율(平均變形率)은 반복회수(反復回數)(N)의 증가(增加)에 따라 logN에 비례함을 알 수 있었다. 이와 같이 RC 구조물의 파괴(破壞)는 콘크리트의 균열성장(龜裂成長)과 밀접한 관계가 있다. 또한, RC 구조물의 피로수명(疲勞壽命)을 100만(萬) cycle로서 볼 때 이에 대한 피로강도(疲勞强度)는 정적극한강도(靜的極限强度)의 약 60~70% 정도로 알려져 있다. 본(本) 실험(實驗)에서 사용(使用)된 RC 구조물의 피로강도(疲勞强度)는 약 70%로서 기존의 연구결과(硏究結果)와 잘 부합됨을 확인 할 수 있었다. 따라서 RC 구조물이 이보다 높은 피로하중(疲勞荷重)을 받게되면 피로수명(疲勞壽命)은 훨씬 짧아지게 되며, 이와 같이 피로하중(疲勞荷重)과 피로수명(疲勞壽命)과의 관계는 서로 반비례(反比例)함을 확인할 수 있었다.

• 콘크리트학회지
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• 제6권2호
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• pp.180-187
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• 1994

철근콘크리트보에서의 아취작용에 대한 현상을 파악하기 위해 전단지간 대 유효높이의 비 (a/b), 철근비, 전단철근의 유무등을 변수로 하여 총 16개의 시험체를 제작하여 실험하였다. 실험결과, 철근콘크리트보에서 아취현상은 최초로 보에 휨균열이 발생되면서 시작되고, 휨균열이 전단지간 중앙위치까지 발생되면 아취현상이 현저해져 보의 전체적 거동을 지배하는 것으로 나타났다. 철근콘크리트보의 전체적 거동이 아취작용에 이해 주로 지배되면, 전단지간내에서 측정된 철근인장력은 계산된 철근인장력보다 휠씬 크게 나타났다. 철근콘크리트보에서 아취현상은 지점쪽에 가까울수록, 철근비가 낮을수록 헌저하고, 전단보강을 함으로서 아취현상은 작아졌다. 철근콘크리트보에서 아취현상은 a/b가 작아질수록 증가되고, a/b가 3이하에서는 아취현상이 지배적이었다. 전단보강이 안된 a/b가 3이하의 보에서는 최종하중단계에서 타이드 아취현상이 현저하여 철근 길이\ulcorner향에 따른 철근인장력은 거의 동일한 값을 나타냈다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.525-532
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• 2014

화력발전소에서 발생되는 플라이애쉬는 콘크리트의 첨가재로 사용되는 것이 석탄회 재활용 방안 중 최선으로 알려져 있다. 이러한 석탄회는 최근 더 이상 매립이 불가능하여 콘크리트에 다량 첨가가 시도되고 있다. 그럼에도 불구하고 현재까지 하이볼륨 플라이애쉬(high volume fly ash: HVFA) 시멘트 콘크리트의 연구분야는 주로 재료적인 분야에 대해서만 수행되어지고 있는 실정이다. 그러나 하이볼륨 플라이애쉬 시멘트 콘크리트의 구조재료로의 적용을 위해서는 구조 부재 전단거동 등에 대한 연구가 필수적이다. 이를 위하여 이 논문에서는 플라이애쉬 치환율 0, 35% 및 50%, 압축강도 20, 40 및 60 MPa 그리고 전단철근량 3수준을 실험변수로 하여 플라이애쉬 시멘트 철근콘크리트 보 27개를 제작하여 이들의 전단거동을 실험적으로 평가하였다. 실험 결과에 의하면 플라이애쉬를 첨가하지 않은 일반 콘크리트(FA=0%)와 35%, 50% 플라이애쉬 시멘트 콘크리트 부재의 전단거동은 크게 차이나지 않음을 알 수 있었다.

