• Computers and Concrete
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• 제2권1호
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• pp.79-96
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• 2005

The use of high-strength concrete (HSC) has significantly increased over the last decade, especially in offshore structures, long-span bridges, and tall buildings. The behavior of such concrete is noticeably different from that of normal-strength concrete (NSC) due to its different microstructure and mode of failure. In particular, the shear capacity of structural members made of HSC is a concern and must be carefully evaluated. The shear fracture surface in HSC members is usually trans-granular (propagates across coarse aggregates) and is therefore smoother than that in NSC members, which reduces the effect of shear transfer mechanisms through aggregate interlock across cracks, thus reducing the ultimate shear strength. Current code provisions for shear design are mainly based on experimental results obtained on NSC members having compressive strength of up to 50MPa. The validity of such methods to calculate the shear strength of HSC members is still questionable. In this study, a new approach based on artificial neural networks (ANNs) was used to predict the shear capacity of NSC and HSC beams without shear reinforcement. Shear capacities predicted by the ANN model were compared to those of five other methods commonly used in shear investigations: the ACI method, the CSA simplified method, Response 2000, Eurocode-2, and Zsutty's method. A sensitivity analysis was conducted to evaluate the ability of ANNs to capture the effect of main shear design parameters (concrete compressive strength, amount of longitudinal reinforcement, beam size, and shear span to depth ratio) on the shear capacity of reinforced NSC and HSC beams. It was found that the ANN model outperformed all other considered methods, providing more accurate results of shear capacity, and better capturing the effect of basic shear design parameters. Therefore, it offers an efficient alternative to evaluate the shear capacity of NSC and HSC members without stirrups.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제47권1호
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• pp.59-73
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• 2013

The Xiaolan channel super large bridge is unique in style and with greatest span in the world with a total length of 7686.57 m. The main bridge with spans arranged as 100m+220m+100m is a combined structure composed of prestressed concrete V-shape rigid frame and concrete-filled steel tubular flexible arch. First of all, the author compiles APDL command flow program by using the unit birth-death technique and establishes simulation calculation model in the whole construction process. The creep characteristics of concrete are also taken into account. The force ratio of the suspender, arch and beam is discussed. The authors conduct studies on the three-plate webs's rule of shear stress distribution, the box girder's longitudinal bending normal stress on every construction stage, meanwhile the distribution law of longitudinal bending normal stress and transverse bending normal stress of completed bridge's box girder. Results show that, as a new combined bridge, it is featured by: Girder and arch resist forces together; Moment effects of the structure are mainly presented as compressed arch and tensioned girder; The bridge type brings the girder and arch on resisting forces into full play; Great in vertical stiffness and slender in appearance.

• 대한건축학회논문집:구조계
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• 제33권12호
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• pp.37-44
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• 2017

Due to structural characteristics, construction costs and duration of a modular system would be saved by minimizing the schedule on the job site. As such, it is crucial to develop a connection that can guarantee stiffness while allowing for simple assembling. Particularly, the mid- to high-rise construction of the modular system necessitates the securing of the structural stability and seismic performance of multi-unit frames and connections, and thus, the stiffness of unit-assembled structures needs to be re-evaluated and designed. However, evaluating a frame consisting of slender members and reinforcing materials is a complicated process. Therefore, the present study aims to examine the structural characteristics of a modular unit connection based a method for reinforcing connection brackets and hinges while minimizing the loss of the cross section. Toward this end, the study modeled the beam-to-column connection of a modular system with the proposed connection, and produced a specimen which was used to perform a cycling loading test. The study compared the initial stiffness, the attributes of the hysteretic behavior, and the maximum flexural moment, and observed whether the model acquired the seismic performance, compared to the flexural strength of the steel moment frame connection that is required by the Korean Building Code. The test results showed that the proposed connection produced a similar initial stiffness value to that of the theoretical equation, and its maximum strength exceeded the theoretical strength. Furthermore, the model with a larger ceiling bracket showed higher seismic performance, which was further increased by the reinforcement of the plate.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.717-726
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• 2007

