• Steel and Composite Structures
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• 제45권6호
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• pp.797-818
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• 2022

Steel-precast ultra-high-performance concrete (UHPC) composite beams with demountable high-strength friction-grip bolt (HSFGB) shear connectors can be used for accelerated bridge construction (ABC) and achieve excellent structural performance, which is expected to be dismantled and recycled at the end of the service life. However, no investigation focuses on the demountability and reusability of such composite beams, as well as the installation difficulties during construction. To address this issue, this study conducted twelve push-out tests to investigate the effects of assembly condition, bolt grade, bolt-hole clearance, infilling grout and pretension on the crack pattern, failure mode, load-slip/uplift relationship, and the structural performance in terms of ultimate shear strength, friction resistance, shear stiffness and slip capacity. The experimental results demonstrated that the presented composite beams exhibited favorable demountability and reusability, in which no significant reduction in strength (less than 3%) and stiffness (less than 5%), but a slight improvement in ductility was observed for the reassembled specimens. Employing oversized preformed holes could ease the fabrication and installation process, yet led to a considerable degradation in both strength and stiffness. With filling the oversized holes with grout, an effective enhancement of the strength and stiffness can be achieved, while causing a difficulty in the demounting of shear connectors. On the basis of the experimental results, more accurate formulations, which considered the effect of bolt-hole clearance, were proposed to predict the shear strength as well as the load-slip relationship of HSFGBs in steel-precast UHPC composite beams.

• Geomechanics and Engineering
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• 제28권1호
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• pp.11-23
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• 2022

The response of pile foundations under lateral loads are usually analyzed using beam-on-nonlinear-Winkler-foundation (BNWF) model framework employing various forms of empirically derived p-y curves and p-multipliers. In practice, the p-y curve presented by the American Petroleum Institute (API) is most often utilized for piles in granular soils, although its shortcomings are recognized. The objective of this study is to evaluate the performance of the BNWF model and to quantify the error in the estimated pile response compared to a rigorous numerical model. BNWF analyses are performed using three sets of p-y curves to evaluate reliability of the procedure. The BNWF model outputs are compared with results of 3D nonlinear finite element (FE) analysis, which are validated via field load test measurements. The BNWF model using API p-y curve produces higher load-displacement curve and peak bending moment compared with the results of the FE model, because empirical p-y curve overestimates the stiffness and underestimates ultimate resistance up to a depth equivalent to four times the pile diameter. The BNWF model overestimates the peak bending moment by approximately 20-30% using both the API and Reese curves. The p-multipliers are revealed to be sensitive on the p-y curve used as input. These results highlight a need to develop updated p-y curves and p-multipliers for improved prediction of the pile response under lateral loading.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.1-10
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• 2022

지중구조물에 많이 사용되는 파형강판 콘크리트 합성단면은 단면의 어려움으로 인하여 아직까지 보수적인 설계방법을 적용하고 있다. 본 연구에서는 LRFD와 LSD의 두가지 한계상태 설계방법을 사용하여 합성단면의 휨과 압축에 대한 소성해석을 실시하고자 하였다. 실험결과에 대한 분석결과 압축강도는 LRFD 해석값이 보다 안전측으로 해석되었으며, 강판의 강재비 보다는 콘크리트 압축강도의 영향이 큰 것으로 분석되었다. 휨강도는 LSD에 의한 해석치가 실험결과와 잘 일치하는 것으로 분석되었으며, 강판 인장강도의 영향을 받는 Hogging moment는 연결부 등의 영향에 의해 강도증가율이 감소하였으나, Sagging moment는 강재비에 따라 선형적으로 증가하는 것으로 분석되었다.

