• 제목/요약/키워드: stress-strain relationship of concrete

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Behaviour of FRP composite columns: Review and analysis of the section forms

  • Rong, Chong;Shi, Qingxuan;Zhao, Hongchao
    • Advances in concrete construction
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    • 제9권2호
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    • pp.125-137
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    • 2020
  • As confining materials for concrete, steel and fibre-reinforced polymer (FRP) composites have important applications in both the seismic retrofit of existing reinforced concrete columns and in the new construction of composite structures. We present a comprehensive review of the axial stress-strain behaviour of the FRP-confined concrete column. Next, the mechanical performance of the hybrid FRP-confined concrete-steel composite columns are comprehensively reviewed. Furthermore, the results of FRP-confined concrete column experiments and FRP-confined circular concrete-filled steel tube experiments are presented to study the interaction relationship between various material sections. Finally, the combinations of material sections are discussed. Based on these observations, recommendations regarding future research directions for composite columns are also outlined.

철근콘크리트 보의 휨압축강도 및 변형률에 대한 크기효과 (Size Effect on Flexural Stress-Strain Relationship of Reinforced-Concrete Beams)

  • 김민수;김진근;김장호
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2002년도 봄 학술발표회 논문집
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    • pp.911-916
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    • 2002
  • It is important to consider the effect of depth when estimating the ultimate strength of a concrete flexural member because the strength always decreases with an increase of member size. In this study, the size effect of reinforced concrete beam was experimentally investigated. For this purpose, a series of beam specimens subjected to 2-point bending load were tested. More specifically, three different depth (d=15, 30, and 60 cm) of reinforced concrete beams were tested to investigate the size effect. The shear-span to depth ratio (a/d=3) and thickness (20 cm) of the specimens were kept constant where the size effect in out-of-plan direction is not considered. The test results are fitted using least square method (LSM) to obtain parameters for modified size effect law (MSEL). The analysis results indicate that the flexural compression strength and ultimate strain decreases as the specimen size increases. Finally, more general parameters for MSEL are suggested.

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Strength of prestressed concrete beams in torsion

  • Karayannis, Chris G.;Chalioris, Constantin E.
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제10권2호
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    • pp.165-180
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    • 2000
  • An analytical model with tension softening for the prediction of the capacity of prestressed concrete beams under pure torsion and under torsion combined with shear and flexure is introduced. The proposed approach employs bilinear stress-strain relationship with post cracking tension softening branch for the concrete in tension and special failure criteria for biaxial stress states. Further, for the solution of the governing equations a special numerical scheme is adopted which can be applied to elements with practically any cross-section since it utilizes a numerical mapping. The proposed method is mainly applied to plain prestressed concrete elements, but is also applicable to prestressed concrete beams with light transverse reinforcement. The aim of the present work is twofold; first, the validation of the approach by comparison between experimental results and analytical predictions and second, a parametrical study of the influence of concentric and eccentric prestressing on the torsional capacity of concrete elements and the interaction between torsion and shear for various levels of prestressing. The results of this investigation presented in the form of interaction curves, are compared to experimental results and code provisions.

Mechanical Properties of Hwangtoh-Based Alkali-Activated Concrete

  • Yang, Keun-Hyeok;Hwang, Hey-Zoo;Lee, Seol
    • Architectural research
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    • 제11권1호
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    • pp.25-33
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    • 2009
  • This study presents the testing of 15 hwangtoh-based cementless concrete mixes to explore the significance and limitations of the development of eco-friendly concrete without carbon dioxide emissions while maintaining various beneficial effects. Hwangtoh, which is a kind of kaolin, was incorporated with inorganic materials, such as calcium hydroxide, to produce a cement-less binder. The main variables investigated were the water-to-binder ratio and fine aggregate-to-total aggregate ratio to ascertain the reliable mixing design of hwangtoh-based cementless concrete. The variation of slump with elapsed time was recorded in fresh concrete specimens. Mechanical properties of hardened concrete were also measured: including compressive strength gain, splitting tensile strength, moduli of rupture and elasticity, stress-strain relationship, and bond resistance. In addition, mechanical properties of hwangtoh-based cement-less concrete were compared with those of ordinary portland cement (OPC) concrete and predictions obtained from the design equations specified in ACI 318-05 and CEB-FIP for OPC concrete, wherever possible. Test results show that the mechanical properties of hwangtoh-based concrete were significantly influenced by the water-to-binder ratio and to less extend by fine aggregate-to-total aggregate ratio. The moduli of rupture and elasticity of hwangtoh-based concrete were generally lower than those of OPC concrete. In addition, the stress-strain and bond stress-slip relationships measured from hwangtoh-based concrete showed little agreement with the design model specified in CEB-FIP. However, the measured moduli of rupture and elasticity, and bond strength were higher than those given in ACI 318-05 and CEB-FIP. Overall, the test results suggest that the hwangtoh-based concrete shows highly effective performance and great potential as an environmental-friendly building material.

