• Steel and Composite Structures
• /
• 제41권5호
• /
• pp.637-648
• /
• 2021

Nowadays, one of the practical, fast and easy ways to strengthen steel elements is the use of Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP). Most previous research in the CFRP strengthening of steel members has carried out on straight steel members. The main difference between horizontal curved beams and straight beams under vertical load is the presence of torsional moment in the horizontal curved beams. In the other words, the horizontal curved beams are analyzed and designed for simultaneous internal forces included bending moment, torsional moment, and shear force. The horizontal curved steel beams are usually used in buildings, bridges, trusses, and others. This study explored the effect of the CFRP strengthening on the behavior of the horizontal curved square hollow section (SHS) steel beams. Four specimens were analyzed, one non-strengthened curved steel beam as a control column and three horizontal curved steel beams strengthened using CFRP sheets (under concentrated load and uniform distributed load). To analyze the horizontal curved steel beams, three dimensional (3D) modeling and nonlinear static analysis methods using ANSYS software were applied. The results indicated that application of CFRP sheets in some specific locations of the horizontal curved steel beams could increase the ultimate capacity of these beams, significantly. Also, the results indicated when the horizontal curved steel beams were under distributed load, the increase rate in the ultimate capacity was more than in the case when these beams were under concentrated load.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제23권9호
• /
• pp.51-63
• /
• 2007

암반에 근입된 현장타설말뚝의 주면거동특성을 분석하고자, 편마암질의 풍화암/연암지역에서 현장 말뚝재하시험(압축재하 4회, 인발시험 5회)을 수행하였다. 이를 통해 암반 풍화, 굴착면 거칠기, 말뚝 직경, 재하방향 등의 요소들이 암반 근입 현장타설말뚝의 주면 전단거동을 결정짓는 주요요소임을 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 국내에서 수행된 암반 근입 현장타설말뚝의 재하시험 사례를 토대로 국내 암반조건을 반영한 극한주면마찰력($f_{max}$)을 제안하였다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제19권6호
• /
• pp.773-783
• /
• 2007

와이어로프 단위를 이용한 단순한 비 부착형 전단보강 기술이 개발되었다. 제안된 보강 기술에 의해 보강된 연속 T형 보 6개와 동일한 무 보강 시험체가 실험되었다. 고려된 주요 변수는 와이어로프의 양과 프리스트레스이다. 모든 시험체의 기하학적 특성 및 철근 배근을 동일하다. 와이어로프의 프리스트레스로 인한 콘크리트 복부에서의 수직응력 분포가 보의 경사균열 전단내력 및 최대 전단내력에 미치는 영향이 또한 제시되었다. 본 연구의 실험 결과로부터 제안된 보강 기술을 이용하여 철근콘크리트 보의 전단내력 향상 및 연성을 확보하기 위해서는 와이어로프 비는 ACI 기준에서 제시하는 최소 전단철근비의 2.5배 이상, 그리고 프리스트레스는 와이어로프 인장강도의 0.6배 이하로 있어야 함이 제안될 수 있었다. 와이어로프 단위로 보강된 연속 T형 보의 전단내력을 평가하기 위하여 상계치 이론을 이용한 수치해석 모델이 제시되었다. 제시된 수치해석 모델은 ACI 318-05의 전단내력 식에 비해 실험 결과와 잘 일치하였다.

• 콘크리트학회지
• /
• 제8권4호
• /
• pp.149-159
• /
• 1996

최근의 건설 재료의 발전은 인공경량골재의 대량생산을 가능케 했으며 이를 사용한 경량고강도콘크리트의 발전을 가속화시켰다. 경량고강도콘크리트는 Dead Load를 감소시켜 건설비용을 경감시킬 뿐만 아니라 자중 감소로 인하여 지진 등에도 적절히 대응할 수 있는 재료이다. 그러나 대부분의 연구가 보통중량 골재를 사용한 고강도 콘크리트에 대한 연구이고, 경량골재를 사용한 고강도콘크리트에 대해서는 그 연구 결과가 많지 않다. 일반적으로 철근콘크리트 보의 전단강도는 콘크리트의 압축강도, 인장철근비, 전단스팬비, 그리고 전단보강철근의 유무에 영향을 받는다고 한다. 이에 본 연구에서는 전단스팬비(a/d = 1.5, 2.5, 3.5, 4.5)와 전단보강철근( ${\rho}_8= 0%$, 1.136%)을 변수로 한 총 8개의 시험체를 가지고 경량고강도콘크리트의 전단거동에 관한 특성을 규명하고자 전단실험을 행했다. 실험결과들은 ACI 규준식 및 Zsutty의 제안식과 비교 검토되었다. 그 결과 ACI(11-3)식과 (11-6)식은 경량콘크리트 보에서도 적용 가능하고, 또한 Zsutty 의 제안식도 전단스팬비(a/d)가 1.5인 경우를 제외하고는 적용될 수 있음을 알 수 있었다.

