• 대한토목학회논문집
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• 제3권4호
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• pp.149-155
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• 1983

유한요소법(有限要素法)에 의한 철근(鐵筋)콘크리트 평면(平面)뼈대구조물(構造物)의 비선형수치해석법(非線型數値解析法)을 제시(提示)하였다. 콘크리트의 구열(龜裂), 철근(鐵筋)의 강복등(降伏等) 재료상(材料上)의 비선형성(非線型性)을 고려(考慮)하였다. 이 방법(方法)에 의하면 휨에 의해 파괴(破壞)되는 철근(鐵筋)콘크리트 평면(平面)뼈대구조물(構造物)의 사용하중(使用荷重) 및 극한하중(極限荷重) 영역(領域)을 통(通)한 응답(應答)에 대한 정확(正確)한 수치해(數値解)를 얻을 수 있다. 이 방법(方法)의 정확성(正確性)과 유용성(有用性)을 입증(立證)하기 위해 수치해석예(數値解析例)를 제시(提示)하고 이를 실험결과(實驗結果)와 다른 연구(硏究)에 의한 해석결과(解析結果)와 비교(比較)하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 1999년도 봄 학술발표회 논문집(I)
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• pp.281-286
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• 1999

Nonlinear temperature distribution induced by the hydration heat generates thermal stress in mass concrete. At early ages, such thermal stress may induce thermal cracks in the structure which can affect on the durability and safety of the structure. Up to now, a lot of works have focused on the prediction of temperature distribution and thermal stress in the structure. In most of such works, however, the inside of structure was considered as adiabatic state to predict temperature distribution and the thermal stress. And due to the lacks of appropriate analysis models after crack, there was little research on the crack occurrence. This paper deals with the prediction of the temperature distribution in the structure using the rate of hydration heat generation and also estimates the behavior of structure before and after cracking due to hydration heat using crack band model.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제74권1호
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• pp.1-18
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• 2020

For the large deformation of shear walls under vertical and horizontal loads, there are difficulties in obtaining accurate simulation results using the response analysis method, even with fine mesh elements. Furthermore, concrete material nonlinearity, stiffness degradation, concrete cracking and crushing, and steel bar damage may occur during the large deformation of reinforced concrete (RC) shear walls. Matrix operations that are involved in nonlinear analysis using the traditional finite-element method (FEM) may also result in flaws, and may thus lead to serious errors. To solve these problems, a planar four-node element was developed based on vector mechanics. Owing to particle-based formulation along the path element, the method does not require repeated constructions of a global stiffness matrix for the nonlinear behavior of the structure. The nonlinear concrete constitutive model and bilinear steel material model are integrated with the developed element, to ensure that large deformation and damage behavior can be addressed. For verification, simulation analyses were performed to obtain experimental results on an RC shear wall subjected to a monotonically increasing lateral load with a constant vertical load. To appropriately evaluate the parameters, investigations were conducted on the loading speed, meshing dimension, and the damping factor, because vector mechanics is based on the equation of motion. The static problem was then verified to obtain a stable solution by employing a balanced equation of motion. Using the parameters obtained, the simulated pushover response, including the bearing capacity, deformation ability, curvature development, and energy dissipation, were found to be in accordance with the experimental observation. This study demonstrated the potential of the developed planar element for simulating the entire process of large deformation and damage behavior in RC shear walls.

• 대한토목학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.69-77
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• 1987

철근 콘크리트 구조물의 재료적 비선형 해석을 위해 유한요소법을 적용하였다. 2 축응력 상태에서의 콘크리트 거동은 인장균열과 균열사이의 인장증강효과(tension stiffening effect) 그리고 최대압축 강도를 넘어서의 변형연화(strain-softening) 효과를 고려하는 비선형 구성 방정식으로 나타냈다. 콘크리트를 직교성 (orthotropic) 재료로 가정함으로써 비선형 탄성체로 간주하고, 등가일축변형도 개념을 사용한 등가 일축 응력-변형도(equivalent uniaxial stress-strain) 관계식으로 모형화하고, 철근 보강재는 Bauschinger 효과를 갖는 탄소성 변형 경화재료(elasto-plastic strain-hardening material)로 모형화 했다. 평면 응력 상태에서 철근콘크리트 보의 모형화는 각 절점에 2 개의 자유도를 갖는 사각형요소로 모형화하여 적용 시쳤으며, 이로부터 구한 유한요소해석의 결과치를 실험결과치의 중앙처짐, 응력, 변형율 그리고 균열성장과정에 대하여 비교 검토 하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.177-184
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• 2011

이 연구에서는 PC 구조의 단부를 연속으로 연결한 MRS(multi-ribbed moment resisting slab) 구조에 대한 해석 및 설계법을 제안하고자 하였다. MRS 구조에서는 더블티 부재가 역티보 위에서 부모멘트 철근에 의해서 연속으로 설계되므로, 부모멘트 철근이 좁은 지역에 밀집되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 선형 및 비선형 해석을 통하여 모멘트 분포 메커니즘을 분석하여, 적절한 설계법을 제시하였다. 또한 이 연구와 병행하여 실시한 실험 연구의 결과를 비선형상세 해석을 통하여 분석하였다. 그리고 단부구속효과 및 모멘트 재분배에 관한 연구를 위하여 비선형 골조 해석을 선택하여 변수별 연구를 수행하였다. 해석을 위한 재질 및 단면의 특성은 함께 진행된 실험 연구의 결과로부터 얻어졌으며, 비선형 골조 해석을 위한 소성힌지는 균열 모멘트, 공칭 모멘트, 부재 연성도 등의 값으로 모델링되었다. 선형 및 비선형 해석의 결과로부터 단부 회전 스프링과 부모멘트재분재를 통하여 MRS 구조의 단부 모멘트는 상당한 크기로 감소시킬 수 있음을 알 수 있었다.

