• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제26권6호
• /
• pp.73-81
• /
• 2022

최근 구조물의 사용연한이 증가함에 따라 다양한 요인에 의해 철근이 부식되어 구조물의 내하력이 감소하는 문제들이 발생하고 있다. 이를 해결하기 위하여 내식성, 경량성, 고인장강도를 갖는 FRP 보강근의 부착특성에 대한 연구가 활발히 진행중이나, 콘크리트에 매립된 격자형 CFRP 보강재의 부착특성에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 격자형 CFRP 보강재를 철근의 대체재로 사용하고 사용성 측면에서 부착특성을 평가하기 위해, 격자형 CFRP 보강재의 종방향 부착길이와 횡방향 격자길이를 변수로 하여 직접인발시험을 수행하였다. 이를 통해 격자형 CFRP 보강재의 부착하중-슬립 곡선을 도출하였으며, 부착거동을 분석하였다. 총 부착하중 식은 종방향 부착길이의 부착력과 횡방향 격자의 전단력의 합으로 제안하였으며, 부착하중-슬립곡선의 면적을 전체 일로 표현하여 슬립량에 대한 에너지 소산량의 변화를 분석하여 횡방향 격자가 부착력에 미치는 영향에 대하여 검토하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제33권6호
• /
• pp.2267-2275
• /
• 2013

기존의 천수흐름 해석 상용모형에서는 내부 경계조건을 단순히 완전활동조건으로 가정하여 유체의 흐름을 해석함으로써 구조물 주위에서의 유속, 와도, 수위, 전단력의 분포, 항력 및 양력의 시간에 따른 변화 등을 올바르게 해석하지 못하였다. 본 연구에서는 구조물 주위에서의 흐름특성을 정확하게 예측할 수 있는 유한요소모형을 개발하고, 구조물에서의 경계조건을 활동길이를 이용한 부분활동조건으로 묘사하여 내부경계조건에 따른 원형 실린더 후면에서의 층류 흐름특성을 분석하였다. 종횡방향 유속 및 와도의 시간에 따른 변화, 후류길이, 활동길이에 따른 와류열의 변화와 질량보존율을 비교한 결과 완전활동조건을 부여한 경우에는 와류열이 전혀 형성되지 않고 완전한 층류흐름이 발생하였다. 부분활동조건을 입력한 경우 실린더 표면에서의 유속분포가 변화되어 전단력의 크기와 와도의 발생에 영향을 미치므로 무활조건을 부여한 경우에 비해 와류열의 발생 주기가 짧아졌다. 최대 질량보존 오차는 무활조건을 적용한 경우 0.73%로 나타났으며, 무활조건에 비해 부분활동조건을 부여한 경우의 오차율이 최대 0.21% 감소하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제22권1호
• /
• pp.81-89
• /
• 2018

오스테나이트계 스테인리스강은 우수한 내식성, 내구성 및 내화성을 지닌다. 특히, 오스테나이트계 스테인리스강중의 대표인 STS304에 비해 저탄소를 함유하고 있는 STS304L은 현장용접 후 별도의 열처리 없이 높은 내입계부식성능을 지니고 있어 용접후 내입계 부식이 우려되는 부재 접합에 적용할 수 있다. 본 연구에서는 티그(TIG)용접으로 필릿 용접된 STS304L 용접접합부의 용접재(용착금속부) 내력과 파단 메카니즘을 조사하고자 한다. 주요변수인 하중방향에 대한 용접선의 배치에 따라 TFW(하중직각방향 용접), LFW(하중방향용접), FW(하중방향용접과 하중직각방향 용접조합)시리즈의 실험체를 제작하여 인장실험을 실시하였고, 각각 인장파단,전단파단, 블록전단파단(인장파단과 전단파단의 조합)이 발생하였다. 동일 용접길이에 대해 TFW 시리즈의 접합부가 가장 높은 내력을 나타났으며, 현행기준식(KBC2016/AISC2010)과 기존 연구자의 식에 의한 예측내력과 비교한 결과, TFW와 LFW접합부는 과소평가되었고 FW실험체는 과대평가되었다. 실제 파단 위험단면과 블록전단파단 메카니즘을 고려한 내력식을 제안하였다.