• Smart Structures and Systems
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• 제3권1호
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• pp.51-68
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• 2007

High-strength concrete (HSC) is becoming increasingly attractive for various construction projects since it offers a multitude of benefits over normal-strength concrete (NSC). Unfortunately, current design provisions for shear capacity of RC slender beams are generally based on data developed for NSC members having a compressive strength of up to 50 MPa, with limited recommendations on the use of HSC. The failure of HSC beams is noticeably different than that of NSC beams since the transition zone between the cement paste and aggregates is much denser in HSC. Thus, unlike NSC beams in which micro-cracks propagate around aggregates, providing significant aggregate interlock, micro-cracks in HSC are trans-granular, resulting in relatively smoother fracture surfaces, thereby inhibiting aggregate interlock as a shear transfer mechanism and reducing the influence of compressive strength on the ultimate shear strength of HSC beams. In this study, a new approach based on genetic algorithms (GAs) was used to predict the shear capacity of both NSC and HSC slender beams without shear reinforcement. Shear capacity predictions of the GA model were compared to calculations of four other commonly used methods: the ACI method, CSA method, Eurocode-2, and Zsutty's equation. A parametric study was conducted to evaluate the ability of the GA model to capture the effect of basic shear design parameters on the behaviour of reinforced concrete (RC) beams under shear loading. The parameters investigated include compressivestrength, amount of longitudinal reinforcement, and beam's depth. It was found that the GA model provided more accurate evaluation of shear capacity compared to that of the other common methods and better captured the influence of the significant shear design parameters. Therefore, the GA model offers an attractive user-friendly alternative to conventional shear design methods.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제67권4호
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• pp.347-358
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• 2018

The main aim of this research was to investigate the shear strength of non-prismatic steel fiber reinforced concrete beams under monotonic loading considering different parameters. Experimental program included tests on fifteen non-prismatic reinforced concrete beams divided into three groups. For the first and the second groups, different parameters were taken into consideration which are: steel fibers content, shear span to minimum depth ratio ($a/d_{min}$) and tapering angle (${\alpha}$). The third group was designed mainly to optimize the geometry of the non-prismatic concrete beams with the same concrete volume while the steel fiber ratio and the shear span were left constant in this group. The presence of steel fibers in concrete led to an increase in the load-carrying capacity in a range of 10.25%-103%. Also, the energy absorption capacity was increased due to the addition of steel fibers in a range of 18.17%-993.18% and the failure mode was changed from brittle to ductile. Tapering angle had a clear effect on the shear strength of test specimens. The increase in tapering angle from ($7^{\circ}$) to ($12^{\circ}$) caused an increase in the ultimate shear capacity for the test specimens. The maximum increase in ultimate load was 45.49%. The addition of steel fibers had a significant impact on the post-cracking behavior of the test specimens. Empirical equation for shear strength prediction at cracking limit state was proposed. The predicted cracking shear strength was in good agreement with the experimental findings.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제30권2호
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• pp.67-76
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• 2018

스터럽 보강 선설치 앵커의 동적 전단하중 하의 파열파괴강도를 평가하기 위한 실험 연구를 수행하였다. 전단 하중은 ACI 355.2 및 ETAG 001에 제시된 지진모의실험 방식으로 재하하였다. 시험체는 M36 앵커(연단거리 180mm)를 D10 스터럽(간격 100mm)으로 보강하였다. 이들 시험체는 거의 극한 파열파괴 강도에 도달한 후 앵커의 파단이 발생하였다. 이에 M42 앵커(연단거리 160mm)를 D6 스터럽(간격 100mm)으로 보강한 시험체에 대한 실험을 추가로 수행하였다. 실험 결과, 동적 전단강도는 정적 강도에 비해 낮은 값을 보이지 않았다. 또한, ACI 318 및 ETAG 001 기준은 스터럽 보강이 많을수록 파열파괴강도를 안전측으로 평가하는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.65-74
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• 2009

이형철근의 부식이 우려되는 경우, GFRP 보강근의 사용이 사용될 수 있다. 이 연구에서는 GFRP 보강근으로 보강된 총 36개 보 및 일방향 슬래브의 휨 실험을 수행하였다. 4종의 GFRP 보강근을 실험에 사용하였고, 보강근 직경은 13 mm이었다. 대부분의 실험체의 보강근은 중앙부에서 겹침이음되었다. 모든 보 및 슬래브는 4점재하 되었으므로, 이음부는 균일한 모멘트를 받도록 계획하였다. 실험변수는 이음길이, 피복두께 및 보강근 간격이었다. 보수적으로 부착강도를 평가하기 위하여 이음부에는 스터럽을 사용하지 않았다. 실험결과 보강근과 콘크리트 간 발생한 부착응력을 비선형 단면해석을 통하여 결정하였다. 2변수 선형 회귀분석을 사용하여 평균부착강도의 예측식을 유도하였다. 5% 분위수 개념을 사용하여 이음길이 설계식을 제안하였다. 이 연구의 결과로 이론적인 이음길이 설계식이 제안되었으며 결과를 ACI 440 정착설계식과 비교하였다.