• Steel and Composite Structures
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• 제35권1호
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• pp.93-109
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• 2020

Developed from conventional concrete filled steel tubular (CFST) members, concrete-encased CFST has attracted growing attention in building and bridge practices. In actual construction, the inner CFST is erected prior to the casting of the outer reinforced concrete part to support the construction preload, after which the whole composite member is under sustained service load. The complex loading sequence leads to highly nonlinear material interaction and consequently complicated structural performance. This paper studies the full-range behaviour of concrete-encased CFST columns with initial preload on inner CFST followed by sustained service load over the whole composite section. Validated against the reported data obtained from specifically designed tests, a finite element analysis model is developed to investigate the detailed structural behaviour in terms of ultimate strength, load distribution, material interaction and strain development. Parametric analysis is then carried out to evaluate the impact of significant factors on the structural behaviour of the composite columns. Finally, a simplified design method for estimating the sectional capacity of concrete-encased CFST is proposed, with the combined influences of construction preload and sustained service load being taken into account. The feasibility of the developed method is validated against both the test data and the simulation results.

• 콘크리트학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.171-179
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• 1999

The present research investigated the interaction among loading level, corrosion rate and flexural deflection of reinforced concrete beams. 10cm$\times$15cm$\times$110cm reinforced concrete beams were prepared and subjected to different levels of flexural loading, including 0%, 45% and 75% of the ultimate load. The beams with either a pre-load or a sustained load were also exposed to a laboratory environment with ponding and wetting/drying cycling at room temperature. Half cell potential and galvanized current measurements were taken to monitor corrosion process of reinforcing steel. After corrosion initiation, external current was applied to some of the beams to accelerate corrosion propagation. The beam deflections were recorded during the entire tests. The results indicate that loading level has significant effect on corrosion rate. The beams under a sustained load had much higher corrosion rate than the pre-loaded and then unloaded beams. Significant corrosion may result in an increase in beam deflection and affect serviceability of the structure. The present research may provide an insight into structural condition evaluation and service life predictions of reinforced concrete.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권5호
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• pp.98-105
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• 2018

철근 콘크리트 부재에서 균열은 구조적 요인 뿐만 아니라 재료적 인자에 의해서도 발생한다. 이러한 균열의 크기와 발생 위치를 파악하는 것은 매우 어렵다. 도로교설계기준(한계상태설계법)과 콘크리트구조기준(2012)에서는 균열을 제어하기 위해 직접균열제어 방법과 간접균열제어 방법을 제시하였다. 콘크리트구조기준 본문에서는 사용하중 하에서 철근 간격을 사용하여 간접적으로 균열을 제어한다. 이에 반해, 콘크리트구조기준 부록에서는 지속하중 하에서 균열폭을 통해 직접적으로 균열을 제어한다. 즉, 균열 제어를 위해 고려하는 하중 상태가 상이하다. 그러나 도로교설계기준에서는 사용하중조합에서 균열을 제어하고, 유효탄성계수를 사용하고 있다. 따라서 이 연구에서는 고정 하중과 활하중의 비율을 반영할 수 있는 유효탄성계수를 적용한 설계 균열폭으로부터 최대철근간격을 산정하였다. 그리고 변수 해석을 수행하여 합리적인 균열 검증 방법에 대하여 모색하였다. 해석 결과 콘크리트구조기준으로부터 유도된 철근 간격은 도로교설계기준으로부터 유도된 값보다 작아 보수적인 설계를 유도하였다. 또한, 이 연구에서 제시한 최대철근간격은 직접균열제어와 간접균열제어 사이의 차이를 제거하여 해석의 일관성을 확보할 수 있는 것으로 판단된다.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제11권1호
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• pp.171-183
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• 2017

Strengthening reinforced concrete (RC) beams with openings by using aramid fiber reinforcement polymers (AFRP) on the beams' surfaces offers a useful solution for upgrading concrete structures to carry heavy loads. This paper presents a repairing technique of the AFRP sheets that effectively strengthens RC beams, controls both the failure modes and the stress distribution around the beam chords and enhances the serviceability (deflection produced under working loads be sufficiently small and cracking be controlled) of pre-cracked RC beams with openings. To investigate the possible damage that was caused by the service load and to simulate the structure behavior in the site, a comprehensive experimental study was performed. Two unstrengthened control beams, four beams that were pre-cracked before the application of the AFRP sheets and one beam that was strengthened without pre-cracking were tested. Cracking was first induced, followed by repair using various orientations of AFRP sheets, and then the beams were tested to failure. This load was kept constant during the strengthening process. The results show that both the preexisting damage level and the FRP orientation have a significant effect on strengthening effectiveness and failure mode. All of the strengthened specimens exhibited higher capacities with capacity enhancements ranging from 21.8 to 66.4%, and the crack width reduced by 25.6-82.7% at failure load compared to the control beam. Finally, the authors present a comparison between the experimental results and the predictions using the ACI 440.2R-08 guidelines.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.65-76
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• 2011

