• Structural Engineering and Mechanics
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• 제71권4호
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• pp.363-375
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• 2019

A renewable energy storage pile foundation system is being developed through a multi-disciplinary research project. This system intends to use reinforced concrete pile foundations configured with hollowed sections to store renewable energy generated from solar panels attached to building structures in the form of compressed air. However previous research indicates that the compressed air will generate considerable high circumferential tensile stresses in the concrete pile, which requires unrealistic high hoop reinforcement ratio to avoid leakage of the compressed air. One possible solution is to utilize fiber reinforced concrete instead of placing the hoop reinforcement to resist the tensile stress. This paper investigates nonlinear structural responses and post-cracking behavior of the fiber reinforced concrete pile subjected to high air pressure through nonlinear finite element simulations. Concrete damage plasticity models were used in the simulation. Several parameters were considered in the study including concrete grade, fiber content, and thickness of the pile section. The air pressures which the pile can resist at different crack depths along the pile section were identified. Design recommendations were provided for the energy storage pile foundation using the fiber reinforced concrete.

• Advances in concrete construction
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• 제7권2호
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• pp.117-126
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• 2019

When designing reinforced concrete (RC) members, the rebar is assumed to resist all tensile forces, but the resistance of the concrete in the tension area is neglected. However, concrete can also resist tensile forces and increase the tensile stiffness of RC members, which is called the tension stiffening effect (TSE). Therefore, this study assessed the TSE, particularly after yielding of the steel bars and the effects of the steel ratio on the TSE. For this purpose, RC member specimens with steel ratios of 2.87%, 0.99%, and 0.59% were fabricated for uniaxial tensile tests. A vision-based non-contact measurement system was used to measure the behavior of the specimens. The cracks on the specimen at the stabilized cracking stage and the fracture stage were measured with the image analysis method. The results show that the number of cracks increases as the steel ratio increases. The reductions of the limit state and fracture strains were dependent on the ratio of the rebar. As the steel ratio decreased, the strain after yielding of the RC members significantly decreased. Therefore, the overall ductility of the RC member is reduced with decreasing steel ratio. The yielding plateau and ultimate load of the RC members obtained from the proposed equations showed very good agreement with those of the experiments. Finally, the image analysis method was possible to allow flexibility in expand the measurement points and targets to determine the strains and crack widths of the specimens.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.599-609
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• 2009

2층 규모의 철근콘트리트조 및 포스트텐션조 무량판구조를 1/3 스케일로 축소하여 제작한 실험체의 진동대 실험 결과를 바탕으로 무량판구조의 모델링 기법을 향상하고자 하는 연구를 수행하였다. 이 연구에서 적용한 모델링 방법은 슬래브의 휨모멘트에 의한 휨파괴, 불균형모멘트의 전달에 의한 휨파괴 및 펀칭전단파괴에 의한 슬래브-기둥 접합부의 모멘트 전달능력 상실등의 영향을 반영하는 매우 포괄적인 구조해석 방식이다. 펀칭전단파괴에 대해서는 중력비와 층간변위각에 기초한 한계상태 모델이 적용되었다. 이 논문에서 제안된 비선형 모델은 무량판구조의 진동대 실험 결과와 잘 부합하는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.379-388
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• 2001

콘크리트를 위한 기존의 미소면 모델은 2차원 부재에 대한 해석에서도 3차원의 구형 미소면을 사용하고 있으며, 또한 인장-압축 상태의 철근콘크리트의 인장균열 후 거동을 정확히 나타낼 수 없다. 본 연구에서는 이러한 기존 모델의 미비점을 보완하기 위하여 철근콘크리트 면 부재의 해석에 적합한 새로운 미소면 모델을 개발하였다. 이 미소면 모델은 기존의 구형 미소면 대신에 원판형 미소면을 사용한다. 따라서 이 모델은 보다 적은 수의 미소면과 2차원의 응력을 사용하므로 수치계산에서 효과적이다. 또한, 이 모델에서는 인장-압축상태의 철근콘크리트의 압축거동을 나타낼 수 있도록 변형률한계의 개념이 도입되었다. 이 미소면 모델은 유한요소해석에 적용되었으며, 기존의 실험과의 비교를 통하여 이 모델의 유효성이 검증되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.1765-1775
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• 2013

