• Steel and Composite Structures
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• 제10권6호
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• pp.501-516
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• 2010

This paper is aiming to study the performances of reinforced high-strength concrete (HSC) short columns confined with aramid fibre-reinforced polymer (AFRP) sheets. An experimental program, which involved 45 confined columns and nine unconfined columns, was carried out in this study. All the columns were circular in cross section and tested under axial compressive load. The considered parameters included the concrete strength, amount of AFRP layers, and ratio of hoop reinforcements. Based on the experimental results, a prediction model for the axial stress-strain curves of the confined columns was proposed. It was observed from the experiment that there was a great increment in the compressive strength of the columns when the amount of AFRP layers increases, similar as the ultimate strain. However, these increments were reduced as the concrete strength increasing. Comparisons with other existing prediction models present that the proposed model can provide more accurate predictions.

• Smart Structures and Systems
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• 제5권6호
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• pp.633-644
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• 2009

A simple method has been developed to detect the bonding condition of active fiber composites (AFC) adhered to the surface of a host structure. Large deformation actuating capability is one of important features of AFC. Edge delamination in adhesive layer due to large interfacial shear stress at the free edge is typically resulted from axial strain mismatch between bonded materials. AFC patch possesses very good flexibility and toughness. When an AFC patch is partially delaminated from host structure, there remains sensing capability in the debonded part. The debonding size can be determined through axial resonance measured by the interdigitated electrodes symmetrically aligned on opposite surfaces of the patch. The electrical impedance and modal response of the AFC patch in part adhered to an aluminum plate were investigated in a broad frequency range. Debonding ratio of the AFC patch is in inverse proportion to the resonant frequency of the fundamental mode. Feasibility of in-situ detecting the progressive delamination between AFC patch and host plate is demonstrated.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권10호
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• pp.47-56
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• 2007

본 연구에서는 자갈혼합률을 다르게 준비한 자갈-모래 혼합시료가 등방압밀 및 $K_0$-이방압밀 상태에서 나타나는 액상화거동에 대해서 연구하였다. 이를 위하여 자갈혼합률이 다른 자갈-모래 혼합토 공시체를 100kPa의 연직응력으로서 상대밀도가 40% 되도록 등방압밀 및 $K_0$-이방압밀 시킨 후 반복삼축시험을 수행하였다. 또한 자갈혼합률이 0%, 10%, 20%, 30%인 공시체에 100 kPa의 연직응력으로서 간극비가 0.7이 되도록 등방압밀 후 반복시험도 실시하였다. 시험결과 동일한 상대밀도(Dr=40%)를 가지는 자갈-모래 혼합토 공시체의 간극비는 자갈혼합률이 증가할수록 감소하다가 약 70%를 저점으로해서 다시 증가한다. 그러나 이 경계혼합률 이하에서는 자갈입자 사이를 채우고 있는 모래의 간극비는 자갈혼합률이 증가할수록 증가한다. 상대밀도가 일정한 (Dr=40%)등방압밀 공시체에 있어서 자갈혼합률이 비교적 낮은 경우(GC=0%, 20%, 40%)에는 반복하중에 의해서 일어나는 간극수압과 축변형률 거동이 비교적 높은 간극비로 인해서 느슨한 모래의 거동을 나타내나, 자갈혼합률이 높은 경우(GC=70%)에는 간극수압과 축변형률 거동이 조밀한 모래의 거동과 비슷한 경향을 보인다. 또한 간극비가 일정한(e=0.7) 등방압밀 공시체에 있어서 자갈혼합률이 높을수록 축변형률과 간극수압 거동은 느슨한 모래의 거동을 보이며 자갈혼합률이 낮을수록 축변형률 거동은 조밀한 모래의 거동을 나타낸다. 등방압밀 공시체의 액상화강도는 경계혼합률(GC=70%)이하의 범위에서는 상대밀도가 일정한 경우에는 자갈혼합률이 증가할수록 증가하며 간극비가 일정한 경우는 자갈혼합률이 증가할수록 감소한다. 따라서 자갈-모래 혼합토의 액상화강도는 예상과는 달리 자갈 입자 사이를 채우고 있는 모래의 상대밀도 보다는 혼합토의 전체적인 상대밀도 및 간극비에 의해서 결정된다는 사실이 확인되었다. $K_0$-이방압밀 공시체의 간극수압과 축변형률 거동은 반복응력이 어느 정도의 응력반전을 포함하고 있는데도 불구하고 응력반전이 없는 경우의 사질토의 거동을 나타낸다. 즉 응력반전량이 반복응력 진폭의 약 10%인데도 불구하고 반복변형률은 비슷하나 영구변형률이 크게 증가하며 또한 간극수압비는 1.0에 미달하여 초기액상화가 일어나지 않는다. 그리고 액상화강도는 자갈촌합률이 증가할수록 0%에서 40%까지의 범위에서는 증가하나 그 이상에서는 감소하는 경향을 보인다. 결론적으로 자갈-모래 혼합토의 반복거동은 자갈혼합량, 간극비, 상대밀도 그리고 압밀상태와 같은 요인에 의해 결정된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.864-873
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• 2002

