• Computers and Concrete
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• 제17권6호
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• pp.739-760
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• 2016

This paper reports on punching shear behavior of reinforced concrete panels, investigated experimentally and through finite element simulation. The aim of the study was to examine the punching shear of high strength concrete panels incorporating different types of aggregate and silica fume, in order to assess the validity of the existing code models with respect to the role of compressive and tensile strength of high strength concrete. The variables in concrete mix design include three types of coarse aggregates and three water-cementitious ratios, and ten-percent replacement of silica fume. The experimental results were compared with the results produced by empirical prediction equations of a number of widely used codes of practice. The prediction of the punching shear capacity of high strength concrete using the equations listed in this study, pointed to a potential unsafe design in some of them. This may be a reflection of the overestimation of the contribution of compressive strength and the negligence of the role of flexural reinforcement. The overall findings clearly indicated that the extrapolation of the relationships that were developed for normal strength concrete are not valid for high strength concrete within the scope of this study and that finite element simulation can provide a better alternative to empirical code Equations.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.345-356
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• 2010

직접전단과 불균형모멘트를 재하받는 슬래브-기둥 내부 접합부에 대한 대체설계방법이 개발되었다. 슬래브-기둥 접합부는 뚫림전단파괴에 앞서서 휨균열에 의해서 손상을 받으므로, 이 연구에서는 위험단면의 압축대에서 대부분의 전단저항이 발휘된다고 가정하였다. 뚫림전단강도의 산정을 위하여, 슬래브 휨모멘트와 불균형모멘트에 의해서 유발되는 압축수직응력의 영향을 고려하였다. 압축수직응력과 전단응력 사이의 상관관계를 고려하기 위하여, Rankine의 콘크리트 재료파괴기준을 사용하였다. 제안된 강도모델은 실험 결과와의 비교를 통하여 검증하였다. 검증 결과, 제안된 설계방법은 ACI 318과 Eurocode 2 보다 우수한 강도추정능력을 가지고 있으며 직접전단 또는 직접전단-불균형모멘트 복합하중을 재하받는 슬래브-기둥 접합부의 설계에 사용될 수 있다는 점이 밝혀졌다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.149-152
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• 2008

구조설계기준에서, 슬래브의 최대 펀칭전단응력은 연직하중에 의한 직접전단과 불균형모멘트에 의한 편심전단의 조합응력으로 규정하고 있다. 이것은 슬래브에 작용하는 펀칭전단응력에 불균형모멘트의 영향을 반영한 것이다. 그러나 부재의 저항성능 즉 펀칭전단강도에는 슬래브의 불균형모멘트강도 영향을 전혀 고려하고 있지 않다. 본 논문에서는 이를 위하여 펀칭전단-불균형모멘트 상관모델을 제시하고 이를 2차원으로 표현하였다. 상관모델을 통하여, 슬래브의 펀칭전단강도를 결정하는데 있어 불균형 모멘트강도를 어떻게 반영할 것인지에 대한 방안을 제시하였으며 전단보강재가 불균형모멘트강도에 미치는 영향을 분석하고 이를 구조설계에 반영하기 위한 유효폭확대계수의 적용을 제안하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권2호
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• pp.51-58
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• 2022

플랫 플레이트는 매우 경제적인 구조시스템으로서 고층건물과 아파트, 지하 주차장등에 널리 쓰인다. 하지만 기둥-슬래브 접합부가 뚫림전단에 취약하기 때문에 건물의 연쇄붕괴로 이어질 수 있는 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 뚫림전단강도 증가, 연성능력 향상, 시공성면에서 뛰어난 나선형 철근 전단 보강재가 제안되었으며, 실험을 통해 나선형 철근 전단보강재의 강도를 평가하였다. 현행 기준은 전단보강된 슬래브-기둥 접합부의 뚫림전단강도를 정확하게 예측하지 못하고 있다. 그 이유는 전단보강재가 설치되는 슬래브의 두께가 얇을경우 정착길이가 확보되지 못하여 전단보강재가 항복강도에 이르기 전에 파괴가 일어나기 때문이다. 이에 본 연구에서는 유한요소해석 프로그램 LUSAS ver14.3을 이용하여 나선형 전단보강재의 보강성능에 영향을 미치는 변수를 분석하여 강도보정계수를 도출하였다. 또한 CEB-FIP 데이터뱅크에 수록된 실험체의 회귀분석을 통해 전단보강된 슬래브-기둥 접합부의 뚫림전단강도 산정식을 제안하였다.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제5권1호
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• pp.35-42
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• 2011

In this paper, a design equation for the punching shear capacity of steel fiber reinforced concrete (SFRC) slabs is proposed based on the Japan Society of Civil Engineers (JSCE) standard specifications. Addition of steel fibers into concrete improves mechanical behavior, ductility, and fatigue strength of concrete. Previous studies have demonstrated the effectiveness of fiber reinforcement in improving the shear behavior of reinforced concrete slabs. In this study, twelve SFRC slabs using hooked-ends type steel fibers are tested with varying fiber dosage, slab thickness, steel reinforcement ratio, and compressive strength. Furthermore, test data conducted by earlier researchers are involved to verify the proposed design equation. The proposed design equation addresses the fiber pull-out strength and the critical shear perimeter changed by the fiber factor. Consequently, it is confirmed that the proposed design equation can predict the punching shear capacity of SFRC slabs with an applicable accuracy.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제89권4호
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• pp.363-374
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• 2024

