• Computers and Concrete
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• 제15권2호
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• pp.305-319
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• 2015

On mesoscopic level, concrete can be treated as a three-phase composite material consisting of mortar, aggregates and interfacial transition zone (ITZ) between mortar and aggregate. A lot of research has confirmed that ITZ plays a crucial role in the mechanical fracture process of concrete. The aim of the present study is to propose a numerical method on mesoscale to analyze the failure mechanism of reinforced concrete (RC) structures under mechanical loading, and then it will help precisely predict the damage or the cracking initiation and propagation of concrete. Concrete is meshed by means of the Rigid Body Spring Model (RBSM) concept, while the reinforcing steel bars are modeled as beam-type elements. Two kinds of RC members, i.e. subjected to uniaxial tension and beams under bending, the fracture process of concrete and the distribution of cracks, as well as the load-deflection relationships are investigated and compared with the available test results. It is found that the numerical results are in good agreement with the experimental observations, indicating that the model can successfully simulate the failure process of the RC members.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제80권6호
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• pp.737-747
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• 2021

The objective of seismic resilience is to maintain or rapidly restore the function of a building after an earthquake. An efficient tilt mechanism at the member level is crucial for the restoration of the main structure function; however, the damage resistance of the members should be the main focus. In this study, through a comparison with the classical Flamant theory of local loading in the elastic half-space, an elastomechanical solution for the axial-stress distribution of a reinforced-concrete (RC) rocking column was derived. Furthermore, assuming that the lateral displacement of the rocking column is determined by the contact surface rotation angle of the column end and bending and shear deformation of the column body, the load-lateral displacement mechanical model of the RC rocking column was established and validated through a comparison with finite-element simulation results. The axial-compression ratio and column-end strength were analyzed, and the results indicated that on the premise of column damage resistance, simply increasing the axial-compression ratio increases the lateral loading capacity of the column but is ineffective for improving the lateral-displacement capacity. The lateral loading and displacement of the column are significantly improved as the strength of the column end material increases. Therefore, it is feasible to improve the working performance of RC rocking columns via local reinforcement of the column end.

• Computers and Concrete
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• 제3권1호
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• pp.17-28
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• 2006

Replacement of actual stress distribution in a reinforced concrete (RC) flexural member with a simpler geometrical shape, which maintains magnitude and location of the resultant compressive force, is an acceptable conceptual trick. This concept was originally perfected for normal strength concrete. In recent years, high strength concrete (HSC) has been introduced and widely used in modern construction. The stress block parameters require updating to account for special features of HSC in the design of flexural members. In future, more varieties of concrete may be developed and a corresponding design procedure of RC flexural members will be required. The usual practice is to conduct large number of experiments on various sizes of specimen and then evolve an empirical relation. This paper presents a numerical procedure through which the stress block parameters can be numerically derived for a given strain ratio variation. The material model for concrete is presented and computational procedure is described. This procedure is illustrated with several variations of strain ratio. The advantages of numerical procedure are that it costs less and it can be used with new material models for any new variety of concrete.

• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제10권2호
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• pp.133-154
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• 2023

Obscured structural members are mostly under-evaluated during condition assessment due to lack of visual inspection capability. Insufficient information about the integrity of these structural members poses a significant risk for public safety. Time domain reflectometry (TDR) is a novel approach in structural health monitoring (SHM). Ordinary coaxial cables "as is" without a major modification are not suitable for SHM with TDR. The objective of this study is to propose a practical and cost-effective modification approach to commercially available coaxial cables in order to use them as a "cable sensor" for damage detection with the TDR equipment for obscured structural members. The experimental validation and assessment of the proposed modification approach was achieved by conducting 3-point bending tests of the model piles as a representative obscured structural member. It can be noted that the RG59/U-6 and RG6/U-4 cable sensors expose higher strain sensitivity in comparison with non-modified "as is" versions of the cables used. As a result, the cable sensors have the capability of sensing both the presence and the location of a structural damage with a maximum aberration of 3 cm. Furthermore, the crack development can be monitored by the RG59/U-6 cable sensor with a simple calibration.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.41-49
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• 2022

In the case of columns in buildings with soft story, the concentration of stress due to the difference in stiffness can damage the columns. The irregularity of buildings including soft story requires retrofit because combined load of compression, bending, shear, and torsion acts on the structure. Concrete jacketing is advantageous in securing the strength and stiffness of existing members. However, the brittleness of concrete make it difficult to secure ductility to resist the large deformation, and the complicated construction process for integrity between the existing member and extended section reduces the constructability. In this study, two types of Steel Grid Reinforcement (SGR), which are Steel Wire Mesh (SWM) for integrity and Steel Fiber Non-Shrinkage Mortar (SFNM) for crack resistance are proposed. One reinforced concrete (RC) column with non-seismic details and two columns retrofitted with each different types of proposed method were manufactured. Seismic performance was analyzed for cyclic loading test in which a combined load of compression, bending, shear, and torsion was applied. As a result of the experiment, specimens retrofitted with proposed concrete jacketing method showed 862% of maximum load, 188% of maximum displacement and 1,324% of stiffness compared to non-retrofitted specimen.

