• Steel and Composite Structures
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• 제25권1호
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• pp.57-65
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• 2017

The fatigue fracture of studs is the main reason for failure of composite beams based on massive engineering practices. Hence, studying the laws of cracks initiation and propagation are of great directive significance. eXtended Finite Element Method (XFEM) is an effective method in solving moving discontinuous problems in recent years. This paper extends our recent work on the fatigue damage analysis of stud shear connectors in the steel and crumble rubber concrete (RRFC) composite beams based on XFEM. The process of crack initiation to failure of the stud is simulated and an effective calculation criteria for the fatigue life of the composite beams is put forward. After the reliability of the numerical analysis is verified based on tests results, the extensive parametric study is conducted concerning effects of different rubber contents, shear connection degrees and the stress amplitudes. Results show that with the increasing rubber contents and shear connection degrees, the fatigue lives of composite beams increase obviously. Furthermore, the relationship between the fatigue life of the stud at the edge of the shear span and the whole composite beams is studied. Finally, the S-N curves of the single stud and the whole composite beams are put forward based on XFEM.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제84권2호
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• pp.167-180
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• 2022

A strategic structure when exposed to direct hit of conventional bomb/projectile are severely damaged because of large amounts of energy released by the impact and penetration of bomb. When massive concrete slabs suffer a direct hit, the energy released during impact and penetration process are able to easily break up large mass of concrete. When over stressed under such impact of bombs, the concrete structure fails showing brittle behavioural nature. This paper is intended to study and suggest the protective measures for structures used for strategic application by adopting a means to dissipate the large quantum of energy released. To quantitatively evaluate the force, displacement and energy in such scenario, a fine numerical model of the proposed layered structure of different combinations was built in ANSYS programme in which tri-nitrotoluene (TNT) explosive was detonated at penetration depth calculated for GP1000 Lbs bomb. The distinct blast mitigation effect of the proposed structure was demonstrated by adopting various layers/barriers created as protective measures for the strategic structure. The calculated result shows that the blast effect on the structure is potentially reduced due to provision of buster slab with sand cushioning provided as protective measure to the main structure. This concept of layered protective measures may be adopted for safeguarding strategic structures such as Domes, Tunnels and Underground Structures.

• Advances in concrete construction
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• 제9권3호
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• pp.235-248
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• 2020

Progressive collapse in a structure occurs when load bearing members are failed and the adjoining structural elements cannot resist the redistributed forces and fails subsequently, that leads to complete collapse of structure. Recently, construction using precast concrete technology is adopted increasingly because it offers many advantages like faster construction, less requirement of skilled labours at site, reduced formwork and scaffolding, massive production with reduced amount of construction waste, better quality and better surface finishing as compared to conventional reinforced concrete construction. Connections are the critical elements for any precast structure, because in past, major collapse of precast structure took place because of connection failure. In this study, behavior of four different precast wet connections with U shaped reinforcement bars provided at different locations is evaluated. Reduced 1/3^rd scale precast beam column assemblies having two span beam and three columns with removed middle column are constructed and examined by performing experiments. The response of precast connections is compared with monolithic connection, under column removal scenario. The connection region of test specimens are filled by cast-in-place micro concrete with and without polypropylene fibers. Performance of specimen is evaluated on the basis of ultimate load carrying capacity, maximum deflection at the location of removed middle column, crack formation and failure propagation. Further, Finite element (FE) analysis is carried out for validation of experimental studies and understanding the performance of structural components. Monolithic and precast beam column assemblies are modeled using non-linear Finite Element (FE) analysis based software ABAQUS. Actual experimental conditions are simulated using appropriate boundary and loading conditions. Finite Element simulation results in terms of load versus deflection are compared with that of experimental study. The nonlinear FE analysis results shows good agreement with experimental results.

• 콘크리트학회논문집
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• 제11권6호
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• pp.3-12
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• 1999

