• 대한토목학회논문집
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• 제40권4호
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• pp.371-381
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• 2020

FRP로 보강된 콘크리트 부재의 파괴형태는 콘크리트 압괴와 섬유 파단으로 정의되며, 설계방법에 따라 한계상태를 조금씩 다르게 정의하고 있다. FRP 보강재는 섬유에 따라 성능이 상이하기 때문에 사용상태와 극한상태의 성능을 예측하는 것이 상대적으로 까다롭다. 특히 많이 사용되고 있는 ACI 440의 기준은 주로 저탄성계수를 갖는 GFRP를 중심으로 개발되었기 때문에 다른 섬유에 대한 적용성이 충분히 검증되지 않은 상태이다. 또한 ACI440의 휨한계상태는 보강비에 따라 압괴와 파단이 동시에 발생하는 천이영역이 상대적으로 크기 때문에 균형보강비에서의 거동예측이 상대적으로 어렵고, 사용성 예측 방법이 하중조건에 따라 민감하기 때문에 상대적으로 복잡한 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 0.8~1.2 𝜌_b의 보강비를 갖는 슬래브의 실험결과와 문헌고찰을 통하여 설계방법별 거동예측의 신뢰성과 편이성을 고찰하였다. 해석결과 Model Code의 모멘트 곡률식(LIM-MC) 간략식의 경우 FRP 보강구조물에도 충분히 적용할 수 있는 것으로 분석되었으며, EC2에 기반한 한계상태 설계법이 상대적로 극한강도설계법보다 신뢰성 있는 결과를 나타내었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권5A호
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• pp.317-325
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• 2012

본 연구에서는 초고성능 섬유보강 콘크리트(Ultra High Performance Fiber Reinforced Concrete, UHPFRC)의 구속 상태에서의 수축 거동을 평가하고자 국내 외에서 가장 보편적으로 사용되는 링-테스트(ring-test)를 이용하여 구속 수축 실험을 수행하였다. 특히, 다양한 구속도에서의 수축 거동을 평가하기 위하여 내부 강재 링의 두께와 내부 반경을 달리하여 실험을 수행하였으며, 자유 수축과 인장강도 실험을 수반하여 구속도 및 응력 이완, 수축 균열 가능성 등을 복합적으로 평가하였다. 실험 결과 내부 링의 두께가 증가할수록 내부 링의 평균 변형률과 잔류 인장응력은 감소하였으며, 반면에 구속도는 증가하는 경향을 보였다. 내부 링의 반경에 따라서는 변형률 및 잔류 인장응력, 구속도의 차이가 거의 없는 것으로 나타났다. 모든 시험체에서 잔류 인장응력이 인장강도에 비해 작은 것으로 나타났으며, 수축 균열은 발생하지 않았다. 지속적으로 작용하는 계면 구속 하중에 의해 탄성 수축 응력의 약 39~65%가 이완되는 것으로 나타났으며, 최대 이완 응력은 내부 링의 두께가 두꺼울수록 증가하는 것으로 나타났다. 마지막으로 본 연구에서는 비선형 회귀분석을 수행하여 재령에 따라 변하는 구속도를 예측하였으며, 실험 결과와 잘 일치하는 것으로 나타났다.

• Steel and Composite Structures
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• 제51권5호
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• pp.509-527
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• 2024

Bonding carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) laminates have been extensively employed in the restoration of steel constructions. In addition to the mechanical properties of the CFRP, the bond strength (P_U) between the CFRP and steel is often important in the eventual strengthened performance. Nonetheless, the bond behavior of the CFRP-steel (CS) interface is exceedingly complicated, with multiple failure causes, giving the P_U challenging to forecast, and the CFRP-enhanced steel structure is unsteady. In just this case, appropriate methods were established by hybridized Random Forests (RF) and support vector regression (SVR) approaches on assembled CS single-shear experiment data to foresee the P_U of CS, in which a recently established optimization algorithm named Aquila optimizer (AO) was used to tune the RF and SVR hyperparameters. In summary, the practical novelty of the article lies in its development of a reliable and efficient method for predicting bond strength at the CS interface, which has significant implications for structural rehabilitation, design optimization, risk mitigation, cost savings, and decision support in engineering practice. Moreover, the Fourier Amplitude Sensitivity Test was performed to depict each parameter's impact on the target. The order of parameter importance was t_c> L_c > E_A > t_A > E_c > b_c > f_c > f_A from largest to smallest by 0.9345 > 0.8562 > 0.79354 > 0.7289 > 0.6531 > 0.5718 > 0.4307 > 0.3657. In three training, testing, and all data phases, the superiority of AO - RF with respect to AO - SVR and MARS was obvious. In the training stage, the values of R² and VAF were slightly similar with a tiny superiority of AO - RF compared to AO - SVR with R² equal to 0.9977 and VAF equal to 99.772, but large differences with results of MARS.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권5호
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• pp.101-109
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• 2018