• 대한치과기공학회지
• /
• 제32권3호
• /
• pp.195-207
• /
• 2010

Purpose: The purpose of this study was to observe the microstructural changes of surface in the specimens, performing the shear bond strength testing. The currently most used non-precious alloys are nickel-chromium based alloys with or without beryllium. However, their biocompatibility has been questioned concerning possible damages to the health of the patient and professionals involved in the fabrication of prosthesis caused by long exposure to Ni and Be. An option to nickel-chromium alloys is the cobalt-chromium alloy, an alternative that does not sacrifice the physical properties of the metal porcelain systems. Studies in the animals substantially show that the cobalt-chromium alloys are relatively well tolerated, being therefore more biocompatible than the nickel-chromium alloys. Methods: Non-addition Be to nickel-chromium based alloy(Bellabond plus) and cobalt-chromium alloy which has been widely used(Wirobond C) fused with ZEO light porcelain classified control group and cobalt-chromium alloy which is developing alloy of Alphadent company in Korea(Alphadent alloy) fused with ZEO light porcelain classified experimental group. The specimens of $4mm{\times}4mm{\times}0.5mm$ were prepared as-cast and as-opaque to cast body to analyze the mechanical characteristic change, the microstructure of alloy surface. The phase change was used to observe through XRD analysis and OM/SEM was used to observe the surface of specimens as-cast and as-opaque to cast body. Chemical formation of their elements was measured with EDS. Then hardness was measured with Micro Vicker's hardness tester. Shear bond strength test thirty specimens of $10mm{\times}10mm{\times}2mm$ was prepared, veneered, 3mm high and 3mm in diameter, over the alloy specimens. The shear bond strength test was performed in a universal testing machine(UTM) with a cross head speed of 0.5mm/min. Ultimate shear bond strength data were analyzed with one-way ANOVA and the Scheffe's test (P<0.05). Within the limits of this study, the following conclusions were drawn: The X-ray diffraction analysis results for the as-cast and as-opaque specimens showed that the major relative intensity of Bellabond plus alloy were changed smaller than Wirobond C and Alphadent Co-Cr based alloys. Results: Microstructural analysis results for the opaque specimens showed all the alloys increased carbides and precipitation(PPT). Alphadent Co-Cr based alloy showed the carbides of lamellar type. The Vickers hardness results for the opaque specimens showed Wirobond C and Alphadent Co-Cr based alloys were increaser than before ascast, but Bellabond plus alloy relatively decreased. The mean shear bond strengths (MPa) were: 33.11 for Wirobond C/ZEO light; 25.00 for Alphadent Co-Cr alloy/ZEO light; 18.02 for Bellabond plus/ZEO light. Conclusion: The mean shear bond strengths for Co-Cr and Ni-Cr based alloy were significantly different. But the all groups showed metal-metal oxide modes in shear bond strengths test at the interface.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제29권1호
• /
• pp.53-64
• /
• 2017

강섬유 보강 초고성능 콘크리트(UHPFRC)는 높은 압축강도 뿐 아니라 강섬유 보강에 의한 뛰어난 응력분산효과로 인해 높은 인장강도를 가지며, 미세균열의 확장을 통해 균열 후에도 경화거동을 하여 구조부재가 안정적으로 외력에 저항하도록 한다. 본 연구에서는 UHPFRC 재료 인장강도를 정의함에 있어 노치가 있는 휨실험과 직접인장실험을 비교하여 실험법 및 결과 분석의 장단점을 알아보았다. I-형 보의 전단부재실험은 복부의 면내전단거동을 알아보기 위하여 전단 경간비, 유효높이, 재료인장강도를 변수로 계획하였다. 실험결과를 통해 전단보강근이 없는 UHPFRC I형 보의 균열발생 이후 전단거동의 응력 재분배효과를 정량적으로 판단하고, 균열 후 거동을 기존 전단 강도식이 잘 반영하고 있는지 검토하였다. 전단철근 보강이 없는 UHPFRC 전단부재의 경우 파괴모드는 사인장 파괴로 동일하였고, 이러한 파괴모드를 가지는 부재는 전단 경간비와 유효높이에 크게 영향을 받게 되어 부재 설계 시 이러한 변수에 대한 고려가 필요한 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제13권2호
• /
• pp.197-208
• /
• 2000

최 등/sup 1)/은 total lagrangian formulation에 근거한 증분 평형방정식을 적용하고, 강도행렬 산정시 회전각의 2차항을 포함시켜 기하학적 비선형 해석시 해의 수렴성을 향상시켰다. 또한 등매개 쉘 유한요소의 단점인 전단구속 현상과 제로 에너지 모드가 발생하는 문제를 극복하기 위하여 가정 변형률장을 적용하여 보강된 판 및 쉘 구조의 비선형 해석법을 개발하였다. 본 연구에서는 잔류응력을 고려한 쉘구조의 극한강도 해석을 수행하기 위하여, 대변형거동과 함께 소성붕괴거동을 추적할 수 있는 알고리즘을 제시한다. 잔류응력을 고려한 증분평형방정식에 return mapping algorithm을 이용한 탄소성 해석법을 결합시켜서 보강된 판 및 쉘구조의 극한거동을 파악한다. 수치해석 예제를 통하여 본 연구에서 제시된 유한요소 및 비선형 해석 알고리즘에 대한 효율성 및 적용성을 확인하였다.

