• Computers and Concrete
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• 제34권4호
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• pp.379-391
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• 2024

The ultra-high performance concrete (UHPC) mixed with hybrid fibers has excellent mechanical properties and durability, and the hybrid fibers have a certain impact on the bearing capacity, deformation capacity, and crack propagation of beams. Many scholars have conducted a series of studies on the bending performance of prestressed UHPC beams, but there are few studies on prestressed UHPC beams mixed with hybrid fibers. In this study, five bonded post-tensioned partially prestressed UHPC beams mixed with steel fibers and macro-polyolefin fibers were poured and subjected to four-points symmetric loading bending tests. The effects of different prestressing degrees and prestressing levels on the load-deflection curves, crack propagation, failure modes and ultimate bearing capacity of beams were discussed. The results showed that flexural failure occurred in the prestressed UHPC beams with hybrid fibers, and the integrity of specimens was good. When the prestressing degree was the same, the higher the prestressing level, the better the crack resistance capacity of UHPC beams; When the prestressing level was 90%, increasing the prestressing degree was beneficial to improve the crack resistance and ultimate bearing capacity of UHPC beams. When the prestressing degree increased from 0.41 to 0.59, the cracking load and ultimate load increased by 66.0% and 41.4%, respectively, but the ductility decreased by 61.2%. Based on the plane section assumption and considering the bridging effect of short fibers, the cracking moment and ultimate bearing moment were calculated, with good agreement between the test and calculated values.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.345-351
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• 2017

이 연구에서는 철근콘크리트 기둥의 휨 연성에 대한 보조 띠철근으로서 ACI 318-14에서 제시하는 크로스타이의 대체로서 V-타이 보조 띠철근의 효율성을 평가하였다. 작용 축하중비를 주요 변수로 일정 축하중과 반복 횡하중을 받는 기둥에서 파괴모드 및 횡하중-횡변위 관계를 측정하였다. 기둥의 최대 휨 내력 이후, 크로스타이의 $90^{\circ}$ 갈고리가 서서히 열리면서 주철근의 조기 좌굴 및 코어 콘크리트의 심각한 손상을 동반한 반면, V-타이의 뽑힘 현상은 기둥의 파괴 시까지 나타나지 않았다. 최대 내력의 80% 시점에서 V-타이 기둥의 일손상 지수 값은 크로스타이 기둥에 비해 축력비가 0.25, 0.4 및 0.55일 때 각각 2.4배, 2.3배 및 5.2배 높았다. 즉, 기둥의 휨 연성에 대한 기존 크로스타이 대비 V-타이의 효율성은 축력비가 높을수록 현저하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.273-280
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• 2011

이질 보강근의 조합 및 섬유의 혼입을 변수로 한 10개의 고강도 콘크리트 보를 제작하고 구조 실험을 수행하고 균열 후 강성, 처짐, 균열 양상, 연성에 대한 거동을 살펴보았다. 6개 부재는 철근, CFRP 보강근, GFRP 보강근의 조합으로 2단 휨 배근되었고, 4개 부재는 CFRP 보강근 혹은 GFRP 보강근으로만 2단 배근되고 강섬유 및 합성 섬유를 혼입하였다. FRP 보강근 내측에 철근을 처짐 및 균열 제어용으로 하이브리드 배근함으로써 FRP 보강근 보강 보의 낮은 강성, 큰 처짐, 낮은 연성, 깊은 균열 및 넓은 균열폭을 제어할 수 있었다. 또한, 섬유의 혼입을 통해 FRP 보강근 보강 보의 빠르고 깊은 균열이 제어되고 연성 및 내하력이 향상되었다. 섬유 혼입된 FRP 보강근 보강 콘크리트 부재 설계 시 섬유 혼입에 의해 증가된 콘크리트의 극한 압축 변형률에 대한 고려가 필요함을 알 수 있었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제12권5호
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• pp.47-56
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• 2008

본 연구는 높은 지진의 위험이 내재된 지역에 위치한 3층, 9층 그리고 20층 철골 모멘트저항골조에 대한 반응수정계수와 주기의 영향을 평가하기 위한 것이다. 각 구조물들은 IBC 2000과 KBC 2005에서 제시하고 있는 8의 반응수정계수로 설계되었고 건물에 기대되는 최소의 성능과 최대의 성능을 평가하기 위해서 상한범위와 하한범위의 설계가 고려되었다. 또한 반응수정계수에 대한 영향을 조사하기 위하여 4개의 다른 반응수정계수들이(9, 10, 11, 12) 각 구조물에 대하여 적용되었고 각 구조물의 고유주기 값 외의 4개의 다른 주기를 추가로 적용하여 구조물의 동적거동시 주기에 대한 영향을 조사하였다. 총 150개의 해석모델들은 50년 동안 2%의 초과확률(재현 주기 2500년)을 가진 20개의 지반운동에 대하여 평가되었다. 구조물의 성능평가를 위하여 정적 Pushover와 비선형 시간이력해석이 수행되었으며 구조물의 연성능력을 평가하기 위해서 변위연성요구가 고려되었다. 3층과 9층 구조물은 변위연성요구 값이 비교적 안정적인 거동을 보인 반면 20층 구조물은 동적 불안정성을 야기하는 요소에 의해 민감하게 나타나는 것으로 조사되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5A호
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• pp.543-550
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• 2009