인장지배영역에서의 철근콘크리드 기둥의 연성에 관한 해석적 연구 (An Analytical Study on Ductility of Reinforced Concrete Columns under Tension Controlled Region)

  • 손혁수;김준범;이재훈
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 1997년도 가을 학술발표회 논문집
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    • pp.527-532
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    • 1997
  • Design strength of structural members could be determined by applying a strength reduction factor to nominal strength. At the beginning point of the transition region for the strength reduction factor, P=0.1$\sigma$$_{ck}A_g$, only sectional area and concrete strength are adopted as the variables of P=0.1$\sigma$$_{ck}A_g$. Therefore, P=0.1$\sigma$$_{ck}A_g$ is the empirically adopted which does not consider steel ratio, steel yielding stress, and steel arrangement. So, this research was perpormed the computer program for the analysis of axial force-moment-curvature relationship of reinforced concrete columns by sectional behaviour nonlinear analysis using a concrete compressive stress-strain curve, in order to investigate the ductility of reinforced concrete columns. As a result, ductility indicies of axial force, P=0.1$\sigma$$_{ck}A_g$, represented the lack of consistency of the indicies value for the various sections.

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주근비와 편심거리에 따른 고강도 콘크리트 기둥의 거동 (Behavior of High-Strength Concrete Columns by Longitudinal Reinforcement Ratio and Eccentric Distance)

  • 김재한;김경희;최명신;이광수;반병열;신성우
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 1999년도 학회창립 10주년 기념 1999년도 가을 학술발표회 논문집
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    • pp.529-532
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    • 1999
  • With increasing use of high-strength concrete tied columns in structural engineering, it becomes necessary to examine the applicability of related sections of the current design codes. This experimental study was conducted to investigate the behavior of eccentrically loaded high-strength concrete columns. Column specimens with concrete strength 234, 437, 703kgf/㎠ were tested under monotonically increasing eccentric compression. The test parameters included the longitudinal reinforcement ratio, eccentric distance and concrete compressive strength. The analytical results obtained from the stress-strain relationship and the ACI's equivalent rectangular stress block are compared with experimental test results.

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가열조건에 따른 철근콘크리트 부재의 휨 강도에 관한 해석적 연구 (Numerical Study on Flexural Strength of Reinforced Concrete members Exposed to Fire)

  • 이상호;허은진
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제13권3호
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    • pp.195-205
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    • 2001
  • 본 연구는 화재에 노출된 철근콘크리트 부재의 휭 강도를 평가하기 위한 해석적 연구로서, 고온을 받는 단면에 대한 모멘트-곡률 관계를 구하는 것이다. 해석적 방법으로는 부재 단면에 대한 열전도 해석을 수행한 후 여러 가지 가열 조건에 대한 콘크리트와 철근의 응력-변형률 관계를 이용하여 모멘트-곡률 관계의 해석을 수행한다. 본 연구의 해석 결과는 다음과 같다. (1) 고온에 대한 철근콘크리트 부재의 잔존 휭 강도는 가열시간, 콘크리트 피복두께, 인장철근비의 영향을 받는다. (2) 고온을 받은 후의 잔존 휭 강도는 최소 철근비일 때는 상온시의 강도를 회복하지만, 최대 철근비의 50%일 때와 최대 철근비 일 때는 회복하지 않는 경향을 나타낸다. (3) 최대 철근비를 가진 철근콘크리트 부재는 가열 후 냉각상태에 대하여 철근이 항복하기 전에 콘크리트가 한계상태에 도달하는 경향을 나타낸다.

