• Earthquakes and Structures
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• 제19권5호
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• pp.361-377
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• 2020

In the present research work, the effectiveness and the efficiency of a retrofitting approach using a layer of ultra-high performance fiber reinforced concrete (UHPFRC) jacket for damaged substandard exterior beam-column joints (BCJs) is experimentally investigated. The main objective of this study is to rehabilitate the already damaged BCJs to meet the serviceability requirements without compromising safety. According to the proposed strengthening technique, a chipped surface, lightly brushed with a dry condition was selected for making a successful bond between normal concrete substrate surface (NCSS) and UHPFRC. Then a fresh UHPFRC jacket with a thickness of 30 mm was cast around the damaged specimens. The entire test matrix was comprised of three 1/3 scale damaged exterior BCJs with a different column axial load (CAL). These specimens were repaired with UHPFRC and retested under monotonic loading. Based on the experimental results, repaired specimens showed an excellent performance in terms of their load-displacement response, maximum strength, displacement ductility, initial stiffness, secant stiffness and energy dissipation capacity when compared with the corresponding values registered when these specimens were tested in their virgin state. This rehabilitative intervention not only restored the strength, stiffness, ductility and energy dissipation capacity of severely damaged specimens but also improved their performance.

• Earthquakes and Structures
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• 제12권6호
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• pp.603-617
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• 2017

This paper presents investigation into the behavior of beam-column joints, with the joint region concrete being replaced by steel fiber reinforced concrete (SFRC) and by ultra-high performance concrete (UHPC). A total of ten beam-column joint specimens (BCJ) were tested experimentally to failure under monotonic and cyclic loading, with the beam section being subjected to flexural loading and the column to combined flexural and axial loading. The joint region essentially transferred shear and axial stresses as received from the column. Steel fiber reinforced concrete (SFRC) and ultra-high performance concrete (UHPC) were used as an innovative construction and/or strengthening scheme for some of the BCJ specimens. The reinforced concrete specimens were reinforced with longitudinal steel rebar, 18 mm, and some specimens were reinforced with an additional two ties in the joint region. The results showed that using SFRC and UHPC as a replacement concrete for the BCJ improved the joint shear strength and the load carrying capacity of the hybrid specimens. The mode of failure was also converted from a non-desirable joint shear failure to a preferred beam flexural failure. The effect of the ties in the SFRC and UHPC joint regions could not be observed due to the beam flexural failure. Several models were used in estimating the joint shear strength for different BCJ specimens. The results showed that the existing models yielded wide-ranging values. A new concept to take into account the influence of column axial load on the shear strength of beam-column joints is also presented, which demonstrates that the recommended values for concrete tensile strength for determination of joint shear strength need to be amended for joints subject to moderate to high axial loads. Furthermore, finite element model (FEM) simulation to predict the behaviour of the hybrid BCJ specimens was also carried out in an ABAQUS environment. The result of the FEM modelling showed good agreement with experimental results.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.18-24
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• 2016

본 논문은 강섬유의 일부를 철근집합체로 대체하여 초고강도 섬유보강 철근 콘크리트 I 형보의 연성거동을 유도하는 것을 목적으로 한다. 강섬유와 철근집합체의 조합을 가진 초고강도 콘크리트 I 형보 대한 휨거동 실험을 수행하였다. 강섬유의 혼입률은 0%, 0.7%, 1%, 1.5%, 2%이다. 철근집합체와 PS강연선 집합체가 압축구역에서 콘크리트를 구속하기 위해 사용되었다. 철근집합체와 강연선 집합체의 길이도 실험요소 중 하나이다. 이러한 실험요소를 조합하여 9개의 초고강도 철근 콘크리트 I 형보를 제작하였다. 강섬유 뿐만 아니라 종방향의 철근 집합체도 초고강도 철근 콘크리트 I형 보의 연성거동을 유도하는데 효과를 가지고 있다. 강섬유 혼입률 0.7% 또는 1%와 철근집합체를 사용한 조합이 I형 보의 효과적인 연성 거동을 보여주고 있다. 하중과 처짐관계 및 균열양상 등이 좁은 간격을 가진 작은 직경의 종방향 철근 집합체의 유용성을 나타내고 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.177-185
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• 2016

이 논문에서는 강섬유 보강 초고성능 콘크리트(UHPC)의 부재의 휨거동을 특성을 파악하고자 하였다. 하이브리드 강섬유보강 초고성능 콘크리트의 압축강도는 150 MPa이다. 부피비 1.5%의 하이브리드 강섬유 보강 초고성능 콘크리트의 휨거동 특성 실험을 수행하였다. 강섬유보강 콘크리트의 압축 및 인장거동 재료 특성은 구조거동 예측을 위해 매우 중요하다. 강섬유 보강 초고성능 콘크리트의 하중-균열개구변위 측정결과를 이용하여 인장거동 특성을 파악하였다. 실험결과는 하이브리드 강섬유 보강 UHPC는 균열제어에 유리한 것을 나타낸다. 또한, 강섬유 보강 UHPC 보의 연성지수는 1.6~3.0을 나타내어 연성거동에 효과적임을 나타낸다. 모멘트-곡률 관계 측정결과와 해석결과를 비교하였다. 휨철근을 배근하지 않은 UHPC 보에 대한 휨강도 예측결과는 측정 휨강도를 다소 과다평가하고 있다. 전반적으로 본 연구에서 제시한 강섬유 보강 초고성능 콘크리트 재료 및 휨 거동 모델링 제안기법에 의해 압축강도 150 MPa 급의 강섬유 보강 콘크리트 보의 합리적인 휨성능 예측이 가능하다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2010년도 춘계 학술대회 제22권1호
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• pp.407-408
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• 2010

본 연구는 폴리프로필렌 섬유와 나일론 섬유, 그리고 스테인레스 강섬유로 보강된 초고강도 콘크리트 기둥의 내화 성능에 관하여 조사하였다. 단주부재시편 24개가 제작되었으며 KS F 2257-1의 표준시간-가열온도곡선을 이용하여 3시간까지 가열하였다. 폴리프로필렌 섬유의 길이와 각 섬유의 혼입율을 주요 실험 변수로 하였으며, 일반 골재와 전기로 슬래그 골재에 대한 영향도 파악하였다.

