• Steel and Composite Structures
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• 제43권6호
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• pp.785-796
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• 2022

Concrete-encased steel (CES) beam, in which structural steel is encased in a reinforced concrete (RC) section, is widely applied in high-rise buildings as transfer beams due to its high load-carrying capacity, great stiffness, and good durability. However, these CES beams are prone to shear failure because of the low shear span-to-depth ratio and the heavy load. Due to the high load-carrying capacity and the brittle failure process of the shear failure, the accurate strength prediction of CES beams significantly influences the assessment of structural safety. In current design codes, design formulas for predicting the shear strength of CES beams are based on the so-called "superposition method". This method indicates that the shear strength of CES beams can be obtained by superposing the shear strengths of the RC part and the steel shape. Nevertheless, in some cases, this method yields errors on the unsafe side because the shear strengths of these two parts cannot be achieved simultaneously. This paper clarifies the conditions at which the superposition method does not hold true, and the shear strength of CES beams is investigated using a compatible truss-arch model. Considering the deformation compatibility between the steel shape and the RC part, the method to obtain the shear strength of CES beams is proposed. Finally, the proposed model is compared with other calculation methods from codes AISC 360 (USA, North America), Eurocode 4 (Europe), YB 9082 (China, Asia), JGJ 138 (China, Asia), and AS/NZS 2327 (Australia/New Zealand, Oceania) using the available test data consisting of 45 CES beams. The results indicate that the proposed model can predict the shear strength of CES beams with sufficient accuracy and safety. Without considering the deformation compatibility, the calculation methods from the codes AISC 360, Eurocode 4, YB 9082, JGJ 138, and AS/NZS 2327 lead to excessively conservative or unsafe predictions.

• Steel and Composite Structures
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• 제19권6호
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• pp.1561-1580
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• 2015

No significant improvement has been observed on the seismic performance of the ordinary steel reinforced concrete (SRC) columns compared with the reinforced concrete (RC) columns mainly because I, H or core cross-shaped steel cannot provide sufficient confinement for core concrete. Two improved SRC columns by constructing with new-type section steel were put forward on this background: a cross-shaped steel whose flanges are in contact with concrete cover by extending the geometry of webs, and a rotated cross-shaped steel whose webs coincide with diagonal line of the column's section. The advantages of new-type SRC columns have been proved theoretically and experimentally, while construction measures and seismic behavior remain unclear when the new-type columns are joined onto SRC beams. Seismic behavior of SRC joints with new-type section steel were experimentally investigated by testing 5 specimens subjected to low reversed cyclic loading, mainly including the failure patterns, hysteretic loops, skeleton curves, energy dissipation capacity, strength and stiffness degradation and ductility. Effects of steel shape, load angel and construction measures on seismic behavior of joints were also analyzed. The test results indicate that the new-type joints display shear failure pattern under seismic loading, and steel and concrete of core region could bear larger load and tend to be stable although the specimens are close to failure. The hysteretic curves of new-type joints are plumper whose equivalent viscous damping coefficients and ductility factors are over 0.38 and 3.2 respectively, and this illustrates the energy dissipation capacity and deformation ability of new-type SRC joints are better than that of ordinary ones with shear failure. Bearing capacity and ductility of new-type joints are superior when the diagonal cross-shaped steel is contained and beams are orthogonal to columns, and the two construction measures proposed have little effect on the seismic behavior of joints.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.283-290
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• 2006

본 연구는 와이어 로프를 이용한 비부착 보의 전단보강에 대한 실험에 대한 것이다. 전단보강 방법은 와이어 로프를 보 단면의 외부에 노출시킨 형태로 볼트와 너트로 기계적 정착을 하는 폐쇄형과 U자형이 있다. 폐쇄형 전단보강방법은 슬래브를 관통하여 와이어 로프로 보 단면을 둘러싼 후 슬래브 상부면에서 와이어 로프를 긴장 고정시키는 방법이곤 U자형 전단보강방법은 슬래브 하부면과 접하는 보 옆면의 정착장치에 U자형으로 와이어 로프를 설치하는 방법이다. 콘크리트 압축강도가 24MPa이고 전단스팬비(a/d)가 4인 실험체의 주요변수로 폐쇄형과 U자형에 대해서 보강 간격을 각각 150, 200, 250mm로 하였다. 실험 결과, 와이어 로프를 이용한 전단보강방법은 무보강 실험체에 대해서 폐쇄형과 U자형 보강실험체의 내력의 최대 증가비가 각각 2.88, 1.91배로 증가하였으며, 복부의 초기 사인장균열시의 처짐에 대한 최대전단강도에서의 처짐의 비로 정의한 연성도 크게 증가하였으며, 특히 폐쇄형의 전단보강의 경우 U자형 전단보강방법에 비해 내력 및 연성의 증가가 두드러졌다. 따라서 본 연구는 와이어 로프를 이용한 전단보강방법의 타당성을 평가하기 위한 실험으로서 중요한 가능성을 제시하며, 전단보강 설계 및 시공에 유용한 기초 자료로서 의의가 있다.