• Computers and Concrete
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• 제18권5호
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• pp.999-1018
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• 2016

Enhanced tensile properties of fiber reinforced concrete make it suitable for strengthening of reinforced concrete elements due to their superior corrosion resistance and high tensile strength properties. Recently, the use of fibers as strengthening material has increased motivating the development of numerical tools for the design of this type of intervention technique. This paper presents numerical analysis results carried out on a set of concrete beams reinforced with short fibers. To this purpose, a database of experimental results was collected from an available literature. A reliable and simple three-dimensional Finite Element (FE) model was defined. The linear and nonlinear behavior of all materials was adequately modeled by employing appropriate constitutive laws in the numerical simulations. To simulate the fiber reinforced concrete cracking tensile behavior an approach grounded on the solid basis of micromechanics was used. The results reveal that the developed models can accurately capture the performance and predict the load-carrying capacity of such reinforced concrete members. Furthermore, a parametric study is conducted using the validated models to investigate the effect of fiber material type, fiber volume fraction, and concrete compressive strength on the performance of concrete beams.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제32권5호
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• pp.649-665
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• 2009

This paper reports part of a comprehensive research study conducted at the University of Queensland on the ability of CFRP web-bonded systems in strengthening an exterior beam-column joint subjected to monotonic loads. One 1/2.2 scaled plain and four CFRP repaired/retrofitted joints subjected to monotonic loads were analysed using the nonlinear finite-element program ANSYS and the results were calibrated against experiments. The ANSYS model was employed in order to account for tension stiffening in concrete after cracking and a modified version of the Hognestad's model was used to model the concrete compressive strength. The stress-strain properties of main steel bars were modelled using multilinear isotropic hardening model and the FRPs were modelled as anisotropic materials. A perfect bond was assumed as nodes were shared between adjacent elements irrespective of their type. Good agreement between the numerical predictions and the experimental observation of the failure mechanisms for all specimens were observed. Closeness of these results proved that the numerical analysis can be used by design engineers for the analysis of web-bonded FRP strengthened beam-column joints with confidence.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.745-754
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• 2007

이 논문은 철근콘크리트 구조 부재의 인장증강효과에 대한 해석적 모델을 제안한 것이다. 이 모델의 정식화를 위해 철근과 콘크리트 경계면에서 발생하는 실제와 유사한 형태의 부착응력과 미끌림 특성과 쪼갬균열의 영향을 고려하였다. 균열 안정화 단계에서의 철근 경계면 미끌림 분포를 선형으로 가정하고, 균열이 발생한 부재의 중앙 단면에서 콘크리트의 분담력이 일정하다는 조건을 CEB-FIP Model Code 1990 및 Eurocode 2에서 제시하고 있는 부착응력-미끌림 관계에 적용하였다. 이로부터 균열 안정화단계에서 부착응력에 의해 철근의 매입길이 방향으로 변화하는 철근의 변형률과 콘크리트 분담력을 계산할 수 있는 평형방정식을 유도하고, 변형적합조건을 고려하여 철근의 평균 변형률과 콘크리트 평균 분담력으로 동시에 표현이 가능한 인장강성 계수를 제안하였다. 이로부터 새롭게 정식화된 인장증강효과 모델을 기존 문헌에 발표된 여러 연구자들의 실험 자료에 적용하여 그 정확성을 검증한 결과, 제안식에 의한 예측값은 실험값을 비교적 정확하게 예측하는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회지
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• 제6권2호
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• pp.159-168
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• 1994

본 논문에서는 비틀림을 받는 프리스트레스트 콘크리트 부재의 거동에 대한 합리적인 해석법을 연구 하였다. 이를 위하여 콘크리트 균열 이전 이후의 인장강성을 합리적으로 고려한 이론을 제시하였다. 또한 이축응력상태하의 콘크리트의 압축강도와 인장강도에 대한 영향효과를 실제적으로 고려하였다. 연구결과 균열비틀림강도와 극한비틀림강도는 실험치와 잘 일치하였으며 따라서 본 논문에서 제시한 이론은 합리적인 것으로 나타났다. 그리고 사용하중상태 뿐만 아니라 극한하중상태까지 전하중이력에 대한 거동을 해석함으로써 비틀림을 받는 프리스트레스트 콘크리트 부재의 좀 더 실제적인 해석을 가능하게 하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제45권2호
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• pp.263-279
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• 2022

With the span and arch rib size of concrete-filled steel tube (CFST) arch bridges increase, the hydration heat of pumped mass concrete inside large-size steel tube causes a significant temperature variation, leading to a risk of thermal stress-induced cracking during construction. In order to tackle this phenomenon, a hydration heat conduction model based on hydration degree was established through a nonlinear temperature analysis incorporating an exothermic hydration process to obtain the temperature field of large-size CFST. Subsequently, based on the evolution of elastic modulus based on hydration degree and early-age creep rectification, the finite element model (FEM) model and analytical study were respectively adopted to investigate the variation of the thermal stress of CFST during hydration heat release, and reasonable agreement between the results of two methods is found. Finally, a comparative study of the thermal stress with and without considering early-age creep was conducted.