모듈형 구조시스템은 학교 및 아파트 건물과 같은 저층 및 중층 구조물에 점점 더 많이 사용되고 있다. 최근에는 고층 건물에 모듈러 구조시스템을 적용하는 방법에 대한 연구가 수행되고 있다. 고층 모듈러 구조시스템에 대해 충분한 저항력과 경제적인 구조를 제공하기 위해 복합모듈 구조시스템이 제안되었다. 본 연구에서는 일련의 실험을 통해 단위 복합모듈 구조에 적용하기 위한 목적으로 비대칭 복합 기둥의 강도를 평가하고자 하였다. 실험적 연구는 기둥의 세장비, 편심율 및 관통바 유무에 따라 기둥의 강도에 미치는 영향에 중점을 두었다. 단위 모듈구조에 대한 비대칭 기둥단면의 설계식을 제안하였다. 결과로부터, 설계식은 단위 복합모듈 구조에서 비대칭 기둥단면의 적절한 강도 예측을 제공한다는 것을 알 수 있다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제40권3호
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• pp.186-193
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• 2012

목재-콘크리트 하이브리드 부재는 특히 목조 거더교의 상부구조 등으로 유용하게 적용될 수 있으며, 이를 위한 핵심 사항은 상판으로 사용되는 콘크리트 및 거더로 사용되는 목재의 전단성능 부여에 따른 일체화 거동이다. 현재까지 북미 및 유럽 등을 중심으로 관련 연구가 진행되어 왔으나 대부분의 경우 시공성의 담보를 목적으로 한 것으로 목재와 콘크리트의 전단성능을 확보하기 위한 기초적인 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구는 목재-콘크리트 하이브리드 구조의 역학적인 거동을 평가하기에 앞서 가장 중요한 사항 중 하나인 부재 간 전단성능을 평가하기 위한 목적으로 수행되었다. 실제 시험에 앞서 EYM을 통해 목재 내 철근의 정착 길이별 항복모드 및 기준허용전단내력 값을 확인하였으며, 사용한 SD30A 철근에 대한 모드 전환이 이루어지는 철근의 정착 길이 등을 확인할 수 있었다. 전단시험을 통해 초기강성 및 항복하중 값은 정착길이 20 mm 이상인 경우 정착 길이에 무관하게 유사한 값을 나타냈으나, 최대하중의 경우에는 철근의 인발 저항과 복합적으로 작용하여 정착 길이 60 mm 이상과 이하에서 다른 거동을 나타냈다. 시험 후 X선 직접촬영법의 적용을 통해 이를 검증할 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.777-786
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• 2010

이 연구에서는 강섬유로 보강된 초고성능 콘크리트(UHPC)를 적용한 대형 크기의 프리스트레스트 콘크리트 거더의 정적하중재하실험을 통하여 휨거동 특성을 파악하고자 하였다. 이 연구결과는 추후 UHPC를 적용한 프리스트레스트 콘크리트 거더의 처짐산정 및 휨강도 산정 모델링에 주요한 기초적인 실험결과를 제공한다. 휨 하중하에서의 프리스트레스트 콘크리트 T-거더의 거동을 파악하기 위하여 강섬유를 혼입하였다. 강섬유는 원형단면의 직선형상이며, 콘크리트에서 2%의 부피비를 나타낸다. 거더는 압축강도 150~190 MPa의 UHPC를 이용하여 제작하였으며, 프리스트레스트 거더의 휨내력을 파악하고자 하였다. 실험결과는 강섬유 보강 UHPC가 거더의 균열제어 및 연성거동에 효과적임을 나타낸다. 강섬유 보강 UHPC를 적용한 프리스트레스트 거더의 파괴는 인장균열에서의 가교 역할(bridging effect)을 하는 강섬유의 뽐힘(pullout)과 더불어 발생한다. 강섬유의 뽑힘과 더불어 단면의 인장강도 손실이 발생하며, 이는 거더의 휨파괴를 유발한다. 또한, 도입 프리스트레스량이 거더의 휨강도에 영향을 미치는 것으로 나타난다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.21-29
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• 2014