• Earthquakes and Structures
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• 제8권3호
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• pp.555-572
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• 2015

This paper presents an experimental study of three two-dimensional (2D/planar) steel reinforced concrete (SRC) T-shaped column-RC beam hybrid joints and six 3D SRC T-shaped column-steel beam hybrid joints under low cyclic reversed loads. Considering different categories of steel configuration types in column cross section and horizontal loading angles for the specimens were selected, and a reliable structural testing system for the spatial loading was employed in the tests. The load-displacement curves, carrying capacity, energy dissipation capacity, ductility and deformation characteristics of the test subassemblies were analyzed. Especially, the seismic performance discrepancies between planar hybrid joints and 3D hybrid joints were intensively compared. The failure modes for planar loading and spatial loading observed in the tests showed that the shear-diagonal compressive failure was the dominating failure mode for all the specimens. In addition, the 3D hybrid joints illustrated plumper hysteretic loops for the columns configured with solid-web steel, but a little more pinched hysteretic loops for the columns configured with T-shaped steel or channel-shaped steel, better energy dissipation capacity & ductility, and larger interlayer deformation capacity than those of the planar hybrid joints. Furthermore, it was revealed that the hysteretic loops for the specimens under $45^{\circ}$ loading angle are generally plumper than those for the specimens under $30^{\circ}$ loading angle. Finally, the effects of steel configuration type and loading angle on the seismic damage for the specimens were analyzed by means of the Park-Ang model.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.100-107
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• 2018

본 연구의 목적은 철근콘크리트 휨 부재에 탄소섬유시트, 유리섬유시트, PET(polyethylene terephthalate) 섬유 등을 이용하여 보강했을 때, 보강재 종류, 보강재 물성, 보강량 등에 따른 보강효과를 파악하는 것이다. 변수별 보강효과를 파악하기 위해 가상의 휨부재를 기준실험체로 선정하여, 기준실험체에 대해 항복단면과 극한단면일 때의 모멘트-곡률 관계를 파악하였다. 보강하지 않은 기준실험체에 보강재 종류, 보강재 물성, 보강량 등 다양한 변수를 적용하여 총 11개의 실험체의 모멘트-곡률 곡선을 비교하였다. 분석 결과, 보강하지 않은 실험체에 비해 보강한 실험체의 휨강도는 높게 나타났다. 그러나 연성에 대해서는 보강하지 않은 기준실험체가 가장 우수한 것으로 나타났다. 변수별 휨 보강효과는 보강량이 많고, 파괴시 재료강도가 높을수록 우수하게 나타났으며, 연성효과는 보강재의 파괴시 변형률이 높을수록 우수한 것으로 나타났다. 손상 전과 손상 후의 보강효과에 대해서는 휨보강 효과와 연성효과 모두 10% 이내로 미미하게 나타나 손상상태에 있더라도 온전한 상태로 해석해도 큰 차이가 없을 것으로 판단된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제29권1호
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• pp.81-94
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• 2013

레이더 전파고도계는 레이더 신호를 지표면으로 송신하여 반사되어 돌아오는 신호로 항공기에서 지표면까지의 거리를 측정하는 센서이다. 이러한 레이더 전파고도계의 특성 분석을 위하여 비행 시험을 통해 레이더 전파고도계와 LiDAR를 동시에 획득하여 LiDAR DSM을 레이더 전파고도계 분석을 위한 참조자료로 사용하였다. LiDAR로 획득한 지표면의 점 자료들은 격자로 보간하여 DSM을 제작하였다. 비행 시험은 2012년 6월에 수행하였으며, 레이더 전파고도계 자료에 대하여 레이더 방정식에서 거리(range) 및 RCS와 관련된 반사되는 지표면의 면적에 따른 특성 측면에서 해석하였다. 결과적으로 빔폭이 넓은 항공기용 레이더 전파고도계는 가까운 거리에 있는 최근점의 영향보다는 RCS와 관련이 있는 지표면의 면적이나 반사도에 더 많은 영향을 받고 있다는 것을 알 수 있다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.63-70
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• 2012