본 연구에서는 재활용된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET)로 만든 플라스틱 단섬유의 구조재료로서의 사용 가능성을 조사하였다. 성능을 검증하기 위해서 가장 널리 상용되는 합성섬유인 폴리프로필렌(polypropylene; PP) 섬유와 비교하였으며, 섬유의 혼입률을 0%, 0.5%, 0.75%, 1.0%로 변화시켜 혼입률에 따른 영향을 함께 검토하였다. 실험으로는 압축강도, 쪼갬인장강도 등의 재료 특성과 재생 PET(recycled PET fibers; RPET) 섬유가 혼입된 RC 부재에서의 극한성능과 연성을 평가하기 위해 RC보의 휨 실험을 수행하였다. 실험결과, 압축강도는 섬유의 혼입량이 증가함에 따라 감소하였으나, 기존 PP섬유와 유사하였다. 반면 쪼갬인장강도는 약간 증가하는 경향을 보였다. 구조 부재에 적용하였을 경우에는 RPET을 혼입한 RC 보의 극한강도, 상대 연성비, 에너지 흡수능력이 OPC 시편에 비해 확연히 증가되는 것을 알 수 있었다. 극한 휨강도와 연성비가 증가하는 현상은 PP 섬유를 혼입한 콘크리트에서도 유사하게 나타났다. 따라서 RPET 섬유는 콘크리트 부재의 보강섬유로 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.807-815
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• 2008

1994년 노스리지 지진 이전 우수한 연성능력을 보유한 내진상세로 생각되던 WUF-B 접합부의 기둥-보플랜지 용접위치에서 발생 한 취성파괴는 WUF-B 접합부에 대한 새로운 고찰을 요구하였다. FEMA(Federal Emergency Management Agency)의 후원으로 SAC Steel Project에서는 WUF-B 접합부의 스캘럽(Weld access holes) 형상, 용접과정, 용접재료 등을 개정한 내진상세를 FEMA-350에 제안하 였다. AISC Seismic Provisions(2005)에서는 WUF-B 접합부를 OMF(Ordinary Moment Frames)로만 사용하도록 규정하고 있다. 본 연 구에서는 SM490 및 SN490 조립형강을 이용하여 FEMA-350에 제시된 WUF-B 상세 규정을 따라 강종(SM, SN), 보플랜지두께, 보의 춤을 변수로 기둥-보 접합부 실대 실험체 2개를 제작하여 실험을 수행하였으며, 내진성능 평가를 위한 가력 방법 및 내진성능을 평가하였다. JB-1, JB-2 실험체는 AISC Seismic Provisions(2005)에서 제시하고 있는 OMF와 SMF 내진성능을 만족하는 결과를 나타났으며, 보플랜지 두께와 보의 춤에 따른 WUF-B 접합부의 내진성능이 재정의 될 필요가 있는 것으로 사료된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.23-31
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• 2007

건설여건의 변화에 따라 교량구조물의 급속시공에 대한 요구가 늘어나고 있다. 이 논문에서는 하부구조에서 교각의 프리캐스트화를 위한 준정적 실험을 수행하였다. 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 교각 설계의 가장 주요한 항목이 내진성능의 확보에 있다. 7개의 프리캐스트 교각을 제작하였고 주요 실험변수는 긴장재의 양, 프리스트레스트의 크기, 이음부의 위치 및 수로 설정하였다. 실험결과 축방향으로 도입되는 프리스트레스에 의해 작은 횡변위하에서는 일부 손상이 발생하여도 변형의 복원력을 발휘하였지만 소성힌 지구간의 손상이 많은 경우에는 이러한 복원력이 효과를 발휘하지 못하는 것을 확인하였다. 실험을 통해 관찰된 손상의 형태로부터 판단할 때 조립식 교각의 이음부 설계는 기초부와 교각부 사이의 이음부에 대해서 실시되어야한다. 축방향 긴장재의 양은 RC 교각과 강재비를 일치시키는 것은 지나친 설계가 될 수 있고 주어진 하중조건에 대한 P-M 상관도를 만족시키는 수준에서 결정되어야 한다. 변위연성도 평가를 볼 때 프리캐스트 교각에서 횡철근비는 현재의 철근 콘크리트 교각과 동일한 수준에서 확보되어야 요구연성도를 만족할 수 있다. 에너지 소산능력은 강재비가 증가함에 따라 향상되었고 이음부의 수가 많은 경우가 다소 뛰어난 능력을 발휘하였다.

