• 콘크리트학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.645-652
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• 2002

본 논문은 탄소 FRP 판을 이용한 철근 콘크리트 보의 휨 보강효과와 거동에 대한 연구이다. 본 연구에서의 실험인자로는 휨보강 탄소 FRP 판의 부착길이와 탄소 FRP 쉬트의 복부정착 길이이다. 시험보는 탄소 FRP 판으로 인장면에 부착하여 휨 보강하고 FRP 판을 탄소 FRP 쉬트로 복부에 정착하였다. 일반적으로 복부정착이 없는 휨 보강된 보들의 파괴형태는 횡방향 주철 근을 따라 발생한 콘크리트 덮개 박리파괴를 나타내었다. 반면, 탄소 FRP 쉬트로 복부 정착된 휨 보강 보들은 CFRP 파단파괴 후 콘크리트 경계면 전단 박리파괴를 나타내었다. 보강된 보들의 극한하중과 극한처짐은 FRP 판의 휨 부착길이의 증가에 따라 증가하였다. 또한, 휨 보강된 보들은 FRP 쉬트의 복부정착 길이의 증가에 따라 극한하중과 극한처짐 값이 증가하였다. 특히, 복부 정착한 보들은 최대 극한하중에 도달한 후에도 상당한 극한하중 지지능력을 상당한 극한 처짐 시까지 유지하였다. 시험보의 길이에 걸친 FRP 판의 변형률 분포는 휨 모멘트도의 모양과 거의 유사하여 전단지간에서 일정한 전단응력 분포를 가정할 수 있었다. 전지간을 휨 보강한 보에 있어서는 콘크리트와 FRP 쉬트에 의한 경계면에서의 극한전단 저항강도는 복부정착 길이가 늘어남에 따라 증가하였다. 전단 저항강도 중에서 본 실험에서 사용한 복부 정착 FRP 쉬트도 일부의 전단 저항강도를 부담하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제9권5호
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• pp.397-418
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• 2009

Eight panel specimens were tested in one-way bending to study the behaviour and capacity of composite slab joists consisting of cold-formed steel C-sections and concrete. Various shear transfer mechanisms were implemented on the C-section flange embedded in the concrete to provide the longitudinal shear resistance. Results showed that all specimens reached serviceability limit state while in elastic range and failure was ductile. Shear transfer achieved for all specimens ranged from 42 to 99% of a full transfer while specimens employed with shear transfer enhancements showed a greater percentage and therefore a higher strength compared with those relying only on surface bond to resist shear. The implementation of pre-drilled holes on the embedded flange of the steel C-section was shown to be most effective. The correlation study between the push-out and panel specimens indicated that the calculated moment capacity based on shear transfer resistance obtained from push-out tests was, on average, 10% lower than the experimental ultimate capacity of the panel specimen.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 1996년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.306-311
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• 1996

This paper persents the flexural behavior of high performance concrete beams having different concrete filling conditions. Three tests were conducted on full-scale beam specimens with design concrete compressive strength of 400 kg/$\textrm{cm}^2$. Different concrete filling conditions were intentionally made such that the first beam specimen was soundly cast to obtain the perfect concrete filling condition. Second beam specimen was cast in such a way that up to the longitudinal tensile reinforcement from the top, good concrete was filled while poor concrete was poured for the bottom part to simulate the poor workamanship, workability and unsatisfactory compaction. Third beam specimens was cast in such a way that up to the neutral axis of the beam section from the top, good concrete was filled while so did for the bottom part as the second beam specimen. The test results were analyzed in terms of load-displacement response, formation of crack, crack width, crack spacing and shift of neutral axis. An evaluation of the ductile response fo three different beam specimens was made in combination with the ultimate load accoding to the three different concrete filling conditions.