• Computers and Concrete
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• 제24권1호
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• pp.37-49
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• 2019

In this study, the shear behaviour of reinforced concrete (RC) beams that were retrofitted using precast panels of ultra-high performance fiber reinforced concrete (UHPFRC) is presented. The precast UHPFRC panels were glued to the side surfaces of RC beams using epoxy adhesive in two different configurations: (i) retrofitting two sides, and (ii) retrofitting three sides. Experimental tests on the adhesive bond were conducted to estimate the bond capacity between the UHPFRC and normal concrete. All the specimens were tested in shear under varying levels of shear span-to-depth ratio (a/d=1.0; 1.5). For both types of configuration, the retrofitted specimens exhibited a significant improvement in terms of stiffness, load carrying capacity and failure mode. In addition, the UHPFRC retrofitting panels glued in three-sides shifted the failure from brittle shear to a more ductile flexural failure with enhancing the shear capacity up to 70%. This was more noticeable in beams that were tested with a/d=1.5. An approach for the approximation of the failure capacity of the retrofitted RC beams was evolved using a multi-level regression of the data obtained from the experimental work. The predicted values of strength have been validated by comparing them with the available test data. In addition, a 3-D finite element model (FEM) was developed to estimate the failure load and overall behaviour of the retrofitted beams. The FEM of the retrofitted beams was conducted using the non-linear finite element software ABAQUS.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권3호
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• pp.299-309
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• 2015

강섬유 보강 초고성능 콘크리트(UHPFRC)는 뛰어난 압축 및 인장강도를 가지고 있는 재료이다. 일반 콘크리트는 균열 발생 후 균열에 수직으로 보강된 철근의 구속력을 수직항력으로, 구속력에 의해 발생하는 골재 맞물림 등에 의한 균열면의 거칠기를 마찰 계수로 표현하여 전단 마찰 강도를 정의하고 있다. UHPFRC는 골재 맞물림 현상은 없으나 강섬유의 부착응력에 의한 균열 후 인장력이 상당히 큰 특징이 있으며, 이러한 특징은 전단 마찰 강도에 반영되어야 함이 타당하다. 본 연구에서는 전단면에 횡철근이 보강된 24개의 직접 전단실험체를 제작하여 푸시 오프 실험을 수행하였다. 실험결과는 소성 이론에 의해 분석되었으며 이로부터 전단 마찰 계수와 유효 계수를 도출하였다. 소성 이론에 의한 전단 마찰 강도식은 기존 실험결과 및 기존 전단 마찰 강도식과 비교하여 타당성을 검증하였으며, 최종적으로 UHPFRC의 균열 후 인장강도를 고려한 일체식 구조체의 전단 마찰 강도식을 제안하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.61-69
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• 2019

본 연구에서는 단일강섬유와 하이브리드강섬유로 보강된 UHPC의 휨강도 및 연성을 평가하기 위해 세 개의 휨파괴형 보에 대한 4점 가력 실험을 수행하였다. 실험 결과 단일섬유로 보강된 UHPC보다 하이브리드 섬유로 보강된 UHPC가 강도 및 연성 모든 측면에서 더 우수한 구조성능을 보유한 것으로 나타났다. 설계시의 안전성에 대해 평가하기 위하여, K-UHPC 구조설계지침에서 제공하는 방법에 따라 실험체의 강도와 연성을 평가해본 결과 현재의 재료모델은 강도에 대해서는 보수적으로 평가할 수 있으나 연성에 대해서는 과대평가하는 것으로 나타났다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2004년도 추계 학술발표회 제16권2호
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• pp.573-576
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• 2004

High performance SFRC composed of mira-sized ultra fine particles is characterized by high strength, high ductility and excellent durability. therefore many researches about materials based on new composition like this are performed recently. many researchers have reported that adding steel fiber to concrete improved its tensile and flexural strength significantly. the main objective of this research is to examine the effect of adding steel fiber on the tensile strength of high performance SFRC. variables considered in this study are w/c ratio and fiber volume fraction.

• Earthquakes and Structures
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• 제23권5호
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• pp.463-472
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• 2022

Reinforced concrete (RC) beam column joints (BCJ) have mostly exhibited poor seismic performance during several past earthquakes, typically due to the poor-quality concrete or lack of reinforcement detailing typical of pre-code design practice. The present study is motivated towards numerical simulation and seismic fragility assessment of one such RC-BCJ. The BCJ is loaded to failure and strengthened using Ultra High Performance-Hybrid Fiber Reinforced Concrete (UHP-HFRC) jacketing. The strengthening is performed for four different BCJ specimens, each representing an intermediate damage state before collapse. viz., slight, moderate, severe, and collapse. From the numerical simulation of all the BCJ specimens, an attempt is made to correlate different modelling and design parameters of the BC joint with respect to the damage states. In addition, seismic fragility analysis of the original as well as the retrofitted damaged BCJ specimens show the relative enhancement achieved in each case.