• Computers and Concrete
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• 제33권5호
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• pp.497-507
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• 2024

In squat reinforced concrete walls, the displacement capacity for lateral deformation is low and the ability to resist the axial load can quickly be lost, generating collapse. This work consists of testing two squat reinforced concrete walls. One of the specimens is built with conventional detailing of reinforced concrete walls, while the second specimen is built applying an alternative design, including stirrups along the diagonal of the wall to improve its ductility. This solution differs from the detailing of beams or coupling elements that suggest building elements equivalent to columns located diagonally in the element. The dimensions of both specimens correspond to a wall with a low aspect ratio (1:1), where the height and length of the specimen are 1.4 m, with a thickness of 120 mm. The alternative wall included stirrups placed diagonally covering approximately 25% of the diagonal strut of the wall with alternative detailing. The walls were tested under a constant axial load of 0.1f'cAg and a cyclic lateral displacement was applied in the upper part of the wall. The results indicate that the lateral strength is almost identical between both specimens. On the other hand, the lateral displacement capacity increased by 25% with the alternative detailing, but it was also able to maintain the 3 complete hysteretic cycles up to a drift of 2.5%, reaching longitudinal reinforcement fracture, while the base specimen only reached the first cycle of 2% with rapid degradation due to failure of the diagonal compression strut. The alternative design also allows 46% more energy dissipation than the conventional design. A model was used to capture the global response, correctly representing the observed behavior. A parametric study with the model, varying the reinforcement amount and aspect ratio, was performed, indicating that the effectiveness of the alternative detailing can double de drift capacity for the case with a low aspect ratio (1.1) and a large longitudinal steel amount (1% in the web, 5% in the boundary), which decreases with lower amounts of longitudinal reinforcement and with the increment of aspect ratio, indicating that the alternative detailing approach is reasonable for walls with an aspect ratio up to 2, especially if the amount of longitudinal reinforcement is high.

• Steel and Composite Structures
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• 제21권3호
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• pp.537-551
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• 2016

A new type of composite beam which consists of a wide flange steel shape beam and an innovative type of composite slab was introduced. The composite slab is composed of concrete slab and normal flat steel plates, which are connected by perfobond shear connectors (PBL shear connectors). This paper describes experiments of two large-scale specimens of that composite beam. Both specimens were loaded at two symmetric points for 4-point loading status, and mechanical behaviors under hogging and sagging bending moments were investigated respectively. During the experiments, the crack patterns, failure modes, failure mechanism and ultimate bending capacity of composite beam specimens were investigated, and the strains of concrete and flat steel plate as well as steel shapes were measured and recorded. As shown from the experimental results, composite actions were fully developed between the steel shape and the composite slab, this new type of composite beams was found to have good mechanical performance both under hogging and sagging bending moment with high bending capacity, substantial flexure rigidity and good ductility. It was further shown that the plane-section assumption was verified. Moreover, a design procedure including calculation methods of bending capacity of this new type of composite beam was studied and proposed based on the experimental results, and the calculation methods based on the plane-section assumption and plastic theories were also verified by comparisons of the calculated results and experimental results, which were agreed with each other.

• Advances in concrete construction
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• 제9권4호
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• pp.355-365
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• 2020

The influence of temperature on the material of concrete filled columns (CFCs) under axial loading has been quantitatively studied in this research. CFCs have many various advantages and disadvantages. One of the important inefficiency of classic CFCs design is the practical lack of hooped compression under the operational loads because of the fewer variables of Poisson's rate of concrete compared to steel. This is the reason why the holder tends to break away from the concrete core in elastic stage. It is also suggested to produce concrete filled steel tube columns with an initial compressed concrete core to surpass their design. Elevated temperatures have essentially reduced the strengths of steel tubes and the final capacity of CFCs exposed to fire. Thus, the computation of bearing capacity of concrete filled steel tube columns is studied here. Sometimes, the structures of concrete could be exposed to the high temperatures during altered times, accordingly, outcomes have shown a decrement in compressive-strength, then an increase with the reduction of this content. In addition, the moisture content at the minimal strength is declined with temperature rising. According to Finite Element (FE), the column performance assessment is carried out according to the axial load carrying capacities and the improvement of ductility and strength because of limitations. Self-stress could significantly develop the ultimate stiffness and capacity of concrete columns. In addition, the design equations for the ultimate capacity of concrete columns have been offered and the predictions satisfactorily agree with the numerical results. The proposed based model (FE model of PEC column) 65% aligns with the concrete exposed to high temperature. Therefore, computed solutions have represented a better perception of structural and thermal responses of CFC in fire.