현재의 CFT기둥 구조에 대한 연구는 대부분 강재측 측면에서 접근한 연구와 강관 내부에 충전되는 콘크리트의 충전성 등과 같은 시공적 측면에 대한 연구성과가 주류로 되고 있으며, 콘크리트 측면에서의 연구는 미흡한 실정이다. 이것에 대한 연구를 중심으로 HCFT 기둥이 축력아래에서 단주가 동일한 휨-모멘트를 받을 때의 변형성능(M-ø)에 대하여 해석적으로 수치적인 값을 검토하였다. 그리고, 기본적인 가정을 바탕으로 실험에서 얻은 CFT 단면의 변형성능의 해석에 대하여 모멘트-축력-곡률관계의 해석 프로그램의 개발(C-Language)을 실시하였다. 따라서, 본 연구에서는 폭-두께비(D/t), 세장비(λ), 콘크리트의 종류를 주요변수로 하여 편심하중 아래에서의 강도 600kgf/$\textrm{cm}^2$를 충전한 HCFT 기둥에 대한 내력 및 곡률과 같은 구조적 특성을 고찰하였으며, AISC-LRFD, AIJ, Tokanori Sato의 식을 이용한 내력설계식의 비교분석을 실시하였다. 본 연구에서 검토한 내력 및 곡률은 향후 HCFT 기둥에 대한 내력설계식의 제안 및 해석에 유용하게 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제6권3호
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• pp.1-10
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• 2002

비록 제한된 범위내에서나마 일련의 유한요소해석을 통하여 비보강 조적조 벽체의 면내방향 내진성능을 조사하였다. 이를 위하여 비보강 조적벽체는 연속체로 가정하여 등방성 평면응력요소로 취급하였으며, 비보강 조적조의 균열거동을 위하여 균열특성이 요소내에 분포하는 것으로 가정하는 분포균열모델을 사용하였다. 모두 70가지 서로 다른 경우의 비보강 조적벽체 모델을 해석하였는데, 축력비, 형상비 및 유효단면적비 등의 변수를 고려하였다. 해석결과 이들 변수가 비보강 조적벽체의 극한강도에 지대한 영향을 미치며 상호 작용하는 것으로 확인되었다. 비보강 조적벽체의 여러 가지 취성적 요인과 복합적인 파괴형태의 가능성을 감안하여 현재 우리 나라 규준에서 사용하고 있는 반응수정계수의 크기를 재고하여야 함이 지적되었다.

• 대한치과보철학회지
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• 제46권5호
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• pp.479-489
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• 2008

목적: 상악 구치부에서 자연치와 임플란트 보철시, 보철치관/고정체 비율에 따른 응력분포 양상을 비교하고자 했다. 재료 및 방법: 자연치 모델의 경우는 획득한 3차원 인체모델을 상악 좌측 제2소구치 및 제 1대구치가 포함된 상악골을 Box 형태의 3차원 유한요소모델로 변환하였고, 임플란트 모델은 3차원 인체모델에서 치아 부분을 제거하고 동일 부위에 임플란트 모델을 연결하는 과정을 거쳐서 임플란트가 삽입된 유한요소모델을 구성하였다. 치관/고정체 비율을 0.7:1, 1:1, 1.25:1이 되도록 골수준 (bone level)을 조정하였으며 각 모델의 치관 부위에 300 N의 수직 하중과 수평하중을 각각 가했다. 결과: 1. 모든 하중 조건하에서 자연치와 임플란트 모두에서 피질골과 인접하는 경부에 응력이 집중되는 양상을 보였다. 2. 치관/치근 (고정체) 비가 증가함에 따라 자연치와 임플란트 모두에서 교합면에 수직적 하중을 가한 경우에는 응력의 변화가 뚜렷하지 않았으나, 수평적 하중을 가한 경우에서는 응력이 증가하는 양상을 보였다. 3. 자연치의 경우에 치관/치근비가 증가함에 따라 splinting이 응력감소 효과를 보였고, 임플란트의 경우에는, 치관/고정체 비가 증가함에 따라 splinting이 수직 하중조건에 응력감소효과를 보였으나, 중심에서 벗어난 하중조건에는 최대응력이 오히려 증가하는 양상을 보였다. 4. 임플란트의 경우, 치관/고정체 비가 증가함에 따라 splinting이 수평하중조건 4에서 뚜렷한 응력감소 효과를 보이나, 수평 하중조건 5에서는 응력감소 효과가 감소되고, 특히 치관/고정체 비가 1.25:1인 경우에서는 오히려 응력의 증가를 보였다. 결론: 임플란트 보철물은 치관/고정체 비가 커질수록 더 큰 응력을 받게 되고, splinting의 효과도 감소하게 된다. 또한 교합하중이 임플란트의 장축을 벗어나거나 중심에서 벗어난 경우 응력이 커지는 것으로 사료된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제23권1호
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• pp.17-29
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• 2017