• Steel and Composite Structures
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• 제45권2호
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• pp.219-230
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• 2022

The aim of this paper is to study the mechanical behaviors of the cold-formed thin-walled steel and reinforced concrete sandwich composite slab (CTS&RC-SCS) under vertical loads and to develop the calculation methods of its flexural bearing capacity and section stiffness. Two CTS&RC-SCS specimens were designed and manufactured to carry out the static loading test, and meanwhile, the numerical simulation analyses based on finite element method were implemented. The comparison between experimental results and numerical analysis results shows that the CTS&RC-SCS has good flexural capacity and ductility, and the accuracy and rationality of the numerical simulation analysis are verified. Further, the variable parameter analysis results indicate that neither increasing the concrete strength grade nor increasing the thickness of C-sections can significantly improve the flexural capacity of CTS&RC-SCS. With the increase of the ratio of longitudinal bars and the thickness of the composite slab, the flexural capacity of CTS&RC-SCS will be significantly increased. On the basis of experimental research and numerical analysis above, the calculation formula of the flexural capacity of CTS&RC-SCS was deduced according to the plastic section design theory, and section stiffness calculation formula was proposed according to the theory of transformed section. In terms of the ultimate flexural capacity and mid-span deflection, the calculated values based on the formulas and the experimental values are in good agreement.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.461-472
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• 2010

이 논문은 새로운 수직 접합부를 가진 프리캐스트 벽체의 거동에 관한 연구이다. PC 벽체를 이용한 리모델링 건설을 위해서는 효율적이고 경제적인 조립 방법이 필요하다. C형 수직 접합부를 가진 PC 벽체 시스템은 수직방향의 벽체 사이의 휨모멘트를 전달하도록 하고, 반면에 벽체 중심에 있는 전단키는 전단력을 부담하도록 하였다. 제안된 수직 접합부는 벽체 단부에 서로 다른 방향의 슬롯 때문에 조립이 용이하다. 횡력을 받는 일자형 PC 벽체 시스템을 강성, 강도 그리고 파괴 모드에 대해 기존의 RC 벽체와 비교하였으며, 힘과 처짐과의 관계와 접합부의 조기파괴에 관해 알아보았다. 실험 결과 벽체 단부에 설치된 수직 철근이 먼저 항복하였고, 최종 변형은 접합부의 조기 파괴에 의해 결정되었다. 그리고 벽체에서 효과적인 전단력 전달을 위한 대각선 철근은 그다지 효과적이지 않았다. 단면 해석을 통해 구한 강도와 변형은 실험값과 대체로 일치하였다. 특히, 개폐거동에 의한 변형이 가장 큰 비율을 차지하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.59-68
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• 2005

이 논문은 본 연구의 후반부로, 전편의 논문에서 개념적으로 유도하고 정식화한 새로운 트러스모델의 적용성 검증을 다룬것이다. 이 모델에는 처음으로 소개되는 아치계수-$\alpha$가 포함되어 있기 때문에 이 계수의 특성에 대해 고찰하였다. 계수-$\alpha$의 값은 a/d, $\rho$와 $\rho_v$에 따라 변하며, 주철근비가 커질수록 그리고 스터럽 비가 작아질수록 그 값은 증가하는 특성을 갖고 있다. 이렇게 정식화된 트러스모델을 단면법으로 변환하여 주철근과 복부철근의 응력 및 전단강도를 산정하는 식을 유도하였으며, 이 식을 기존 문헌에 발표된 실험자료에 적용하여 그 정확성을 검증하여 본 결과, 예측값은 실험값과 매우 근사하게 일치하는 것으로 나타났다.

• Steel and Composite Structures
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• 제27권5호
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• pp.537-543
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• 2018

Mechanical shear connectors are commonly used to transfer longitudinal shear forces across the steel-concrete interface in composite beams. Steel pipe as a new shear connector is proposed in this research and its performance to achieve composite strength is investigated. Experimental monotonic push-out tests were carried out for this connector. Then, a nonlinear finite element model of the push-out specimens is developed and verified against test results. Further, the finite element model is used to investigate the effects of pipe thickness, length and diameter on the shear strength of the connectors. The ultimate strengths of these connectors are reported and their respective failure modes are discussed. This paper comprises of the push-out tests of ten specimens on this shear connector in both the vertical and horizontal positions in different reinforced concretes. The results of experimental tests are given as load-deformation plots. It is concluded that the use of these connectors is very effective and economical in the medium shear demand range of 150-350 KN. The dominant failure modes observed were either failure of concrete block (crushing and splitting) or shear failure of pipe connector. It is shown that the horizontal pipe is not as effective as vertical pipe shear connector and is not recommended for practical use. It is shown that pipe connectors are more effective in transferring shear forces than channel and stud connectors. Moreover, based on the parametric study, a formula is presented to predict the pipe shear connectors' capacity.