일반 강도의 철근을 고강도콘크리트 구조물에 사용하는 경우, 고강도콘크리트의 취성을 보완하고 그 성능을 십분 활용하기 위해서는 많은 양의 철근이 요구된다. 이는 곧 철근의 과밀 배근이나 자중의 증가와 같은 구조, 시공상의 문제를 야기할 수 있다. 따라서 고강도콘크리트 부재에 적합한 새로운 보강 재료 혹은 공법이 필요한 것이다. 이에 본 연구에서는 100 MPa의 고강도콘크리트를 사용하여 4개의 실물크기 보 시험체를 제작하고, 전단보강재를 달리하여 전단 거동에 대한 효과를 관찰하기 위해 실험을 수행하였다. 4개의 시험체는 각각 일반 철근, 고장력 철근, 헤디드 바, CFRP 바를 전단 스터럽으로 사용하였으며, 이 중 2개의 시험체에는 강섬유를 콘크리트에 혼입하여 그 효과를 관찰하였다. 고장력 철근의 사용은 전단철근에 의한 전단력과 부착력의 증가로 인해 전반적인 전단 성능의 향상을 가져왔다. 헤디드 바로 전단 보강된 부재의 경우에도 헤디드 바의 상당히 높은 정착강도로 인해서 우수한 전단 거동을 보였다. 하지만 본 실험에서 사용된 CFRP 바의 경우, 부착력이 매우 떨어져 전단보강재로서 적합하지 못한 것으로 나타났다. 강섬유 보강 콘크리트를 통해 부재의 연성 및 균열 제어 능력이 향상되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.381-388
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• 2010

이 논문에서는 내진상세가 적용되지 않은 RC골조의 지진 거동 특성을 파악하였다. 해석 대상 건물은 내진 규준의 적용을 받지 않고 중력하중만을 고려하여 설계되었다. 원형철근이 주철근으로 사용되었으며, 부재는 낮은 수준의 전단력을 견딜 수 있는 최소한의 스터럽이 사용되어 코어 부분의 구속효과는 거의 없다. 평면비정형성을 가진 건물의 경우, 푸쉬오버 해석을 통해서는 비틀림으로 인한 평면상에서 연단부의 손상집중을 파악할 수 없으므로 비선형 동적해석을 사용하는 것이 바람직하다. 섬유요소를 이용한 비선형 동적해석은 양방향 지진하중과 비틀림 거동의 영향을 받는 RC골조의 거동을 성공적으로 예측할 수 있었다. 하지만, 보다 진보된 응답 예측을 위해서는 부착 미끄러짐과 같은 보-기둥 접합부의 국부거동을 정밀하게 나타내는 모델링 요소의 개발이 필요하다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.67-74
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• 2010

최근 기상이변에 따라 폭설로 인한 비닐하우스의 붕괴가 빈번해져서 농가의 피해가 증가하고 있다. 하지만 이에 대한 대책연구는 미약하여 매년 농가의 피해는 되풀이 되고 있다. 그리하여 본 연구에서는 고강도 변단면 부재를 이용한 모듈을 적용하여 근본적인 구조체의 붕괴를 방지하고, 인장타이재를 이용한 추가적인 보강을 통하여 비닐하우스의 붕괴를 방지하고자 한다. 비닐하우스 프레임의 경우 처짐설계보다는 강도설계에 의해 단면이 지배되므로 모멘트가 최대가 되는 부분에 고강도의 변단면 부재를 적용한다. 현재 설치된 비닐하우스의 형태는 아치의 형태를 하고 있으나, 구조적으로는 곡선부(보)와 직선부(기둥)가 불연속의 형상을 하고 있어 연직하중에 대해 아치거동보다는 프레임거동을 하는 취약한 구조시스템이다. 직선부재(기둥) 상단에 폭설 시에만 임시적으로 인장타이재를 추가함으로써 모멘트로 저항하던 프레임 구조체를 축력에 저항하는 타이아치형 구조체로의 단기적인 변화를 유도하여 구조체의 내력을 증가시키고자 한다. 고강도 변단면 부재를 이용하면 조합강도비가 10~30% 정도 감소하였으며, 인장타이재를 이용하여 추가보강하면 조합강도비가 절반 이하로 감소하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.874-882
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• 2002