• 터널과지하공간
• /
• 제33권3호
• /
• pp.150-168
• /
• 2023

암석의 이방성 거동은 조암광물들의 방향성 배열과 미세균열의 분포 특성이 주된 원인이다. 특히, 퇴적암과 변성암은 횡등방성 강도 및 변형 특성을 또렷이 나타내는 경우가 많다. 그러므로 암석역학적 설계과정에서는 횡등방성 암석의 변형 및 파괴 특성을 정확하게 이해하는 것이 중요하다. 횡등방성 암석의 변형은 실내시험을 통해 측정할 수 있는 5개의 독립된 탄성정수를 이용하여 기술된다. 이 연구에서는 문헌에 보고된 실험자료를 이용하여 횡등방성 암석의 겉보기 탄성정수의 방향성 변화 특성을 분석하였다. 임의 방향으로 회전된 직각좌표계에서 겉보기 탄성정수 값을 효율적이고 체계적으로 계산하기 위해 Mehrabadi & Cowin의 구성방정식을 도입하였다. 문헌에 보고된 4개 횡등방성 암석을 선택하여 연약면의 방향 변화가 겉보기 탄성계수, 겉보기 전단 탄성계수, 겉보기 포아송비의 변화에 미치는 영향을 분석하였다. 이러한 분석 결과를 바탕으로 새로운 탄성정수 제약 조건식을 제안하였다. 제안한 제약 조건식을 만족하면 횡등방성 암석에서 겉보기 탄성정수의 방향성 변화는 직관적으로 예측되는 경향과 일치하게 된다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제30권6호
• /
• pp.733-761
• /
• 2008

The failure of reinforced concrete structures in recent earthquakes caused concern about the performance of beam column joints. Confinement of joint is one of the ways to improve the performance of beam column joints during earthquakes. This paper describes an experimental study of exterior beam-column joints with two non-conventional reinforcement arrangements. One exterior beam-column joint of a six story building in seismic zone III of India was designed for earthquake loading. The transverse reinforcement of the joint assemblages were detailed as per IS 13920:1993 and IS 456:2000 respectively. The proposed nonconventional reinforcement was provided in the form of diagonal reinforcement on the faces of the joint, as a replacement of stirrups in the joint region for joints detailed as per IS 13920 and as additional reinforcement for joints detailed as per IS 456. These newly proposed detailing have the basic advantage of reducing the reinforcement congestion at the joint region. In order to study and compare the performance of joint with different detailing, four types of one-third scale specimens were cast (two numbers in each type). The main objective of the present study is to investigate the effectiveness of the proposed reinforcement detailing. All the specimens were tested under reverse cyclic loading, with appropriate axial load. From the test results, it was found that the beam-column joint having confining reinforcement as per IS: 456 with nonconventional detailing performed well. Test results indicate that the non-conventionally detailed specimens, Type 2 and Type 4 have an improvement in average ductility of 16% and 119% than their conventionally detailed counter parts (Type1 and Type 3). Further, the joint shear capacity of the Type 2 and Type 4 specimens are improved by 8.4% and 15.6% than the corresponding specimens of Type 1 and Type 3 respectively. The present study proposes a closed form expression to compute the yield and ultimate load of the system. This is accomplished using the theory of statics and the failure pattern observed during testing. Good correlation is found between the theoretical and experimental results.

• 전산구조공학
• /
• 제5권1호
• /
• pp.119-132
• /
• 1992

반복하중을 받는 짧은 I보(Beam)의 횡-비틀림 좌굴(Lateral-Torsional Buckling)에 대한 광범위한 Parametric Study를 수행하여 보의 좌굴현상을 좀 더 깊이 고찰하고자 한다. 유한한 비틀림변형의 뒤틀림(Warping)이외에 미소한 절단변형의 뒤틀림도 고려한 기하학적(완전) 비선형의 일차원 보를 해석적 모델로 사용하고, 또한 금속의 주기적소성(Cyclic Plasticity)거동을 보다 잘 나타내기 위해 다축 주기적소성모델을 Consistent Return Mapping Algorithm과 결합시켜 적용한다. 기준치 근방에서 아래와 같은 여러가지 Parameter Study를 수행하므로써 반복하중을 받는 짧은 I보의 횡-비틀림 좌굴의 일반적 응답을 고찰한다 : 재료의 강복강도, 강복플래토(Yield Plateau), 변형율경화, 이동경화(Kinematic Hardening), 잔류응력, 작용하중의 절단중심에 대한 편심률, 작용하중의 보 단면에 대한 높이, 작용하중의 보 길이방향의 위치, 보 단면의 치수, 작용하중으로부터 멀리 떨어진 지지단의 고정도.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제14권4호
• /
• pp.481-494
• /
• 2001