The larger, loftier and more highly strengthened the recent structures become, the greater attention is paid to the problem of thermal crack occurrence associate with hydration heat. As one of methods to solve the problem, a care has been taken to the improvement of construction such as the application of pre-cooling or pipe-cooling, adjustment of concrete block size, concrete placement timing, joint arrangement and so on. But it is expected that a proper selection of cement shall additionally contribute to the control of thermal cracks. In this study, thus, we selected 4 types of cements such as Type V for anti-sulphate, blast furnace cements (slag content of 45% and 65% respectively)and ternary blended low heat cement, and carried out mock-up tests. In every assigned time, temperatures and thermal stresses were measured and calculated from raw data. As a result of measurement, it was found that the magnitude of hydration heat is in order of blast furnace slag cement. Type V and ternary blended low heat cement. Results of thermal stresses were same as the order of temperature. In addition, thermal stresses calculated from the data of strain gauges showed almost similar to those measured from effective stress gauges only when strain values were adjusted properly in accordance with initial time of stress appearance. Theoretical results agreed well with the measured values comparatively, but showed slight differences. It is inferred that these differences shall be reduced if more tests capable of evaluating thermal characteristics of concrete are carried out.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.501-504
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• 2008

최근 들어 구조물의 노후화에 따른 콘크리트 구조물의 내구성에 대한 관심이 증대되고 있고, 특히 초기재령에서 발생하는 온도응력에 의한 균열은 구조물 전체의 내구성에도 큰 영향을 미친다. 콘크리트구조물의 온도응력에 의한 균열을 제어하는 방법으로는 크게 재료 및 배합상의 방법, 설계상의 방법, 시공상의 방법으로 나눌 수 있다. 이 중에서 시공상의 방법 중 하나로 콘크리트 단면내의 온도 상승량을 감소시킬 수 있는 파이프쿨링 공법에 의한 사후냉각효과에 대해 연구를 진행하고자 한다. 지금까지 파이프쿨링 공법은 주로 기초등의 매스콘크리트에 많이 적용되었지만 새로이 벽체에도 적용하였고, 파이프쿨링 요소를 묘사할 수 있는 범용구조해석 프로그램을 이용하여 파이프쿨링 공법이 적용된 벽체구조물에 대한 온도응력해석을 수행하였다. 벽체 구조물에 쿨링 파이프의 배치에 따른 해석 결과를 바탕으로 파이프쿨링 공법의 벽체구조물에 대한 냉각효과 및 균열제어 효과를 알아보았다.

• 한국도로학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.25-34
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• 2012

급속한 경제성장은 대규모 도로건설 및 물류에 필요한 차량의 대형화 및 고속화를 유도하였으나, 이로 인해 발생하는 대기오염 및 자동차의 소음, 진동은 사회적 문제로 대두되고 있는 실정이다. 기층용 콘크리트 블록은 Helmholtz Resonators 이론을 접목시킴으로써 차량의 타이어 파열음과 차량음 등을 흡수하여 소음을 현저히 줄이는 기능을 보유하고 있어 접속도로, 아파트 단지내 도로, 주택가 도로 등 소음발생이 높은 지역에 적용한다면 소음저감에 대한 사회적 요구를 충족시킬 수 있다. 본 연구에서는 2-layer 아스팔트포장과 기층용 콘크리트 블록의 복합식 공법으로 일반 콘크리트 블록과 기층용 콘크리트 블록의 흡음효과 시험을 실내 시험으로 실시하였다. 시험 조건으로는 홀 사이즈, 간격, 깊이가 결정된 시편에 각 차종별 초기소음을 다르게 주어 소음저감효과를 분석 하였다. 2-layer아스팔트 표층과 콘크리트블록을 이용하여 차량소음크기, 시편크기, 측정거리, 홀의 형상 및 크기에 따른 데이터를 분석한 결과 소음저감효과는 탁월했으며 약 4dB에서 최대 9dB 정도 감소시킨 것으로 나타났다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제9권1호
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• pp.39-55
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• 2015

Usually the analyses of structures are carried out by assuming the base of structures to be fixed. However, the soil beneath foundation alters the earthquake loading and varies the response of structure. Hence, it is not realistic to analyze structures by considering it to be fixed. The importance of soil-structure interaction was realized from the past failures of massive structures by neglecting the effect of soil in seismic analysis. The analysis of massive structures requires soil flexibility to be considered to avoid failure and ensure safety. Present study, considers the seismic behavior of multi-storey reinforced concrete narrow and wide buildings of various heights with and without shear wall supported on raft foundation incorporating the effect of soil flexibility. Analysis of the three dimensional models of six different shear wall positions founded on four different soils has been carried out using finite element software LS DYNA. The study investigates the differences in spectral acceleration coefficient (Sa/g), base shear and storey shear obtained following the seismic provisions of Indian standard code IS: 1893 (2002) (IS) and International building code IBC: 2012 (IBC). The base shear values obtained as per IBC provisions are higher than IS values.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.773-780
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• 2011