콘크리트 공시체의 압축강도와 연성성능을 향상시키기 위하여 FRP 와이어의 적용을 실험적으로 연구하였다. 와이어 보강겹수와 콘크리트 압축강도의 변화가 고려된 와이어 보강 공시체의 압축실험을 실시하였다. FRP 와이어 보강 공시체 압축실험에서 측정된 축방향변형률, 원주방향변형률, 체적변형률에 의한 와이어 내부 콘크리트의 손상상태를 분석하여 와이어 보강효과를 평가하였다. FRP 와이어 보강 공시체의 응력-변형률 선도는 두 개의 직선구간과 변환구간으로 구성된 것으로 측정되었으며, 균열이후구간에서 응력상승거동하였다. 와이어 보강 공시체의 균열강도와 최대강도는 와이어 보강겹수에 비례하여 증가하는 것으로 평가되었다. 와이어가 3겹 보강된 35 MPa 공시체의 최대강도는 무보강 공시체의 압축강도보다 286% 높게 측정되었다. FRP 와이어 보강 공시체의 내부 콘크리트 파괴형태는 i) 수직균열 또는 경사균열파괴; ii) 수평균열파괴로 구분되었다. 특히, 수평균열파괴는 와이어에 의한 구속약화로 인하여 갑자기 내부 콘크리트가 팽창하는 부분과 와이어가 아직 내부 콘크리트를 효과적으로 구속하는 부분의 전단효과로 발생하였으며, 수평균열은 공시체의 중앙부를 기준으로 여러 면으로 발생하였으며, 와이어에 의한 구속효과가 우수한 공시체에 발생하였다. FRP 와이어 보강 공시체 압축실험에서 와이어 최대파단변형률에 대한 인장파단변형률의 비가 55-90%로 측정되었으며, 평균 69.5%로 나타났다. 이는 일반 FRP 시트 보강 공시체 실험에서 측정된 시트 파단변형률보다 다소 높은 값으로 FRP 와이어 보강 공법의 우수성을 입증한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권11호
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• pp.7244-7249
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• 2015

본 연구는 소켓연결방식을 이용한 PSC 제형 거더를 구성하는 프리캐스트 부재의 소켓연결 성능을 검증하고 복부 부재의 최적화 단면을 산정할 수 있도록 단위부재 실험을 수행하여 거더의 구조성능을 평가하였다. 실험은 연결부의 성능실험과 복부의 휨 및 전단 성능 실험을 수행 하였으며 모두 4점 재하방식으로 수행되었다. 실험결과 소켓연결을 실시한 시험체에서의 초기균열하중은 기준시험체 대비 크게 저하 되었으나 최대하중 이후의 거동은 큰 차이가 없음을 알 수 있었다. 또한 철근의 고리 이음부 길이는 최대하중에 큰 영향을 미치지 않았다. 복부 전단 실험 결과 프리스트레싱 강봉으로 전단 보강을 실시한 시험체에서 기준시험체 대비 높은 사인장 균열하중을 나타내었다. 복부 휨 실험 결과 인장측에 프리스트레싱 강봉으로 보강한 시험체에서 가장 큰 최대하중 결과를 얻을 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.83-90
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• 2007

본 연구에서는 와이어로프 단위를 이용한 철근콘크리트 보의 비 부착형 보강 공법을 제시하였다. 전단에서 파괴된 15개의 보가 제시된 보강 공법에 의해 보수, 보강 된 후 재 실험되었다. 주요 변수는 전단경간비, 와이어로프 단위의 초기 프리스트레스력, 배근 방법 및 간격이다. 실험 결과 제시된 와이어로프로 보강된 보들의 전단강도와 파괴 후 연성 거동이 원래 보의 것들에 비해 매우 향상되었다. 또한 수직 와이어로프보다는 경사 와이어로프가 내력 향상에 유리하였으며 와이어로프에 작용된 초기 프리스트레스의 증가는 콘크리트 스트럿에서 주 인장응력의 크기를 감소시킴으로서 사인장 균열내력을 향상시켰다. 보강된 보의 전단내력과 ACI 318-05 및 EC 2 설계기준과의 비교로부터 전단경간비 2.5 이하의 보강된 보들의 전단내력은 ACI 318-05 기준에 의해 적절히 평가될 수 있었다. 한편 EC 2는 전단경간비 2.5 이상인 보강된 보들에서 와이어로프의 전단 전달 능력을 과대평가하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권3호
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• pp.307-313
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• 2014

섬유보강 콘크리트의 균열 후 인장 거동을 예측하기 위해서는 균열면에 걸쳐 있는 섬유의 개수를 산정하는 섬유분포계수를 합리적으로 예측하는 것이 필요하다. 이 논문에서는 원형단면에서의 섬유분포계수를 분석하기 위해, 콘크리트 압축강도, 단면 크기, 섬유 종류 및 섬유혼입률 등을 변수로 강섬유보강 콘크리트 공시체를 제작하였으며, 제작한 공시체들을 타설 방향에 수직인 방향으로 절단한 후, 절단된 원형 단면에서의 섬유 개수로부터 섬유분포계수를 측정하였다. 측정 결과, 섬유가 타설면에 평행하게 분포할 확률이 증가함에 따라 실제 원형단면에서의 섬유분포계수가 일반적으로 알려진 0.5보다 작은 것으로 나타났다. 또한, 단위 면적 당 섬유 개수가 증가할수록 섬유분포계수가 감소하는 것으로 나타났다. 이 논문에서는 원형단면에서의 섬유분포계수를 합리적으로 예측하기 위해 섬유가 분포할 수 있는 각을 기하학적으로 분석하고, 이로부터 상세 모델과 단순화한 식을 유도하였다. 제안된 모델과 실험에서 측정된 섬유분포계수를 비교한 결과, 제안된 모델이 실제 원형단면에서의 섬유분포계수를 잘 예측하는 것으로 나타났다. 이 연구로부터 확보된 실험 결과 및 제안 모델은 향후 원형단면을 지닌 섬유보강 콘크리트 기둥 부재 등의 구조적 거동 연구에 매우 유용할 것으로 사료된다.