• Earthquakes and Structures
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• 제24권1호
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• pp.11-20
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• 2023

"Performance-based design (PBD)" is based on designing a structure with choosing a performance target under design criteria to increase the structure's resistance against earthquake effect. The plastic hinge formation is determined as one of the fundamental data in finite elements nonlinear analysis to distinguish the condition of the structure where more significant potential damage could occur. If the number of plastic hinges in the structure is increased, the total horizontal load capability of the structure is increased, also. Theoretically, when the number of plastic hinges of the plane frame structure reaches "the degree of hyperstaticity plus one", the structure will reach the capability of the largest ultimate horizontal load. As the number of plastic hinges to be formed in the structure increases towards the theoretical plastic hinge number (TPHN), the total horizontal load capability of the structure increases, proportionally. In the previous studies of the authors, the features of examining the new performance criteria were revealed and it was formulated as follows "Increase the total number of plastic hinges to be formed in the structure to the number of theoretical plastic hinges as much as possible and keep the structure below its targeted performance with related codes". With this new performance criterion, it has been shown that the total lateral load capability of the building is higher than the total lateral load capability obtained with the traditional PBD method by the FEMA 440 and FEMA 356 design guides. In this study, PBD analysis results of structures with frame carrier systems are presented in the light of the Turkey Building Earthquake Code 2019. As a result of this study, it has been shown that the load capability of the structure in the examples of structures with frame carrier system increases by using this new performance criterion presented, compared to the results of the examination with the traditional PBD method in TBEC 2019.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.15-22
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• 2010

본 연구에서는 현장 인발시험을 통하여 강관다단 가압식 쏘일네일링의 거동특성을 분석하였다. 이를 위하여 총 10공의 쏘일네일을 풍화토에 시공하여 인발시험을 실시하였다. 인발시험 결과에 의하면 쏘일네일의 극한인발력은 가압식 쏘일네일이 중력식 쏘일네일에 비하여 42~142% 증가하는 것으로 나타났다. 네일과 주변지반 경계면에서의 전단강도는 중력식 네일이 71kPa, 가압식 네일이 95~166kPa를 보이는 것으로 확인되었다. 가압식 쏘일네일의 경우 중력식 쏘일네일에 비하여 그라우트의 직경이 약 12~27% 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 공팽창이론에 의한 가압 시 지반변위 산정값과 현장 인발시험을 통하여 측정한 값을 비교하였으며, 그 결과는 대체적으로 비슷한 경향을 보였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권8호
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• pp.77-93
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• 2009

본 연구에서는 3차원 유한차분해석을 통하여 말뚝직경, 암반물성, 불연속면의 간격 및 방향 등 주요 인자가 암반근입 현장타설말뚝의 선단거동에 미치는 영향에 대한 분석을 수행하였으며, 이를 토대로 초기기울기 및 극한 단위선단지지력을 변수로 하는 쌍곡선형태의 선단하중전이(q-w)함수를 제안하였다. 제안식의 국내 암반지반에의 적용을 위하여 국내에서 수행된 14개 현장 23본의 시험말뚝의 재하시험자료를 토대로 제안식의 경험계수를 산정하였으며, 더불어 기존 초기기울기 및 극한단위선단지지력 산정식의 타당성 검토도 수행하였다. 현장재하시험 사례와의 비교분석 결과, 본 연구에서 제안된 산정식은 국내 암반지반에 근임된 현장타설말뚝의 선단거동을 비교적 잘 예측 가능하고, 말뚝지지력 및 침하량 예측값이 실측값에 가까움을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권8호
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• pp.67-75
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• 2010

본 연구에서는 연약 점성토 지반에 근입된 모형말뚝을 대상으로 다양한 입력 가속도 크기 및 진동수 조건에서 1g 진동대 실험을 수행하였다. 실험 결과를 이용하여, 각각의 동적 p-y 곡선을 산정하였으며, 이 p-y 곡선 상에서 최대지반반력이 나타나는 꼭지점들을 연결하여 연약 점성토의 동적 p-y 중추곡선(Backbone curve)을 쌍곡선 함수로 나타내었다. 이 쌍곡선 함수를 정의하는데 필요한 초기 기울기와 극한 저항력은 Matlock의 p-y 곡선 공식을 이용하여 제안하였다. 새로 제안한 동적 p-y 중추곡선은 실제 내진설계에 사용되고 있는 정적 p-y 곡선과 다른 연구자들의 원심모형실험 결과 및 수치해석 결과와 비교하여 검증하였다.