Significant changes have been made to estimate the punching shear capacity for edge column-slab joints in the latest editions of most current codes. The revised equations account for axial forces as well as moments conveyed to columns from slabs, which have a substantial impact on the punching resistance of such joints. Many key design parameters, such as reinforcement-ratio, concrete strength, size-effect, and critical-section perimeter, were treated differently or even ignored in various code provisions. Consequently, wide ranges of predicted punching shear strength were detected by applying different code formulas. Therefore, it is essential to assess the various current Codes' design-equations. Because of the similarity in estimated outcomes, only the ACI, EC, and SNiP are used in this study to cover a wide range of estimation ranges from highly conservative to unconservative. This paper is devoted to analyzing the techniques in these code provisions, comparing the estimated punching resistance with available experimental data, and finally developing efficient models predicting the punching capacity of edge column-slab connections. 63 samples from past investigations were chosen for validation. To appropriately predict the punching shear, newly updated equations for ACI and SNiP are provided based on nonlinear regression analysis. The proposed equations'results match the experimental data quite well.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.159-168
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• 2011

이 연구에서는 뚫림 전단을 재하받는 전단 보강/전단 무보강 슬래브-기둥 내부 접합부와 기초판에 대하여 개선된 설계 방법을 개발하였다. 슬래브-기둥 접합부와 기초판의 다양한 파괴 메커니즘(경사 인장 균열 파괴, 전단 보강근의 항복, 콘크리트 압축대/스트럿의 압축 파괴)을 고려하여 뚫림 전단강도를 산정하였다. 콘크리트 위험 단면에 작용하는 뚫림 전단은 대부분 콘크리트 압축대에 의하여 지지된다고 가정하였으며, 콘크리트 압축대의 뚫림 전단강도는 압축 수직 및 전단의 조합 응력을 재하받는 콘크리트 재료 파괴 기준에 근거하여 산정하였다. 제안된 강도 모델은 실험 결과 와의 비교를 통하여 검증하였다. 검증 결과, 제안된 설계 방법은 전단 보강 및 전단 무보강 경우에 대하여 현행 KCI 설계기준 보다 우수한 강도 추정 능력을 가지고 있다는 점이 밝혀졌다.

• Advances in concrete construction
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• 제14권3호
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• pp.195-204
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• 2022

As a brittle failure mode, punching-shear failure can be widely found in traditional RC slab-column connections, which may lead to the entire collapse of a flat plate structure. In this paper, a novel RC slab-column connection with inner steel truss was proposed to enhance the punching strength. In the proposed connection, steel trusses, each of which was composed of four steel angles and a series of steel strips, were pre-assembled at the periphery of the column capital and behaved as transverse reinforcements. With the aim of exploring the punching behavior of this novel RC slab-column connection, a static punching test was conducted on two full-scaled RC slab specimens, and the crack patterns, failure modes, load-deflection and load-strain responses were thoroughly analyzed to explore the contribution of the applied inner steel trusses to the overall punching behavior. The test results indicated that all the test specimens suffered the typical punching-shear failure, and the higher punching strength and initial stiffness could be found in the specimen with inner steel trusses. The numerical models of tested specimens were analyzed in ABAQUS. These models were verified by comparing the results of the tests with the results of the analyzes, and subsequently the sensitivity of the punching capacity to different parameters was studied. Based on the test results, a modified critical shear crack theory, which could take the contribution of the steel trusses into account, was put forward to predict the punching strength of this novel RC slab-column connection, and the calculated results agreed well with the test results.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제47권5호
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• pp.679-700
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• 2013

Two new predictive design methods are presented in this study. The first is a hybrid method, called neuro-fuzzy, based on neural networks with fuzzy learning. A total of 280 experimental datasets obtained from the literature concerning concentric punching shear tests of reinforced concrete slab-column connections without shear reinforcement were used to test the model (194 for experimentation and 86 for validation) and were endorsed by statistical validation criteria. The punching shear strength predicted by the neuro-fuzzy model was compared with those predicted by current models of punching shear, widely used in the design practice, such as ACI 318-08, SIA262 and CBA93. The neuro-fuzzy model showed high predictive accuracy of resistance to punching according to all of the relevant codes. A second, more user-friendly design method is presented based on a predictive linear regression model that supports all the geometric and material parameters involved in predicting punching shear. Despite its simplicity, this formulation showed accuracy equivalent to that of the neuro-fuzzy model.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.523-530
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• 2008

구조설계기준에서, 슬래브의 최대 펀칭전단응력은 연직하중에 의한 직접전단과 불균형모멘트에 의한 편심전단의 조합응력으로 규정하고 있다. 이것은 슬래브에 작용하는 펀칭전단응력에 불균형모멘트의 영향을 반영한 것이다. 그러나 부재의 저항성능 즉 펀칭전단강도에는 슬래브의 불균형모멘트강도 영향을 전혀 고려하고 있지 않다. 본 논문에서는 불균형모멘트-펀칭전단 상관모델을 제시하였다. 상관모델에서 불균형모멘트와 펀칭전단의 하중영향 및 저항성능 관계는 2차원으로 표현된다. 상관모델을 이용하여, "슬래브의 펀칭전단강도를 결정하는데 있어 불균형모멘트강도를 어떻게 반영할 것인지"에 대한 방안을 제시하였다. 또한, 전단보강재가 불균형모멘트강도에 미치는 영향을 분석하고 이를 구조설계에 반영하기 위한 유효폭확대계수의 적용을 제안하였다. 본 논문에서 제시한 상관모델은 하중과 전단보강재에 따른 펀칭전단과 불균형모멘트 강도를 실제 거동에 가깝게 정의할 수 있고 슬래브의 휨지배파괴 또는 전단지배파괴의 최종적인 파괴모드를 쉽게 예측할 수 있어 슬래브의 구조적 거동을 예측하는데 매우 효과적이다.