• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제81권5호
• /
• pp.539-550
• /
• 2022

A detailed experimental program was conducted to investigate the flexural behavior of ultra high performance concrete (UHPC) beams reinforced with high strength steel (HSS) rebars with a specified yield strength of 600 MPa via direct tensile test and monotonic four-point bending test. First, two sets of direct tensile test specimens, with the same reinforcement ratio but different yield strength of reinforcement, were fabricated and tested. Subsequently, six simply supported beams, including two plain UHPC beams and four reinforced UHPC beams, were prepared and tested under four-point bending load. The results showed that the balanced-reinforced UHPC beams reinforced with HSS rebars could improve the ultimate load-bearing capacity, deformation capacity, ductility properties, etc. more effectively owing to interaction between high strength of HSS rebar and strain-hardening characteristic of UHPC. In addition, the UHPC with steel rebars kept strain compatibility prior to the yielding of the steel rebar, further satisfied the plane-section assumption. Most importantly, the crack pattern of the UHPC beam reinforced with HSS rebars was prone to transform from single main crack failure corresponding to the normal-strength steel, to multiple main cracks failure under the condition of balanced-reinforced failure, which validated by the conclusion of direct tensile tests cooperated with acoustic emission (AE) source locating technique as well.

• Computers and Concrete
• /
• 제21권2호
• /
• pp.189-197
• /
• 2018

A discrete element approach is used to investigate the effects of confining stress on the shear behaviour of joint's bridge area. A punch-through shear test is used to model the concrete cracks under different shear and confining stresses. Assuming a plane strain condition, special rectangular models are prepared with dimension of $75mm{\times}100mm$. Within the specimen model and near its four corners, four equally spaced vertical notches of the same depths are provided so that the central portion of the model remains intact. The lengths of notches are 35 mm. and these models are sequentially subjected to different confining pressures ranging from 2.5 to 15 MPa. The axial load is applied to the punch through the central portion of the model. This testing and models show that the failure process is mostly governed by the confining pressure. The shear strengths of the specimens are related to the fracture pattern and failure mechanism of the discontinuities. The shear behaviour of discontinuities is related to the number of induced shear bands which are increased by increasing the confining pressure while the cracks propagation lengths are decreased. The failure stress and the crack initiation stress both are increased due to confining pressure increase. As a whole, the mechanisms of brittle shear failure changes to that of the progressive failure by increasing the confining pressure.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제18권4호
• /
• pp.119-126
• /
• 2002

본 논문에서는 암반사면의 절토시 현장지반 시추조사의 불충분한 자료와 비균질한 지반특성에서 오는 불확실성이 암사면의 파괴확률에 미치는 영향을 알아보기 위하여 신뢰성해석을 실시하였고 이를 확정론적 해석결과와 비교하였다. 해석에 사용된 확률변수는 절리면의 점착력과 마찰각, 암반의 단위중량 이었으며 절리면의 경사각은 확률변수로 적용한 경우와 그렇지 않은 경우로 나누어 해석하였다. 해석 결과 대상 절토사면의 경우 확정론적 해석시 안정하게 나타남에도 신뢰도 해석에서는 연약 지질층의 영향에 의한 높은 불명확성으로 인하여 높은 파괴확률을 갖는 것으로 나타났다. 각 확률변수의 평균값과 분산에 대한 파괴확률의 민감도는 점착력이 가장 큰 것으로 나타났으며 평균값이 미치는 민감도가 분산의 경우보다 크게 나타나 현장 지반물성치들에 대한 평균값의 정확한 산출이 중요한 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
• /
• 제28권4호
• /
• pp.343-357
• /
• 2018

절리군 대표방향성에만 의존하는 기존의 평사투영 사면해석의 불확실성을 극복하고 해석결과의 신뢰성을 증진시키기 위하여 확률통계학적으로 도출된 절리극점들의 dense point 및 절리군 대표방향성과 암반구조 분석결과를 종합적으로 고려하여 사면거동양상을 분석하는 알고리즘을 고안하였다. 이를 위하여 절리극점들의 분포양상에 의거하여 절리확산지수를 산정하는 기법을 고안하였으며, 콘각에 따라 상이하게 도출되는 절리확산지수 및 절리군 수효와 방향성을 종합적으로 고려하여 사면해석에 사용될 대표방향성을 추출하였다. 이들 대표방향성을 평사투영분석에 활용하여 신뢰성이 증진된 사면해석을 수행할 수 있었다. 또한 평면파괴가 우려되는 사면에 대해 한계평형이론에 의거하여 민감도 해석을 수행하고, 사면 안정성에 대한 절리강도 및 외부하중 변화의 영향을 심도 있게 분석하였다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제20권10호
• /
• pp.3199-3210
• /
• 1996

The buckling and postbuckling behaviors were sutdied analytically and experimentally for stiffened laminated composite panels under compression loading. The panels with I-, blade, -and hat-shapeed stiffeners were investigated. In the analysis, the stiffened panels were anlyzed using the nonlinear finite element method combined with an improved arc-length method. The progressive failure analysis was done by adopting the maximum stress criterion and complete unloading failure model. The effects of the fiber angles were investigated on the buckling and postbuckling behaviors. In the experiment, the web and the lower cap of each stiffener were formed by the continuous lay-up of the skin for cocuring the stiffened panels. Therefore, the separation between stiffener and skin was not found in the junction part even after postbuckling ultimate load and the stiffened panels had excellent postbuckling load carrying capacity. A shadow moire thchnique was used to monitor the out-of-plane deformations of the panels. The piezoelectric films were attached to the panels to get the failure characteristics of the panel. The analytical results on the buckling load, postbuckling ultimate load, and failure pattern showed good agreement with the experimental results.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제36권4호
• /
• pp.5-15
• /
• 2020