비선형 응력-변형률 특성을 갖는 콘크리트 충전 원형강관 보의 모멘트-곡률 관계 (Moment-Curvature Relation of Concrete Filled Circular Steel Tubular Beam with Nonlinear Stress-Strain Properties)

  • 박우진
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제9권3호
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    • pp.195-202
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    • 2005
  • 본 연구에서는 순수 휨을 받는 중공 원형강관, 내부에 경량기포콘크리트 및 보통콘크리트를 충전한 원형강관 부재에 대하여 강재의 압축부에 대한 좌굴특성을 고려하고, 충전된 콘크리트의 삼축압축응력 발생에 따른 강도증가 현상을 고려하여 모멘트-곡률 관계를 계산하였다. 경량기포콘크리트를 충전하더라도 해석적으로 간편하게 모멘트-곡률 관계를 계산할 수 있다는 것을 확인하였으며, 보통콘크리트를 충전한 경우에는 해석값이 실험값에 근접한 결과를 추정함을 알 수 있었다. 또한 기존의 실험결과를 이용하여 본 연구에서 개발된 모멘트-곡률 관계 해석방법의 유효성을 검증하였다.

다항식 변형률 분포함수를 이용한 철근콘크리트 인장부재의 균열 해석 (Cracking Analysis of RC Tension Members Using Polynomial Strain Distribution Function)

  • 곽효경;송종영;김한수
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제15권1호
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    • pp.69-84
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    • 2002
  • 본 논문에서는 축방향 인장 부재의 균열거동과 철근콘크리트 부재의 인장강화현상을 고려하기 위한 새로운 해석적 기법을 제시하였다 균열 후 거동 규명을 위하여 부착응력-슬립의 관계나 부탁 응력의 분포를 가정하는 기존의 해석방법과는 달리, 철근과 콘크리트의 변형률 분포 함수를 다항식으로 가정하여, 이를 바탕으로 일축 인장부재의 균열 해석 기법을 구성하였다. 제시한 균열 해석모델은 기존의 해석기법과 비교하여, 철근콘크리트 구조물의 유한요소해석을 위한 균열 후의 평균 응력-변형률 관계를 정의하거나, 부재의 길이방향으로 철근과 콘크리트가 분담하는 하중 및 슬립량 산정시 매우 효율적이다. 제안된 모델을 이용하여 얻어진 균열하중과 보강철근의 신장률 값을 다른 해석기법 및 실험값과 비교한 결과 만족할만한 정확도를 보여주었다.

재생 폐콘크리트의 성능향상에 관한 연구 (Improving Performance of Recycled Waste Concrete)

  • 이봉학;김광우;박제선;김진영
    • 콘크리트학회지
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    • 제7권2호
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    • pp.136-145
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    • 1995
  • 본 연구는 천연 굵은 골재 50%를 재생골재로 대치시켜 제조한 재생콘크리트를 일반 구조물에 사용할 수 있도록 성능을 향상시키기 위한 연구의 일환으로 수행되었다. 쇄석골재 사용시의 배합설계 방법으로 콘크리트를 제조하였고 일반적인 수중양생으로 공시체를 야생하였다. 재생콘크리트의 성능향상을 목적으로 유동화제와 플라이애쉬를 첨가하였다. 압축강도 등 각종 강도와 파괴인성 등을 측정하여 이를 일반콘크리트와 비교한 결과 재생콘크리트는 강도와 탄성계수가 낮고 변형율이 크며 파괴인성도 낮았다. 그러나 유동화제의 사용으로 물-시멘트비를 35%까지 낮추므로써 슬럼프 $16{\pm}2$cm에서 일반 구조물에 소요 압축강도보다 높은$225kg/cm^2$이상의 압축강도를 얻었다. 하지만 재생콘크리트를 일반 구조물에 사용을 위해서는 탄성계수와 변형율에 대한 향상이 필요하다. 또한 플라이애쉬의 사용은 장기 강도 증진 효과를 보이는 반면 강도 저하를 유발했다.