본 논문은 철근 콘크리트 구조물의 비탄성 해석을 수행하기 위하여 개발된 9절점 퇴화 쉘 요소에 대하여 기술하였다. 개발된 쉘 유한요소는 퇴화고체기법과 함께 구조물에서 발생하는 횡 전단 변형효과를 고려하기 위하여 Reissner-Mindlin (RM)가정을 도입하였다. RM가정을 바탕으로 한 퇴화 쉘 요소는 쉘의 두께가 얇거나, 즉 종횡비가 작거나, 균일하지 않은 유한요소망을 사용할 경우 구조물의 강성이 과대하게 계산되는 강성과대현상(Locking phenomenon)이 나타나게 된다. 강성과대현상은 선택적 감차 적분, 비 적합 모드, 가변형도 등을 사용하여 개선하는데 특히 가변형도법에 바탕을 둔 대체변형도는 많은 유한요소에 성공적으로 적용되어 왔다. 그러나 이와는 대조적으로 콘크리트의 비탄성 해석에 가변형도법을 도입하고 그 성능을 조사한 사례는 매우 적다. 따라서 본 연구에서는 가변형도법과 미시적 재료모델을 바탕으로 RM 쉘 요소를 정식화하고 미를 유한요소프로그램으로 개발하였다. 개발된 철근 콘크리트 쉘 요소의 성능은 수치예제를 통하여 검증하였다. 수치예제로부터 개발된 쉘요소를 이용하여 구해진 해석결과가 실험결과 또는 다른 해석결과에 근접함을 알 수 있다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제75권3호
• /
• pp.401-414
• /
• 2020

Unlike the existing truss models for shear and torsion analysis, in this study, the torsional capacities of reinforced concrete (RC) members were estimated by introducing multi-potential capacity criteria that considered the aggregate interlock, concrete crushing, and spalling of concrete cover. The smeared truss model based on the fixed-angle theory was utilized to obtain the torsional behavior of reinforced concrete member, and the multi-potential capacity criteria were then applied to draw the capacity of the member. In addition, to avoid any iterative calculation in the existing torsional behavior model, a simple strength model was suggested that considers key variables, such as the effective thickness of torsional member, principal stress angle, and strain effect that reduces the resistance of concrete due to large longitudinal tensile strain. The proposed multi-potential capacity concept and the simple strength model were verified by comparing with test results collected from the literature. The study found that the multi-potential capacity could estimate in a rational manner not only the torsional strength but also the failure mode of RC members subjected to torsional moment, by reflecting the reinforcing index in both transverse and longitudinal directions, as well as the sectional and material properties of RC members.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제18권4호
• /
• pp.1063-1081
• /
• 2015

In this paper, a new nonlocal hyperbolic refined plate model is presented for free vibration properties of functionally graded (FG) plates. This nonlocal nano-plate model incorporates the length scale parameter which can capture the small scale effect. The displacement field of the present theory is chosen based on a hyperbolic variation in the in-plane displacements through the thickness of the nano-plate. By dividing the transverse displacement into the bending and shear parts, the number of unknowns and equations of motion of the present theory is reduced, significantly facilitating structural analysis. The material properties are assumed to vary only in the thickness direction and the effective properties for the FG nano-plate are computed using Mori-Tanaka homogenization scheme. The governing equations of motion are derived based on the nonlocal differential constitutive relations of Eringen in conjunction with the refined four variable plate theory via Hamilton's principle. Analytical solution for the simply supported FG nano-plates is obtained to verify the theory by comparing its results with other available solutions in the open literature. The effects of nonlocal parameter, the plate thickness, the plate aspect ratio, and various material compositions on the dynamic response of the FG nano-plate are discussed.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제29권3호
• /
• pp.405-422
• /
• 2018

In this research, experimental tensile test and manufacturing of carbon nanotube reinforced composite beam (CNTRC) is presented. Also, bending, buckling, and vibration analysis of CNTRC based on various beam theories such as Euler-Bernoulli, Timoshenko and Reddy beams are considered. At first, the experimental tensile tests are carried out for CNTRC and composite beams in order to obtain mechanical properties and then using Hamilton's principle the governing equations of motion are derived for Euler Bernoulli, Timoshenko and Reddy theories. The results have a good agreement with the obtained results by similar researches and it is shown that adding just two percent of carbon nanotubes increases dimensionless fundamental frequency and critical buckling load as well as decreases transverse deflection of composite beams. Also, the influences of different manufacturing processes such as hand layup and industrial methods using vacuum pump on composite properties are investigated. In these composite beams, glass fibers used in an epoxy matrix and for producing CNTRC, CNTs are applied as reinforcement particles. Applying two percent of CNTs leads to increase the mechanical properties and increases natural frequencies and critical buckling load and decreases deflection. The obtained natural frequencies and critical buckling load by theoretical method are higher than other methods, because there are some inevitable errors in industrial and hand layup method. Also, the minimum deflection occurs for theoretical methods, in bending analysis. In this study, Young's and shear modulli as well as density are obtained by experimental test and have not been used from the results of other researches. Then the theoretical analysis such as bending, buckling and vibration are considered by using the obtained mechanical properties of this research.