본 논문에서는 보강토 구조물의 장기거동에 관한 수치해석 내용을 다루었다. 본 연구는 사용연한동안 지속하중을 받는 보강토 구조물의 장기 변형 관련 메카니즘을 고찰하는데 주 목적을 두었다. 연구를 위해 먼저 Singh-Mitchell 크리프 모델과 멱함수(Power law) 크리프 모델을 이용하여 각각 뒤채움흙과 보강재의 크리프 변형을 모델링하는 방안을 구축하였으며 이를 토대로 뒤채움흙과 토목섬유 보강재의 크리프 특성에 대한 매개변수 연구를 수행하였다. 해석결과 외부하중을 받는 보강토 구조물이 세립분이 많이 포함되어 있는 흙으로 뒤채움이 될 경우 뒤채움흙과 토목섬유 보강재로부터 발생하는 크리프 효과로 인해 상당한 크기의 장기 변형이 발생할 수 있는 것으로 나타났다. 본 논문에서는 외부하중을 받는 보강토 구조물에 있어서 크리프 효과가 구조물의 사용성에 미치는 영향을 집중적으로 고찰하였다.

• Advances in concrete construction
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• 제9권3호
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• pp.289-299
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• 2020

To investigate the long-term behavior of eccentrically loaded RC columns, which are more realistic in practice than concentrically loaded RC columns, long-term eccentric loading tests were conducted for 10 RC columns. Test parameters included concrete compressive strength, reinforcement ratio, bar yield strength, eccentricity ratio, slenderness ratio, and loading pattern. Test results showed that the strain and curvature of the columns increased with time, and concrete forces were gradually transferred to longitudinal bars due to the creep and shrinkage of concrete. The long-term behavior of the columns varied with the test parameters, and long-term effects were more pronounced in the case of using the lower strength concrete, lower strength steel, lower bar ratio, fewer loading-step, higher eccentricity ratio, and higher slenderness ratio. However, in all the columns, no longitudinal bars were yielded under service loads at the final measuring day. Meanwhile, the numerical analysis modeling using the ultimate creep coefficient and ultimate shrinkage strain measured from cylinder tests gave quite good predictions for the behavior of the columns.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권2호
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• pp.187-194
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• 2013

섬유복합체(FRP)는 비부식성 재료라는 특징으로 인해 이상적인 철근 대체재로 주목 받고 있다. 그러나 현재 FRP 보강근은 철근과 달리 일반적으로 수용되는 고정된 형태가 존재하지 않고 다양한 재료와 성분비, 형태 등으로 제작되기 때문에 이에 대한 성능평가 데이터에 근거한 FRP 보강 콘크리트 부재의 거동특성 구명은 상당부분 제한될 수 있다. 더군다나 FRP 보강 콘크리트 부재의 휨거동에 대한 평가는 주로 단기 거동 측면에 집중되어 이루어져 왔다. 이 연구는 GFRP 보강근 및 이를 사용하여 보강된 콘크리트 부재의 장기거동을 평가하기 위한 것으로, 먼저 철근 대체용으로 개발된 GFRP 보강근에 대한 성능평가 결과를 제시하였고, 이의 크리프 거동 특성에 대한 3년간의 계측 결과를 제시하였다. 실험 결과 인장강도의 약 55% 이하의 하중이 지속적으로 재하되는 경우에는 100년 이상의 내구연한을 확보할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 GFRP 보강 콘크리트 보의 장기거동을 약 1년간 관찰하였으며 이로부터 FRP 보강 부재의 장기처짐 계산식에 사용되는 수정계수 값 0.73을 도출하였다. 따라서 이 연구로부터 도출된 GFRP 보강근 및 이로 보강된 콘크리트 보의 단기 및 장기 거동 특성값은 FRP 보강 콘크리트 부재의 설계에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.