• 한국건축시공학회지
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• 제22권1호
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• pp.11-21
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• 2022

현재 국내 건설 산업분야에서 코로나 사태 장기화로 인한 기능공 인력부족, 공기단축 및 인건비 감소를 통한 경제성 확보 등을 해결하기 위하여 프리웨브 공법에 대한 중요성이 대두되고 있다. 그 공법의 일환으로서, 이 연구에서는 공장에서 강판 거푸집 제작하고 철근 선조립하여 현장 반입한 후 현장 타설하는 SY 비탈형 보거푸집을 대상으로 하중재하에 따른 휨거동을 평가하고자 하였다. SY Beam 표준단면 형상은 MIDAS GEN 프로그램에 의한 구조모델링 통해 결정된 단면 치수 폭 400mm, 춤 600mm을 적용하였다. 총 6개의 실험체를 부재길이 5,000mm로 하여 강판두께(0.8, 1.0, 1.2mm)를 변수로 실험체 5개와 비교군 RC 실험체 1개를 실대형으로 제작하여 휨 실험을 수행하였다. 휨 실험결과, 강판데크가 항복하면서 높은 초기강성과 최대강도를 나타내어 휨강도에 충분히 기여하고 있음을 보였으며, 이후에도 콘크리트와 강판데크는 합성거동를 통해 충분한 연성거동을 하면서 휨 파괴 모드를 나타내었다. 추후 SY Beam의 제작/시공/경제성 확보를 위한 적정 강판두께 및 강판 인장력 기여도 산정방법 도출을 위해 1.05, 1.1, 1.15mm에 대한 추가 해석 및 실험연구가 필요한 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.563-570
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• 2016

서로 다른 응력-변형률 구성관계를 갖는 2가지 이상의 재료로 구성된 합성구조부재의 사용이 크게 증가하고 있다. 본 연구에서는 철근 및 콘크리트로 보강한 합성 H-Pile의 휨성능을 평가하고자 8개의 실험체를 제작하여 휨실험을 실시하였다. 실험결과 합성H-Pile의 휨성능이 무보강 H-Pile보다 10~30%정도 크게 나타났고, 연성능력은 2배 이상, 에너지소산능력은 3배 이상 증가하였다. 한계상태해석 결과는 실험보다 보수적인 강도예측을 하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.26-33
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• 2018

본 논문은 SIFCON으로 제작된 휨부재의 휨거동에 대한 실험적 해석적 연구결과를 제시한다. 우선, 12개의 SIFCON 보에 대한 휨 실험을 실시하고 휨거동을 평가하였다. 실험변수로는 강섬유 종류, 인장철근 유 무, 단면의 높이를 고려하였다. Type-A 강섬유보다 뽐힘저항성이 우수한 Type-B 강섬유를 사용한 시험체는 전단파괴가 발생하지 않고 휨파괴 거동을 보였으며, 강섬유 형상비는 인장철근을 사용하지 않는 SIFCON 보의 거동에 큰 영향을 주었으나 인장철근을 갖는 SIFCON 보의 거동에 대해서는 그 영향이 매우 미미하게 나타났다. 추가적으로 본연구에서는 SIFCON에 대한 휨강도 예측식을 제시하였다. 휨강도 예측값에 대한 실험값의 비의 평균과 표준편차가 각각 1.02와 0.04로 나타나 휨강도 예측식은 SIFCON 보의 설계 및 성능 평가에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 생각된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.594-605
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• 2003

핀칭은 철근콘크리트 부재의 주기거동 특성을 나타내는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 휨지배를 받는 철근콘크리트 부재에 대하여 핀칭거동의 특성과 에너지 소산능력을 연구하기 위하여 수치해석 연구를 실시하였다. 기존의 실험연구와 수치해석 결과를 분석한 결과, 전단거동과 무관한 휨핀칭이 압축력을 받는 부재에서 일어난다는 사실이 밝혀졌다. 그러나 일정한 철근 배근형태와 철근양을 갖는 부재들은 압축력의 영향에 의하여 주기거동의 형상이 변하더라도 재하된 압축력의 크기와 관계없이 일정한 에너지소산능력을 갖는다. 이는 콘크리트는 압축력이 증가함에 따라서 그 영향력이 증대되지만 취성재료로서 에너지 소산능력에 큰 영향을 미치지 않으며, 주로 철근에 의하여 에너지 소산이 일어난다는 사실을 가리킨다. 따라서 실제 재하되는 압축력의 크기에 관계없이 단순 휨을 받는 단면에 대한 해석을 통하여 휨지배 부재의 에너지 소산능력을 계산할 수 있다. 이러한 연구결과에 근거하여 에너지 소산능력과 감쇠보정계수를 평가할 수 있는 실용적인 방법과 설계식을 개발하였으며, 기존의 실험결과와의 비교를 통해 검증하였다. 이 제안된 방법은 일반적인 설계변수를 이용하여 에너지소산능력을 정확히 평가할 수 있으므로, 설계실무에서 편리하게 사용할 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권4호
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• pp.46-55
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• 2021

콘크리트 구조물은 외부 극한기후환경에 노출 될 경우 공용년수가 증가할수록 다양한 문제점들이 발생할 수 있다. 이러한 문제들 중 최근 가장 문제가 되고 있는 폭우, 폭설과 같은 극한 기후요소의 작용으로 동결융해 현상이 발생한다. 본 연구에서는 서울의 경우, 동결융해가 발생하는 기간 동안에 매우 건조한 날씨를 나타내기 때문에 KS F 2456 를 참고하여 콘크리트의 기중 급속 동결 융해 시험법을 제시하였다. 콘크리트 공시체 및 철근콘크리트 휨 부재를 제작하여 0, 100, 200, 300 사이클의 기중 급속 동결 융해를 수행하였으며 성능 평가를 통해 각 실험체의 재료 및 부재 단위에서의 성능 저하를 확인하였다. 300사이클까지 기중 급속 동결 융해를 수행한 설계 강도 24 MPa의 콘크리트 압축 강도는 5.24 MPa(21%) 만큼 감소하며, 기중 급속 동결 융해가 진행될수록 콘크리트의 재료적 강도 감소에 의해 철근콘크리트 휨 부재의 철근의 응력 부담이 증가되어 지진과 같은 외력 발생에 따른 구조물의 에너지 흡수(소산) 능력이 감소한다.