The seismic performance of steel beam to concrete-encased composite column with unsymmetrical steel section joints is investigated and reported within this paper. Experimental and analytical evaluation were conducted on a total of 8 specimens with T-shaped and L-shaped steel section under lateral cyclic loading and axial compression. The test parameters included concrete strength, stirrup ratio and axial compression ratio. The response of the specimens was presented in terms of their hysterisis loop behavior, stress distribution, joint shear strength, and performance degradation. The experiment indicated good structural behavior and good seismic performance. In addition, a three-dimensional nonlinear finite-element analysis simulating was conducted to simulate their seismic behaviors. The finite-element analysis incorporated both bond-slip relationship and crack interface interaction between steel and concrete. The results were also compared with the test data, and the analytical prediction of joint shear strength was satisfactory for both joints with T-shaped and L-shaped steel section columns. The steel beam to concrete-encased composite column with unsymmetrical steel section joints can develop stable hysteretic response and large energy absorption capacity by providing enough stirrups and decreased spacing of transverse ties in column.

• Steel and Composite Structures
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• 제32권6호
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• pp.717-729
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• 2019

A horizontal cyclic test was carried out to study the seismic performance of lightweight aggregate concrete filled steel tube (LACFST). The constitutive and hysteretic model of core lightweight aggregate concrete (LAC) was proposed for finite element simulation. The stress and strain changes of the steel tube and concrete filled inside were measured in the experiment, and the failure mode, hysteresis curve, skeleton curve, and strain curve of the test specimens were obtained. The influence of axial compression ratio, diameter-thickness ratio and material strength were analysed based on finite element model. The results show that the hysteresis curve of LACFST indicated favourable ductility, energy dissipation, and seismic performance. The LACFST failed when the concrete in the bottom first crushed and the steel tube then bulged, thus axial force imposed by prestressing was proved to be feasible. The proposed constitutive model and hysteretic model of LAC under the constraint of its steel tube was reliable. The bearing capacity and ductility of the specimen increase significantly with increasing thickness of the steel tube. The bearing capacity of the member improves while the ductility and energy dissipation performance slightly decreased with the increasing strength of the steel and concrete.

• Steel and Composite Structures
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• 제2권3호
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• pp.171-194
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• 2002

In this paper, the behaviour of axially loaded partially encased composite columns made with light welded H steel shapes is examined using ABAQUS finite element modelling. The results of the numerical simulations are compared to the response observed in previous experimental studies on that column system. The steel shape of the specimens has transverse links attached to the flanges to improve its local buckling capacity and concrete is poured between the flanges only. The test specimens included 14 stubcolumns with a square cross section ranging from 300 mm to 600 mm in depth. The transverse link spacing varied from 0.5 to 1 times the depth and the width-to-thickness ratio of the flanges ranged from 23 to 35. The numerical model accounted for nonlinear stress-strain behaviour of materials, residual stresses in the steel shape, initial local imperfections of the flanges, and allowed for large rotations in the solution. A Riks displacement controlled strategy was used to carry out the analysis. Plastic analyses on the composite models reproduced accurately the capacity of the specimens, the failure mode, the axial strain at peak load, the transverse stresses in the web, and the axial stresses in the transverse links. The influence of applying a typical construction loading sequence could also be reproduced numerically. A design equation is proposed to determine the axial capacity of this type of column.

• Steel and Composite Structures
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• 제24권3호
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• pp.323-337
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• 2017

This paper presents the results of a comprehensive experimental investigation on the compressive behaviour of steel tube-confined concrete (STCC) stub columns with active and passive confinement. To create active confinement in STCC columns, an innovative technique is used in which steel tube is laterally pre-tensioned while the concrete core is simultaneously pre-compressed by applying pressure on fresh concrete. A total of 135 STCC specimens with active and passive confinement are tested under axial compression load and their compressive strength, ultimate strain capacity, axial and lateral stress-strain curves and failure mode are evaluated. The test variables include concrete compressive strength, outer diameter to wall thickness ratio of steel tube and prestressing level. It is shown that applying active confinement on STCC specimens can considerably improve their mechanical properties. However, applying higher prestressing levels and keeping the applied pressure for a long time do not considerably affect the mechanical properties of actively confined specimens. Based on the results of this study, new empirical equations are proposed to estimate the axial strength and ultimate strain capacity of STCC stub columns with active and passive confinement.