본 논문은 점성토의 응력-변형률 관계를 모사하기 위해 한계 상태 이론을 기반으로 하여 수정한 Modified Cam-Clay 파괴면을 제안한다. 평균유효응력과 von Mises 응력의 공간에서 타원형상의 파괴면을 가지는 Modified Cam-Clay 모델의 경우, 강성 및 발달법칙 미적용시, 비배수 전단조건하에 한계상태 평균유효응력은 선행압밀 평균유효응력의 절반이 되며, 이는 실제 점성토의 거동과 차이가 있다. 본 연구에서는 선행압밀 평균유효응력은 점성토의 압밀이력으로 정량화되고, 한계상태 평균유효응력은 점성토의 현재 간극비로 산정되어, 이 둘간의 비율이 고정되지 않는 찌그러진 형태의 파괴면을 제안한다. 제안된 파괴면을 항복평면으로 가정하고, 비배수 삼축압축 거동을 모사한 결과, 실내 실험 결과와 유사한 결과를 얻을 수 있었다

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집A
• /
• pp.413-418
• /
• 2001

Fundamental failure mode in a laminated composite pinned-joint is proposed to assess damage resulting from stress concentration in the plate. The joint area is a region with stress concentrations thus a complicated stress state exists. The modeling of damage in a laminated composite pinned-joint presents many difficulties because of the complexity of the failure process. In order to model progressive from initial to final, finite element methods are used rather than closed form stress analyses. Failure analysis must be a logical combination of suitable failure criteria and appropriate material properties degradation rules. In this study, the material properties which were obtained in previous study, the preparing process of the bearing strength test for a pinned joint CFRP composite plate subjected to in-plane loading at low temperature, and the FEM result of progressive damage model using ANSYS program are summarized to assess the structural safety of CFRP plate used in the magnetic supporting post of KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research).

• 터널과지하공간
• /
• 제25권2호
• /
• pp.144-154
• /
• 2015

암석시료에 응력이 가해질 경우 역학적 에너지가 대상 물체에 누적되고, 대상 암석에 한계응력 이상이 가해질 경우 시료의 파괴가 발생한다. 이 때 시료 내부에 저장되어 있던 역학적 에너지는 물리적 변형뿐만 아니라 빛, 열, 소리 등 다양한 형태의 에너지로 발산된다. 본 연구에서는 $-10^{\circ}C$ 저온 환경에서 섬록암, 현무암, 응회암을 대상으로 일축압축강도 시험과 점하중강도 시험을 수행하고, 이때 발생하는 온도 변화를 열적외선카메라를 이용해 측정하고 정량적으로 분석하였다. 파괴 직전 파괴면에 응력이 집중되어 온도가 상승하였고, 파괴 순간 축적된 에너지가 열에너지의 형태로 방출되며 파괴면의 온도가 급격히 상승하는 것이 감지되었다. 강도가 높고 신선한 섬록암과 현무암 시료의 온도 상승폭이 상대적으로 강도가 낮고 풍화된 암석인 응회암 시료의 온도 상승폭에 비해 더 크게 나타났다. 본 연구결과는 저온지역에 위치한 암반사면, 터널, 광산 내부의 응력 집중지점을 감지해 향후 발생 가능한 재해를 예방하는데 적용될 수 있으며, 지진예측을 위한 위성영상 분석에도 적용될 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
• /
• 제21권6호
• /
• pp.526-535
• /
• 2011

중간주응력을 고려할 수 있는 새로운 콘크리트 파괴조건식을 제안하였다. 제안된 파괴조건식은 Mohr-Coulomb 파괴조건식과 Willam-Warnke의 파괴조건식의 장점을 수용하고 있으므로 자오면에서는 선형파괴식으로 나타나고 팔면체응력면에서는 항상 볼록인 궤적을 보이며 특이성을 갖지 않는다. 진삼축압축시험 결과를 이용한 회귀분석을 통하여 제안된 파괴조건식의 적합성을 검증하였다. 제안된 파괴조건식에 기초한 안전율 공식을 정의하고 이를 파일롯 플랜트에 설치된 콘크리트 플러그의 안전도 해석에 이용하였다. 제안된 안전율 공식은 팔면체응력면에서 응력상태 점의 파괴곡면에 대한 접근도를 의미한다. 마지막으로 플러그의 응력분포를 계산하기 위해 파일롯 플랜트에 대한 3차원 응력해석을 실시하였다. 플러그의 응력분포는 제안된 안전율 공식을 이용하여 안전율 분포로 변환시켰다. 콘크리트 플러그의 안전율 분포특성 분석을 통해 테이퍼형 및 쐐기형 플러그의 안전도를 평가하였다.

• Composites Research
• /
• 제26권2호
• /
• pp.91-98
• /
• 2013

복합재 이중-겹침 볼트 체결부의 파손을 예측하기 위해 손상계수를 고려한 강성저하 방법과 Hashin의 3차원 파손판정식에 근거한 3차원 유한요소해석 방법을 제안하였다. 기지 혹은 면내(In-plane) 전단 손상을 고려하기 위해 손상변수를 이용하는 Ladeveze 이론을 섬유방향 강성저하와 연계하여 사용하였고, 수지 압축/전단, 수지 인장/전단, 섬유압축, 섬유 인장 등 4가지 파손모드를 고려하였다. 상업용 유한요소 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 마찰력과 볼트 체결력을 고려하였고, 강성저하모델 처리를 위해 ABAQUS의 사용자 정의 부프로그램을 이용하였다. 제안된 유한요소해석 방법을 검증하기 위해 복합재 이중겹침 볼트 체결부 시험 결과와 파손강도를 비교한 결과 7~16% 오차를 보임을 확인하였다.