이 연구는 초대형 매스 구조물인 지하식 LNG 저장탱크의 바닥슬래브 및 측벽에 타설되는 매스 콘크리트의 재료특성, 배합조건, 양생조건 및 콘크리트의 타설시기와 초기온도, 외기온 등을 고려한 온도응력 해석 결과를 기술하였다. 해석 결과를 토대로 유해한 균열의 발생 가능성을 예측하고, 이를 방지하기 위한 방안을 제시하였다. 이 연구에서는 콘크리트의 단열온도 상승시험을 통하여 수화열 관리에 유리하다고 평가된 2종류(벨라이트 시멘트+석회석 미분말)의 최적배합조건을 선정하였다. 온도응력 해석의 결과에 따르면, 바닥슬래브 2단을 제외한 대부분의 분할타설 블록에서 관통균열지수가 1.2이상을 만족하였다. 바닥슬래브 2단의 경우 균열방지 대책으로 선행냉각 방안을 제시하였으며, 콘크리트의 초기온도를 $25^{\circ}C$ 범위에서 관리할 경우에는 대부분의 타설블록에서 관통균열지수 1.2이상을 만족하는 것으로 나타났다. 또한, 바닥슬래브의 경우, 표면균열지수가 1.2이상이기 때문에 양생조건을 준수하면 표면균열을 제어할 수 있으며, 측벽의 경우에도 표면균열지수가 1.0이상을 만족하기 때문에 균열의 수 및 폭을 제어할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권6호
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• pp.164-172
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• 2008

초기 재령의 매스콘크리트는 양생과정에서 높은 온도를 유발한다. 수화열 저감 기법 중 내부구속이 지배적인 구조물에서 단면의 내외부 온도차를 관리하는 방식은 그 활용도가 매우 높다. 그러나 수화 균열을 예방하기위해 열경사를 조절하는 현재의 제한적인 방법은 콘크리트 중심과 표면 사이에 미세하거나 거대한 균열을 유발할 수 있다. 특히 냉각파이프를 이용하는 방법은 온도의 상승시에는 적용될 수 있지만, 내외부 온도차이가 심한 온도하강시의 대책으로는 적합하지 않다. 따라서 이 문제에 대한 해결방안으로 가열파이프를 동시에 사용하는 모델을 제안하여 유한요소법으로 해석하였다. 해석 결과, 제안된 냉각파이프와 가열파이프를 동시에 사용하는 방법이 열경사조절에 가장 효과적이며 이를 통해 온도균열을 효과적으로 제어할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.741-744
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• 2008

콘크리트 구조물의 품질관리를 위해 양생초기 내부 수화열 분석 및 습도 거동에 대한 정확한 측정 및 분석은 구조물의 내구성 및 장기공용성의 향상을 위하여 필수적이라 할 수 있다. 특히 최근에는 대형 콘크리트 구조물 및 고성능 콘크리트 시공사례가 증가함에 따라 이러한 초기 온습도 거동에 대한 중요성이 증가하고 있는 실정이다. (2005 정진훈) 일반적으로 콘크리트 초기 재령시 수화반응에 의한 수화열은 내적 및 외적 구속을 받고 있는 콘크리트 구조체에 대하여 온도응력을 발생시켜 양생 초기 균열 및 지속적인 인장응력 영향을 가지게 한다. 또한 대기 온도 및 습도 그리고 콘크리트 양생환경에 의한 급속한 표면 및 내부습도 변화는 콘크리트 건조수축을 유발하며 온도응력과 더불어 초기 콘크리트 구조물에 피해를 좋지 않은 영향을 미쳐 내구성 및 장기공용성을 저하시킨다.최근 이러한 초기 거동의 분석의 중요성 인식되면서 초기 거동에 대한 많은 연구가 이루어져왔다. 하지만 수화열 분석에 비하여 수분분포 및 거동 분석에 대한 연구는 계측의 어려움으로 인하여 매우 미비한 실정이다. 또한 내부 습도를 직접적이며 정확하게 측정하기보다는 대기 습도 및 표면습도에 의한 내부습도 변화를 예측하는 연구가 진행되었었다. 본 연구에서는 콘크리트 초기 재령시 내부의 수화열에 의한 온도 분포 거동과 수화반응 및 건조에 의한 수분 분포 거동을 동시에 직접적으로 측정할 수 있는 편리하고 신뢰성 있는 측정 기법을 제시하고 그에 따른 콘크리트 구조물의 온습도 거동을 측정 분석하는데 있다.