현재, 깊은 보의 전단설계는 보통강도 콘크리트를 사용한 일반 보의 사인장 균열내력에 대한 실험식인 ACI 기준에 기본을 두고 시행되고 있지만, 고강도 철근콘크리트 깊은 보의 전단거동에 대한 자료는 매우 제한적이다. 따라서, 본 실험연구의 목적은 고강도 철근콘크리트 깊은 보의 전단거동을 이해하고 ACI 설계 기준의 안전율을 파악하기 위한 것이다. 상부 2점 대칭하중을 받는 22개의 고강도 콘크리트 깊은 보의 전단내력에 대한 실험결과를 나타내었다. 콘크리트 압축강도는 800kgf/$\textrm{cm}^2$이며, 주요 변수로는 전단경간비, 전단철근의 양 및 배근 형태 등이다. 실험결과로부터 전단철근의 전단저항에 대한 효율성은 ACI 기준에서 제시하는 순 경간깊이비(1n/d) 보다는 전단경간비가 크게 관계되었으며 전단경간비가 0.75 이상에서 수직 전단철근이 수평 전단철근보다 전단저항에 더 효율적이었다. 고강도 철근콘크리트 깊은 보의 전단내력을 예측하기 위하여 실험결과들과 전단마찰이론에 근거해서 ACI 기준식을 수정, 제시하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.417-428
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• 2011

강구조 설계는 재료의 비탄성 변형능력을 활용하는 정도에 따라 탄성설계법, 소성설계법, 내진설계법으로 대별할 수 있다. 현재 국내외 강구조 설계기준에서는 항복강도 450MPa를 초과하는 고강도강재에 대해서는 비탄성 변형능력에 대한 우려와 국부좌굴 및 횡좌굴 거동에 대한 실험자료의 부족으로 소성설계의 적용을 금하고 있다. 본 연구에서는 일반강재를 대상으로 개발된 현행 강구조설계기준의 플랜지 판폭두께비 제한식을 최근에 개발된 고강도강재인 HSB800에도 그대로 확대 적용할 수 있는지 여부를 확인하고 고강도강 휨부재의 국부좌굴 및 비탄성거동을 파악하기 위한 실물대실험을 수행하였다. HSB800 및 SM490A(비교강종) 강재로 조립된 H형강 휨부재를 각각 5개씩 총 10개의 실험체를 제작하고 실험하여 비교분석하였다. 모든 SM490A 비교실험체는 설계기준 상의 판폭두께비에 따른 요구강도와 연성능력을 충분히 발휘하였다. HSB800 실험체 역시 강도 발현의 측면에서는 매우 만족스런 성능을 발휘하였다. 즉, 비콤팩트 및 세장판 요소 플랜지를 지닌 실험체에서도 소성모멘트를 충분히 상회하거나 이에 육박하는 강도가 발현되었다. 이는 현행 판폭두께비 제한규정을 HSB800 고강도강에 그대로 적용해도 강성과 강도 확보를 목표로 하는 모든 탄성설계에 충분히 보수적으로 적용할 수 있음을 의미한다. 그러나 SM490 실험체와는 달리 HSB800 실험체 5개 가운데 3개가 가력점 스티프너와 접합된 하부플랜지에서 조기 인장파단이 발생하여 소성설계에 요구되는 회전능력 R=3에는 미달하였다. HSB800 실험체에서 관측된 파단원인을 규명하고 고강도강재에 보다 적합한 판폭두께비의 정립을 위한 추가실험과 해석적 연구가 필요할 것으로 판단된다.