• Composites Research
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• 제21권3호
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• pp.24-30
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• 2008

건설분야에서 사용하고 있는 건설재료인 콘크리트는 대부분 외기에 직접 노출되어 있기 때문에 유해환경으로부터 열화되어 내구성이 저하될 수 있다. 특히, 교량의 교각 및 말뚝과 같은 부재들은 수분의 침투, 동결융해 등의 영향으로 내구성의 감소정도가 심각할 수 있다. 최근 이러한 문제점을 보완하고 효율적인 부재를 제작하기 위해 토목분야에서는 CFFT(Concrete Filled FRP Tube)가 제안되어 연구되고 있다. CFFT는 효율적으로 콘크리트를 구속하여 압축성능을 향상시키고, 화학적 저항성이 우수한 FRP가 외부에 노출되어 반영구적으로 사용될 수 있으며, 연성, 에너지 흡수능력 등을 향상시키는 것으로 평가되고 있다. 그러나 CFFT에 대한 설계규준이 마련되어 있지 않고, FRP-콘크리트 합성부재에 대한 구조거동이 불확실하여 현장에 적용하기 위해서는 다양한 연구가 선행되어야 한다. 이 연구에서는 CFFT에 대한 압축실험을 통해 구조적 거동을 조사하였으며, 실험결과와 기존 연구결과를 비교 분석하여 극한압축강도 및 변형률을 예측할 수 있는 식을 제안하였다. 또한, CFFT의 압축실험에서 고려되어야 할 사항들에 대해 간략히 설명하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5A호
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• pp.503-510
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• 2009

본 연구의 목적은 LMC로 덧씌우기 또는 보수 된 형태의 RC 보의 정적 거동 특성을 파악하는데 있다. 따라서, LMC로 덧씌우기 및 보수된 RC 보를 상대습도 60%, 온도 $20^{\circ}C$의 조건에서 양생을 실시하여 제작하였으며, 제작된 시험체를 4점 휨 실험을 수행하여 균열양상, 파괴거동 및 극한강도 등의 거동을 고찰하였다. 실험결과 전단철근이 보강된 보수형태의 RC보의 경우 100%이상의 내하력을 회복하여 보수 효과가 뛰어난 것을 알 수 있었고, LMC로 압축부에 덧씌우기 된 시험체의 경우 덧씌우기 두께가 증가함에 따라 내하력이 크게 증진되었다. 그러나, 전단철근이 보강되지 않은 보수형태의 시험체와 인장부 덧씌우기된 시험체는 부착계면 파괴양상을 보여주어 보수 및 보강 효과가 거의 없는 것으로 나타났다. 또한 부착계면의 거동특성을 파악하기 위하여 전단흐름 개념을 도입하여 LMC로 압축 덧씌우기된 시험체를 대상으로 하중증가에 따른 전단흐름량을 계산하여 부착계면 특성을 수치적으로 나타내었다.

• Computers and Concrete
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• 제32권2호
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• pp.217-232
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• 2023

Numerous studies have been performed on the behavior of pile foundations in cold regions. This study first attempted to employ artificial neural networks (ANN) to predict pile-bearing capacity focusing on pile data recorded primarily on cold regions. As the ANN technique has disadvantages such as finding global minima or slower convergence rates, this study in the second phase deals with the development of an ANN-based predictive model improved with an Elephant herding optimizer (EHO), Dragonfly Algorithm (DA), Genetic Algorithm (GA), and Evolution Strategy (ES) methods for predicting the piles' bearing capacity. The network inputs included the pile geometrical features, pile area (m²), pile length (m), internal friction angle along the pile body and pile tip (Ø°), and effective vertical stress. The MLP model pile's output was the ultimate bearing capacity. A sensitivity analysis was performed to determine the optimum parameters to select the best predictive model. A trial-and-error technique was also used to find the optimum network architecture and the number of hidden nodes. According to the results, there is a good consistency between the pile-bearing DA-MLP-predicted capacities and the measured bearing capacities. Based on the R2 and determination coefficient as 0.90364 and 0.8643 for testing and training datasets, respectively, it is suggested that the DA-MLP model can be effectively implemented with higher reliability, efficiency, and practicability to predict the bearing capacity of piles.