• Steel and Composite Structures
• /
• 제38권1호
• /
• pp.87-102
• /
• 2021

To investigate the failure form, bending stiffness, and residual bearing capacity of monolithic composite beams with laminated slab throughout the fire process, fire tests of four monolithic composite beams with laminated slab were performed under constant load and temperature increase. Different factors such as post-pouring layer thickness, lap length of the prefabricated bottom slab, and stud spacing were considered in the fire test. The test results demonstrate that, under the same fire time and external load, the post-pouring layer thickness and stud spacing are important parameters that affect the fire resistance of monolithic composite beams with laminated slab. Similarly, the post-pouring layer thickness and stud spacing are the predominant factors affecting the bending stiffness of monolithic composite beams with laminated slab after fire exposure. The failure forms of monolithic composite beams with laminated slab after the fire are approximately the same as those at room temperature. In both cases, the beams underwent bending failure. However, after exposure to the high-temperature fire, cracks appeared earlier in the monolithic composite beams with laminated slab, and both the residual bearing capacity and bending stiffness were reduced by varying degrees. In this test, the bending bearing capacity and ductility of monolithic composite beams with laminated slab after fire exposure were reduced by 23.3% and 55.4%, respectively, compared with those tested at room temperature. Calculation methods for the residual bearing capacity and bending stiffness of monolithic composite beams with laminated slab in and after the fire are proposed, which demonstrated good accuracy.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제21권5호
• /
• pp.56-66
• /
• 2017

이 연구에서는 고연성 PET 시트 및 HF(PET+aramid) 스트랜드로 보강한 RC 원형 기둥의 내진 보강 성능에 대하여 실험적으로 비교 고찰하였다. 고연성 PET 및 HF 스트랜드로 횡 구속된 RC 원형 기둥의 내진 성능 실험결과, 모든 보강 기둥에서 최대 휨 강도 및 연성 능력 모두 무보강 기둥보다 향상되었으며 극한단계에서 섬유의 파단은 발생하지 않았다. 또한 PET 시트 25겹 보강 기둥과 HF 스트랜드 1겹 보강 기둥의 저항 내력 및 변위가 거의 유사하여 HF 스트랜드 1겹은 PET 시트 약 25겹(동일 폭 기준)과 동일한 횡 구속 효과를 나타내었다. 결과적으로 휨 강도 증진 및 연성 능력 측면에서 PET는 RC 구조물의 내진 보강재로서 적합한 것으로 사료되나 현장적용의 가능성을 높이기 위해서는 이 연구에서 사용된 HF 스트랜드와 같이 많은 양의 섬유를 함유한 제작품과 같이 1겹으로 다수 PET 시트의 성능 효과를 내는 재료가 필요할 것으로 사료된다. 한편 PET의 내구성에 대해서는 별도의 연구가 필요하며 현재 연구가 진행중이다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제22권4호
• /
• pp.489-498
• /
• 2010

철근 콘크리트 구조물의 명확한 성능평가를 수행하기 위해 재료 및 구조적 특성이 구조물에 미치는 영향에 대한 분석이 필요하다. 구조물의 성능에 영향을 미치는 성능영향인자는 구조물의 재료적 특성인 콘크리트 강도, 종방향주철근, 횡구속 철근, 구조적 특성인 형상비, 축하중에 대하여 총 5가지로 정의하였다. 각각의 성능영향인자 변화에 따른 고유치 해석과 비선형 정적해석을 수행하여 각각의 성능영향인자들이 구조물의 항복 변위와 항복 기저전단력 및 연성비의 정적성능에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 비선형 정적해석의 결과를 이용하여 FEMA-440에서 제안된 수정된 능력스펙트럼법을 이용하여 성능평가를 수행하였고, 이에 따라 구조물의 성능점을 도출하였으며 각각의 성능영향인자가 미치는 영향을 분석하였다. 성능영향인자 변화에 따른 해석 결과, 고유치해석과 비선형 정적해석의 따른 고유주기와 연성비는 구조적 특성이 재료적 특성에 비해 구조물에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났고, 그 중 형상비의 영향이 가장 크게 작용하였으며, 수정된 능력스펙트럼법을 이용한 성능평가 결과, 고유주기와 연성비와 마찬가지로 구조적 특성 중 형상비의 영향이 가장 크게 작용하였다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제20권2호
• /
• pp.221-229
• /
• 2008

