• 콘크리트학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.143-150
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• 2014

콘크리트의 압축파괴에 의한 취성적인 비틀림파괴와 사인장균열의 폭을 제한하기 위하여 콘크리트구조기준은 비틀림보강철근의 항복강도를 제한하고 있다. 2012년에 콘크리트구조기준에서는 비틀림보강철근의 항복강도를 400 MPa에서 500 MPa로 상향하였다. 그 이유는 500 MPa의 비틀림보강철근을 사용한 비틀림부재의 경우에도 전단파괴하는 부재와 유사하게 기준에서 요구하는 비틀림파괴모드, 사용성, 경제성을 만족시킬 수 있을 것으로 판단하였기 때문이다. 그러나 현재 고강도 비틀림보강철근을 사용한 비틀림부재에 대한 연구는 전단부재에 대한 연구에 비하여 부족한 실정이다. 이 연구에서는 340 MPa, 480 MPa, 667 MPa의 비틀림보강철근을 사용한 철근콘크리트 보의 비틀림거동을 실험적으로 평가하였다. 실험에 의하면 비틀림보강철근의 파괴모드는 비틀림보강철근의 항복강도와 콘크리트의 압축강도에 의하여 영향을 받았다. 비틀림보강철근의 항복강도가 400 MPa이하인 경우에는 콘크리트의 압축강도와 무관하게 한 곳 이상에서 비틀림보강철근이 항복강도에 도달하여 비틀림인장파괴하였지만, 항복강도가 480 MPa 이상인 경우에는 비틀림보강철근이 항복하지 않는 경우가 발생하여 이에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제54권3호
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• pp.501-520
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• 2015

Presence of torsional loadings can significantly affect the flow of internal forces and deformation capacity of reinforced concrete (RC) columns. It increases the possibility of brittle shear failure leading to catastrophic collapse of structural members. This necessitates accurate prediction of the torsional behaviour of RC members for their safe design. However, a review of previously published studies indicates that the torsional behaviour of RC members has not been studied in as much depth as the behaviour under flexure and shear in spite of its frequent occurrence in bridge columns. Very few analytical models are available to predict the response of RC members under torsional loads. Softened truss model (STM) developed in the University of Houston is one of them, which is widely used for this purpose. The present study shows that STM prediction is not sufficiently accurate particularly in the post cracking region when compared to test results. An improved analytical model for RC square columns subjected to torsion with and without axial compression is developed. Since concrete is weak in tension, its contribution to torsional capacity of RC members was neglected in the original STM. The present investigation revealed that, disregard to tensile strength of concrete is the main reason behind the discrepancies in the STM predictions. The existing STM is extended in this paper to include the effect of tension stiffening for better prediction of behaviour of square RC columns under torsion. Three different tension stiffening models comprising a linear, a quadratic and an exponential relationship have been considered in this study. The predictions of these models are validated through comparison with test data on local and global behaviour. It was observed that tension stiffening has significant influence on torsional behaviour of square RC members. The exponential and parabolic tension stiffening models were found to yield the most accurate predictions.

• 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.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.503-511
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• 2008

이 논문에서는 순수비틀림을 받는 철근콘크리트 보의 비틀림 성능에 관한 해석적 실험적 연구 결과를 나타내었다. 주요 실험변수는 비틀림 보강근의 양과 비틀림 각도 즉, 종방향 비틀림 보강근에 대한 횡방향 비틀림 보강근의 비이다. 실험에 의하면 ACI 318-05 기준식은 최대 비틀림 보강근의 양을 약 2배 과소평가하였다. 비틀림 보강근이 항복한 후에 파괴하는 102개 철근콘크리트 보의 실험 결과와 비교한 결과, ACI 318-05 기준식은 파괴모드가 변화하는 구간에서 비틀림 파괴모드를 정확하게 예측하지 못하였다. 또한, ACI 318-05 비틀림 기준식은 비틀림 보강근량이 상대적으로 많이 보강된 철근콘크리트 보의 경우 비틀림 강도를 과대평가하는 반면, 비틀림 보강근량이 작은 경우에는 실제 비틀림모멘트를 과소평가하였다. 실험 결과와 ACI 318-05 기준식 사이의 이러한 불일치는 기준식에서 비틀림 보강근의 인장증강효과와 콘크리트의 비틀림 강도에 대한 기여를 무시하고 있기 때문으로 판단된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제22권6호
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• pp.1465-1486
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• 2016

Conventional plate I-girders are sensitive to local buckling of the web when they are subjected mainly to shear action because the slenderness of the web in out-of-plane direction is much bigger. The local buckling of the web can also cause the distorsion of the plate flange under compression as a thin-walled plate has very low torsional stiffness due to its open section. A new I-girder consisted of corrugated web, a concrete-filled rectangular tubular flange under compression and a plate flange under tension is presented to improve its resistance to local buckling of the web and distorsion of the flat plate flange under compression. Experimental tests on a conventional plate I-girder and a new presented I-girder are conducted to study the failure process and the failure mechanisms of the two specimens. Strain developments at some critical positions, load-lateral displacement curves, and load-deflection curves of the two specimens have all be measured and analyzed. Based on these results, the failure mechanisms of the two kinds of I-girders are discussed.

• Composites Research
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• 제12권2호
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• pp.53-61
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• 1999

복합재료의 파단식은 강도계수의 산정이 쉽고, 형상이 유연하며, 논리적인 단순성을 유지하기 위하여 각 파단모드와 하중조건을 고려하는 것이 바람직하다. 본 연구에서는 인장 및 비틀림의 이축하중에 대한 등가강도를 도입함으로써 새로운 파단식을 유도하였다. 이축 실험 결과는 등가이축강도가 cos($tan^{-1}R_b$)의 지수함수로 표현됨을 보였다. 이축하중의 파단강도는 일방향 인장강도 및 비틀림강도와 이축비의 함수로 예측할 수 있다. 실험 데이터의 산포성은 Weibull 분포함수와 등가이축강도 개념을 이용하여 분석하였다. 또한, 일방향 인장 및 비틀림 S-N 선도로부터 복합하중하의 S-N 선도를 구할 수 있는 피로해석법을 평면 응력 모델을 기반으로 개발하였다. 예측결과는 적층복합재료의 이축강도와 피로수명의 실험 데이터와 잘 일치하였다.