• Computers and Concrete
• /
• 제6권1호
• /
• pp.41-57
• /
• 2009

This paper presents the details of a novel external prestressing technique for strengthening of concrete members. In the proposed technique, transfer of external force is in shear mode on the end block thus creating a complex stress distribution and the required transverse prestressing force is lesser compared to conventional techniques. Steel brackets are provided on either side of the end block for transferring external prestressing force and these are connected to the anchor blocks by expansion type anchor bolts. In order to validate the technique, an experimental investigation has been carried out on post-tensioned end blocks. Performance of the end blocks have been studied for design, cracking and ultimate loads. Slip and slope of steel bracket have been recorded at various stages during the experiment. Finite element analysis has been carried out by simulating the test conditions and the responses have been compared. From the analysis, it has been observed that the computed slope and slip of the steel bracket are in good agreement with the corresponding experimental observations. A simplified analytical model has been proposed to compute load-deformation of the loaded steel bracket with respect to the end block. Yield and ultimate loads have been arrived at based on force/moment equilibrium equations at critical sections. Deformation analysis has been carried out based on the assumption that the ratio of axial deformation to vertical deformation of anchor bolt would follow the same ratio at the corresponding forces such as yield and ultimate. It is observed that the computed forces, slip and slopes are in good agreement with the corresponding experimental observations.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제29권6호
• /
• pp.785-802
• /
• 2018

In this paper, two different computational methods, called Rayleigh-Ritz and collocation are developed to estimate the ultimate strength of composite plates. Progressive damage behavior of moderately thick composite laminated plates is studied under in-plane compressive load and uniform lateral pressure. The formulations of both methods are based on the concept of the principle of minimum potential energy. First order shear deformation theory and the assumption of large deflections are used to develop the equilibrium equations of laminated plates. Therefore, Newton-Raphson technique will be used to solve the obtained system of nonlinear algebraic equations. In Rayleigh-Ritz method, two degradation models called complete and region degradation models are used to estimate the degradation zone around the failure location. In the second method, a new energy based collocation technique is introduced in which the domain of the plate is discretized into the Legendre-Gauss-Lobatto points. In this new method, in addition to the two previous models, the new model named node degradation model will also be used in which the material properties of the area just around the failed node are reduced. To predict the failure location, Hashin failure criteria have been used and the corresponding material properties of the failed zone are reduced instantaneously. Approximation of the displacement fields is performed by suitable harmonic functions in the Rayleigh-Ritz method and by Legendre basis functions (LBFs) in the second method. Finally, the results will be calculated and discussions will be conducted on the methods.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제34권4호
• /
• pp.1065-1079
• /
• 2014

철근콘크리트 코벨의 파괴거동은 코벨의 전단경간비 및 주인장 철근비를 포함한 여러 변수들로 인해 복잡하다. 이 논문에서는 철근콘크리트 코벨의 강도 및 거동 특성을 논리적이고 합리적인 방법으로 반영하여 전단경간비가 1.0 이하인 철근콘크리트 코벨을 설계할 수 있는 단순한 형태의 1차 부정정 트러스 구조의 스트럿-타이 모델을 제안하였다. 또한 부정정 스트럿-타이 모델을 정정 트러스 구조의 스트럿-타이 모델로 변환시켜 현행 스트럿-타이 모델 설계기준에 의한 코벨의 설계를 가능하게 하는 하중분배율을 제안하였다. 하중분배율 결정 시 스트럿과 타이의 재료적 비선형 거동을 고려할 수 있는 부정정 스트럿-타이 모델의 비탄성 구조해석을 통해 철근콘크리트 코벨의 강도 및 거동을 지배하는 전단경간비, 주인장 철근비, 수직하중에 대한 수평하중의 비, 그리고 콘크리트의 압축강도 등의 주요설계변수들의 영향을 반영하였다. 이 연구에서 제안한 부정정 스트럿-타이 모델 및 하중분배율의 적합성을 검증하기 위해 파괴실험이 수행된 다수의 철근콘크리트 코벨의 극한강도를 평가하였으며, 그 결과를 ACI 318-11의 전통적인 설계기준 및 정정 트러스 구조의 스트럿-타이 모델을 기반으로 하는 현행 주요 설계기준의 스트럿-타이모델 방법에 의한 평가결과와 비교분석하였다.