와이어로프와 T형 강판을 이용한 개선된 비부착형 기둥보강 공법이 개발되었다. 제시된 절차에 따라 보강된 기둥 8개와 동일한 조건의 무보강 기둥 1개가 중심 축하중 하에서 실험되었다. 주요 변수는 와이어로프 체적비와 T 강판의 플랜지 폭 및 배치 형상이다. 실험된 기둥의 축하중 내력과 연성비는 각각 ACI 318-05의 예측값과 Chung et al.에 의해 수행된 일반 띠기둥의 실험 결과와 비교되었다. 게다가 와이어로프와 T 강판으로 구속된 콘크리트의 응력-변형률 관계를 평가하기 위한 모델이 제시되었다. 실험 결과로부터 기둥의 축하중 내력과 연성은 와이어로프의 체적비와 T 강판의 플랜지 폭의 증가와 함께 증가하였다. 특히 동일 횡보강근 지수에서 와이어로프 체적비가 0.0039 이상일 때 보강된 기둥의 연성비는 띠철근 기둥에 비해 현저히 높았다. 개발된 보강기술에 의해 구속된 콘크리트의 응력-변형률 관계 모델이 제시되었다. 예측된 응력-변형률 관계는 실험 결과와 잘 일치하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제23권3호
• /
• pp.143-149
• /
• 2019

U-형 복합보는 공작물 주차장으로 사용하기 위한 목적으로 개발되었다. 복합보를 공작물로 적용할 때, 가장 우선적으로 고려하여야 할 사항은 낮은 층고와 장경간이다. 또한, 철근 콘크리트 및 강구조가 혼합된 구조이기 때문에 일체성을 확보하고, 소요강도 이상의 구조성능을 확보하여야 한다. 본 연구는 철근 콘크리트 슬래브와 U-형 강판으로 이루어진 복합보의 구조성능을 파악하기 위한 것이다. 복합보의 구조성능을 파악하기 위해 주차장용으로 사용되는 일반적인 U-형 복합보를 기준실험체로 설정하고, 기준실험체 대비 하중방향, U-형 복합보의 춤 및 폭을 변화시킨 실험체를 제작하여 실험을 실시하였다. 실험체 지점간 거리는 4.5m 이며, 하중은 순수 휨구간이 1.5m가 되도록 중앙부 2점가력 하였다. 이론값 산정을 위해 U-형 중앙부의 철근, 강재, 콘크리트 등에 변형게이지를 부착하였으며, 하중점 및 측면에 변위계를 설치하였다. 실험결과, 주차장용으로 계획된 기준실험체의 초기 항복강도는 U-형 강재 밑면에서 처음 발생되었다. 항복강도 이후에는 U-형 강재의 항복구간이 점점 확대되면서 최대강도에 도달되었으며, 최대강도 이후에는 RC 슬래브 콘크리트가 압괴되면서 최종파괴 되었다. 춤을 증가시킨 실험체의 구조성능은 기준실험체와 비교하여 강도 및 연성이 매우 향상된 것을 알 수 있다. 또한, 하중방향에 따른 저항 성능은 부가력으로 가력했을 때 휨성능은 저하되나 연성거동은 증가하므로 휨성능 및 연성을 고려한 설계가 이루어져야 할 것으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제1권2호
• /
• pp.128-135
• /
• 2013

본 연구에서는 비정질 강섬유보강 콘크리트 슬래브의 전단성능을 분석하기 위하여 일면 전단 실험을 수행하였다. 주요 변수는 전단보강방법과 전단보강비이며, 1종류의 무전단보강실험체와 3종류의 전단보강실험체(전단철근, 0.25%, 0.5% 비정질 강섬유보강 실험체)의 일방향 슬래브 실험체를 제작하여 실험하였다. 실험결과, 0.25% 비정질 강섬유보강실험체는 전단 성능이 향상되었지만 0.5% 실험체는 0.25% 보강실험체에 비해 전단성능이 향상되지 않았다. 섬유 보강비에 따른 전단보강 효과를 파악하기 위한 추가적인 연구가 필요하다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제13권3호
• /
• pp.265-277
• /
• 2001