• Computers and Concrete
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• 제20권4호
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• pp.391-407
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• 2017

Fiber reinforced polymer (FRP) bars have been recently used to reinforce concrete members in flexure due to their high tensile strength and especially in corrosive environments to improve the durability of concrete structures. However, FRPs have a low modulus of elasticity and a linear elastic behavior up to rupture, thus reinforced concrete (RC) components with such materials would exhibit a less ductility in comparison with steel reinforcement at the similar members. There were several studies showed the behavior of concrete beams with the hybrid combination of steel and FRP longitudinal reinforcement by adopting the experimental and numerical programs. The current study presents a numerical and analytical investigation based on the data of previous researches. Three-dimensional (3D) finite element (FE) models of beams by using ANSYS are built and investigated. In addition, this study also discusses on the design methods for hybrid FRP-steel beams in terms of ultimate moment capacity, load-deflection response, crack width, and ductility. The effects of the reinforcement ratio, concrete compressive strength, arrangement of reinforcement, and the length of FRP bars on the mechanical performance of hybrid beams are considered as a parametric study by means of FE method. The results obtained from this study are compared and verified with the experimental and numerical data of the literature. This study provides insight into the mechanical performances of hybrid FRP-steel RC beams, builds the reliable FE models which can be used to predict the structural behavior of hybrid RC beams, offers a rational design method together with an useful database to evaluate the ductility for concrete beams with the combination of FRP and steel reinforcement, and motivates the further development in the future research by applying parametric study.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.717-726
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• 2005

본 논문에서는 기존의 전단실험결과를 모아 구축한 방대한 데이터베이스를 이용하여 철근콘크리트 보와 프리스트레스트 콘크리트 보에 대한 ACI와 국내의 전단설계기준을 평가 분석하였다. 또한 두 전단설계기준에 대한 평가결과를 바탕으로 기준의 안전율과 강도감소계수에 대하여도 고찰하였다. 전단설계기준은 철근콘크리트 부재의 전단강도에 대해서 매우 낮은 정확도를 보였으며, 특히 전단철근이 없는 철근콘크리트 보의 전단강도에 대하여 가장 낮은 정확도를 제공하였다. 또한 기준에서 전단강도에 대한 전단철근의 기여도의 제한은 다소 낮은 것으로 분석되었으며, 특히 전단철근이 없고 휨인장철근비가 낮으며$(\rho_w<1.0\%)$ 춤이 높은 (h>700mm) 보에 대하여 매우 위험한 전단강도를 제공하였다. 프리스트레스트 콘크리트 부재에 대해서는 철근콘크리트 부재에 비하여 매우 정확한 전단강도를 제공하였다. 그러나, ACI와 국내의 전단설계기준은 전단강도의 예측정확도가 매우 다른 철근콘크리트 부재와 프리스트레스트 콘크리트 부재에 대해 동일한 강도감소계수를 사용함으로써 이들 부재에 대해 동일한 수준의 설계안 전율을 제공하지 못하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.25-35
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• 2012

직접 전단력이 작용하는 철근콘크리트 부재는 콘크리트 계면의 전단전달에 의해 외력에 저항한다. 현행 구조설계기준의 전단마찰 관련식은 과거 연구자들의 실험 결과를 바탕으로 유도되었으며, 전단마찰강도는 콘크리트 계면을 가로지르는 철근 단면적의 크기에 비례한다. 이러한 경험식을 통해 구해진 전단마찰강도는 철근비가 큰 콘크리트 부재의 경우 실측값과 비교해서 매우 낮은 값을 나타낸다. 이 연구에서는 2축-응력장 이론을 이용하여 종방향 철근의 항복 이후 콘크리트 경사스트럿의 압축파쇄로 이어지는 일련의 극한 한계상태를 정의하고자 하였다. 2축 응력 상태의 콘크리트 최대 압축강도의 변화를 고려하기 위하여 수정압축장이론, 연화트러스모델의 구성방정식을 사용한 각각의 경우에 대하여 전단마찰 강도를 평가하였다. 타당성 검증을 위하여 과거 연구자들에 의해 수행된 직접 전단강도 실험값들과 2축-응력장 이론을 이용하여 구한 값들을 현행 구조설계기준의 전단마찰식과 함께 비교하였으며, 보통강도 콘크리트로 제작된 비균열 직접 전단 시험체의 경우 산정값과 실측치가 대체적으로 일치함을 확인하였다.