본 연구에서는 변위기반 성능설계 개념에 의해 기존 철근콘크리트 기둥과 콘크리트에 강재를 매입한 SRC 합성기둥에 대하여 최대 설계지진 가속도에 대한 내진성능개선의 성능설계을 비교하였다. SRC 합성기둥은 구조물의 강도를 증가시킬 뿐 아니라 연성도를 증가시키는 효과가 있다. SRC 합성기둥의 단면은 H형 강재와 원형의 중공 강관을 매입한 형태로 구성되어 있다. SRC 합성기둥에 대한 P-M상관도와 단면 공칭휨모멘트를 분석하고 이를 바탕으로 SRC 합성기둥에 대한 설계 변위 추정을 위해 변위기반 내진 설계 알고리즘을 제시하였다. 성능기반설계에 의한 성능개선설계를 위하여 목표성능변위 및 설계지진가속도 조건에 대해 직접변위 기반 설계방법 및 변위계수법에 의한 내진성능개선 설계 방법을 제시하였다. SRC 합성기둥은 기존 RC 기둥과 비교하여 성능개선 설계 결과 변위 연성비 및 변위성능에서 크게 개선된 성능설계 결과를 나타내었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.82-89
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• 2014

이 연구에서는 고로슬래그 미분말을 사용한 프리캐스트 보의 전단성능에 대하여 평가하였다. 실험체는 고로슬래그 미분말 치환율에 따라 총 4체의 실험체를 제작하였다. 모든 실험체는 전단경간비 2.5, 보의 폭 200mm, 유효깊이 300mm이며, 3점 가력을 받는 단순보로 계획하였다. 또한 이 연구에서는 실험체의 전단강도를 예측하기 위하여 기존 전단강도 예측식을 이용하여 실험결과와 비교하였으며, 총 89개의 기존 전단 실험결과를 이용하여 실험결과와 비교 분석하였다. 실험결과, 고로슬래그 미분말을 치환한 실험체는 포틀랜드 시멘트만을 사용한 실험체와 비교분석한 결과 유사한 전단성능을 나타내었다.

• Computers and Concrete
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• 제21권1호
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• pp.11-20
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• 2018

The possibilities of non-linear analysis of reinforced-concrete structures are under development. In particular, current research areas include structural analysis with the application of advanced computational and material models. The submitted article aims to evaluate the possibilities of the determination of material properties, involving the tensile strength of concrete, fracture energy and the modulus of elasticity. To evaluate the recommendations for concrete, volume computational models are employed on a comprehensive series of tests. The article particularly deals with the issue of the specific properties of fracture-plastic material models. This information is often unavailable. The determination of material properties is based on the recommendations of Model Code 1990, Model Code 2010 and specialized literature. For numerical modelling, the experiments with the so called "classic" concrete beams executed by Bresler and Scordelis were selected. It is also based on the series of experiments executed by Vecchio. The experiments involve a large number of reinforcement, cross-section and span variants, which subsequently enabled a wider verification and discussion of the usability of the non-linear analysis and constitutive concrete model selected.

• 산업기술연구
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• 제26권B호
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• pp.111-118
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• 2006

The reinforced concrete structure is one of the most popular structures in real construction. Concrete has been strengtened rapidly due to the development of new material and construction technology. But as the concrete has been getting stronger, the brittleness of material has increased and the better ductility has been required. So, the study for strengthening stiffener has been urgently needed. As we said above, it is expected that the use of high strength steel and concrete will be increased. However, The experimental data is not enough for solving problems of the use of high strengthened steel and concrete. In this research, we analyzed 45 combinations of the strength levels of concrete, the thickness of material and the steel strength with regard to simple Reinforced Concrete SLAB Beam bridge. The program MIDAS CIVIL was used to find the optimal combination. As a result, it was found that strength ratio per unit section is in inverse proportion to the strength of material and that the strengths of steel are respectively 400 MPa for low strengthened concrete and 300 MPa for high strengthened concrete. For economic aspect and usability, the effect of high strength steel is not as high as we expected it would be.