본 논문은 새롭게 개발된 신형상의 평데크플레이트를 사용한 합성슬래브의 휨성능에 대한 실험적 연구이다. 실험은 데크의 두께, 스팬, 토핑두께 및 단면형상 등을 변수로 하여 총 48개의 합성슬래브 단순휨 실험을 수행하여 휨성능을 평가하였으며 기존형의 절곡형 데크와 비교하였다. 실험결과, 신형상의 평데크플레이트가 기존의 절곡형에 비해서 강도, 초기강상, 평형능력 등에서 매우 우수한 성능을 나타냈으며 휨 강성을 나타내는 유효단면 2차 모멘트값은 기존의 ACI 규준식보다 ASCE 규준식에 보다 일치하는 것으로 나타났다. 실험결과를 내력, 강성 및 변형능력 등으로 구분하여 정리하여 나타냈다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제14권6호
• /
• pp.989-1000
• /
• 2002

비선형 정적해석법과 같은 발전된 지진 해석 및 설계방법은 강도, 연성도, 에너지 소산량으로 대표되는 철근콘크리트 부재의 주기거동을 정확하게 예측하는 것이 필요하게 되었다. 최근 연구에서 휨지배 철근콘크리트 부재에 대하여 최대변형능력까지의 반복적인 주기거동에 의한 소산에너지량을 계산할 수 있는 방법이 개발되었다. 본 연구에서는 선행 연구를 토대로 에너지 소산량을 계산할 수 있는 간단한 수식을 제안하고, 이를 실험 결과와 비교하여 검증하였다. 또한 제안된 수식을 이용하여 축력, 철근비, 배근형태, 연성도 등이 에너지 소산능력에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 제안된 수식을 통하여 기존의 경험에 기초한 방법보다 더 정확하게 구조물의 에너지 소산능력을 산정 할 수 있으며, 따라서 연구결과는 성능에 기초한 내진평가 및 설계법에 유용하게 이용될 것으로 판단된다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제26권6호
• /
• pp.793-808
• /
• 2018

In this study, the seismic performance of the connections between L-shaped columns composed of concrete-filled steel tubes (L-CFST columns) and H-beams used in high-rise steel frame structures was investigated. Seven full-scale specimens were tested under quasi-static cyclic loading. The variables studied in the tests included the joint type, the axial compression ratio, the presence of concrete, the width-to-thickness ratio and the internal extension length of the side plates. The hysteretic response, strength degradation, stiffness degradation, ductility, plastic rotation capacity, energy dissipation capacity and the strain distribution were evaluated at different load cycles. The test results indicated that both the corner and exterior joint specimens failed due to local buckling and crack within the beam flange adjacent to the end of the side plates. However, the failure modes of the interior joint specimens primarily included local buckling and crack at the end plates and curved corners of the beam flange. A design method was proposed for the flexural capacity of the end plate connection in the interior joint. Good agreement was observed between the theoretical and test results of both the yield and ultimate flexural capacity of the end plate connection.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제43권4호
• /
• pp.447-456
• /
• 2022

Recent experimental studies showed that deep steel I-shaped profiles classified as high ductility class sections in seismic design international codes exhibit low deformation capacity when subjected to cyclic loading. This paper presents an innovative retrofit solution to increase the rotation capacity of beams using bonded carbon fiber reinforced polymers (CFRP) patches validated with advanced finite element analysis. This investigation focuses on the flexural cyclic behaviour of I-shaped hot rolled steel deep section used as beams in moment-resisting frames (MRF) retrofitted with CFRP patches on the web. The main goal of this CFRP reinforcement is to increase the rotation capacity of the member without increasing the overstrength in order to avoid compromising the strong column-weak beam condition in MRF. A finite element model that simulates the cyclic plasticity behavior of the steel and the damage in the adhesive layer is developed. The damage is modelled using the cohesive zone modelling (CZM) technique that is able to capture the crack initiation and propagation. Details on the modelling techniques including the mesh sensitivity near the fracture zone are presented. The effectiveness of the retrofit solution depends strongly on the selection of the appropriate adhesive. Different adhesive types are investigated where the CZM parameters are calibrated from high fidelity fracture mechanics tests that are thoroughly validated in the literature. This includes a rigid adhesive commonly found in the construction industry and two tough adhesives used in the automotive industry. The results revealed that the CFRP patch can increase the rotation capacity of a steel member considerably when using tough adhesives.