본 연구에서는 GFRP 이형 보강근으로 휨보강된 보의 거동, 파괴유형과 강도를 평가하였다. 4개의 보 실험체들을 제작하여 실험을 수행하였다. 4점 하중재하 조건으로 단순지지된 GFRP로 보강 콘크리트 실험체의 거동과 하중-처짐을 관찰하였다. 전단배근으로 인한 거동의 불확실성을 배제하기 위하여 스터럽을 배근하지 않고 실험체를 제작하였다. 실험 변수는 전단지간비와 유효보강비이다. 실험체의 길이는 3,300 또는 $1,950mm{\times}200mm{\times}240mm$이고 순지간 2,900 또는 1,000mm이다. 전단지간비는 6.5와 2.5이며, GFRP 유효 보강근비는 $1.126{\rho}_{fb}$, $2.250{\rho}_{fb}$, $3.375{\rho}_{fb}$와 $0.634{\rho}_{fb}$이다. 실험 결과 모든 실험체는 전단파괴 되었으며 실험계획에 적용한 ACI 440.1R, CSA S806와 ISIS의 전단 강도식이 실제와 편차가 있음을 확인하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제28권5호
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• pp.559-571
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• 2018

In current engineering practice, circular concrete-filled steel tubular (CFST) columns have been used as effective structural components due to their significant structural and economic benefits. To apply these structural components into steel-concrete composite moment resisting frames, increasing number of research into the column-base connections of circular CFST columns have been found. However, most of the previous research focused on the strength, rigidity and seismic resisting performance of the circular CFST column-base connections. The present paper attempts to investigate the demountability of bolted circular CFST column-base connections using the finite element method. The developed finite element models take into account the effects of material and geometric nonlinearities; the accuracy of proposed models is validated through comparison against independent experimental results. The mechanical performance of CFST column-base connections with both permanent and demountable design details are compared with the developed finite element models. Parametric studies are further carried out to examine the effects of design parameters on the behaviour of demountable circular CFST column-base connections. Moreover, the initial stiffness and moment capacity of such demountable connections are compared with the existing codes of practice. The comparison results indicate that an improved prediction method of the initial stiffness for these connections should be developed.

• Steel and Composite Structures
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• 제20권1호
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• pp.127-145
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• 2016

Composite column design is strongly influenced by the computation of the critical buckling load, which is very sensitive to the effective flexural stiffness (EI) of the column. Because of this, the behaviour of a composite column under lateral loading and its response to deflection is largely determined by the EI of the member. Thus, prediction models used for composite member design should accurately mirror this behaviour. However, EI varies due to several design parameters, and the implementation of high-strength materials, which are not considered by the current composite design codes of practice. The reliability of the design methods from six codes of practice (i.e., AS 5100, AS/NZS 2327, Eurocode 4, AISC 2010, ACI 318, and AIJ) for composite columns is studied in this paper. Also, the reliability of these codes of practice against a serviceability limit state criterion are estimated based on the combined use of the test-based statistical procedure proposed by Johnson and Huang (1997) and Monte Carlo simulations. The composite columns database includes 100 tests of circular concrete-filled tubes, rectangular concrete-filled tubes, and concrete-encased steel composite columns. A summary of the reliability analysis procedure and the evaluated reliability indices are provided. The reasons for the reliability analysis results are discussed to provide useful insight and supporting information for a possible revision of available codes of practice.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.157-164
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• 2013

본 연구에서는 여객용 항공기 충돌 시 강섬유보강콘크리트를 사용한 철근콘크리트 원전 격납건물의 구조적 거동을 유한요소해석을 이용하여 고찰한다. 항공기 충돌에 의해 원전 격납건물에 가해지는 하중은 Riera 충격하중 시간함수와 충돌 시 접촉면적을 이용하여 모델링하였다. 강섬유보강콘크리트의 재료모델은 CSCM Concrete Model을 사용하였다. 기존에 제안된 강섬유보강콘크리트의 강도예상모델을 이용하여 재료모델의 입력변수를 결정하였다. 강섬유의 함유량에 따른 원전 격납 건물의 항공기 충돌에 대한 구조적 거동을 상용 유한요소 해석 프로그램인 LS-DYNA를 이용하여 해석하였다. 해석결과를 바탕으로 항공기 충돌에 대한 저항성을 평가하였으며, 보수적인 안전성이 요구되는 원전 격납건물에 강섬유보강콘크리트를 적용할 경우 항공기 충돌에 대한 저항성 증대 효과를 기대할 수 있는 것으로 고찰되었다.