• Computers and Concrete
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• 제8권1호
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• pp.71-96
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• 2011

Existing reinforced concrete (RC) beams can be strengthened with externally bolted steel plates to the sides of beams. The effectiveness of this type of bolted side-plate (BSP) beam can however be affected by partial interaction between the steel plates and RC beams due to the mechanical slip of bolts. To avoid over-estimation of the flexural strength and ensure accurate prediction of the load-deformation response of the beams, the effect of partial interaction has to be properly considered. In this paper, a special non-linear macro-finite-element model that takes into account the effects of partial interaction is proposed. The RC beam and the steel plates are modelled as two different elements, interacting through discrete groups of bolts. A layered method is adopted for the formulation of the RC beam and steel plate elements, while a special non-linear model based on a kinematic hardening assumption for the bolts is used to simulate the bolt group effect. The computer program SiBAN was developed based on the proposed approach. Comparison with the available experimental results shows that SiBAN can accurately predict the partial interaction behaviour of the BSP beams. Further numerical simulations show that the interaction between the RC beam and the steel plates is greatly reduced by the formation of plastic hinges and should be considered in analyses of the strengthened beams.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제9권5호
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• pp.505-518
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• 2000

A major cause of premature debonding of tension face plates is shear peeling (Jones et al. 1988, Swamy et al. 1989, Ziraba et al. 1994, Zhang et al. 1995), that is debonding at the plate ends that is associated with the formation of shear diagonal cracks that are caused by the action of vertical shear forces. It is shown in this paper how side plated beams are less prone to shear peeling than tension face plated beams, as the side plate automatically increases the resistance of the reinforced concrete beam to shear peeling. Tests are used to determine the increase in the shear peeling resistance that the side plates provide, and also the effect of vertical shear forces on the pure flexural peeling strength that was determined in the companion paper. Design rules are then developed to prevent premature debonding of the plate ends due to peeling and they are applied to the strengthening and stiffening of continuous reinforced concrete beams. It is shown how these design rules for side plated beams can be adapted to allow for propped and unpropped construction and the time effects of creep and shrinkage, and how side plates can be used in conjunction with tension face plates.

• Earthquakes and Structures
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• 제23권3호
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• pp.221-229
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• 2022

The external post-tension technique is one of the best strengthening methods for reinforcement and improvement of the various steel structures and substructure components such as beams. In the present work, the load carrying capacity of the post-tensioned tapered steel beams with external shape memory alloy (SMA) tendons are studied. 3D nonlinear finite element method with ABAQUS software is used to determine the effects of the increase in the flexural strength, and the improvement of the load carrying capacity. The effect of the different parameters, such as geometrical characteristics and the post-tension force applied to the tendons are also studied in this research. The results reveal that the external post-tension with SMA tendons in comparison with the steel tendons causes a significant improvement of the loading capacity. According to this, using SMA tendon for the reinforcement of the tapered beams causes a decrease in weight of these structures and as a consequence causes economic benefits for their application. This method can be used extensively for steel beams due to low executive costs and simplicity of the operation for post-tension.

• 콘크리트학회지
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• 제6권2호
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• pp.97-107
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• 1994

폴리머 침투콘크리트는 경화된 보통 콘크리트에 폴리머 침투제를 침투시켜 제조되는 신소재의 폴리머-콘크리트 복합체이다. 본 연구는 아크릴계 열가소성수지를 이용한 폴리머 침투콘크리트를 개발하고 폴리머 침투콘크리트 휨부재의 거동평가를 위한 재료모델, 구조해석 과정과 구조해석 프로그램을 개발하는데 목적이 있다. 본 연구는 크게 두 부분으로 구성된다. 첫 번째 단계에서는 결정성 고분자모노머인 methyl methacrylate(MMA)를 대상으로 침투성, 반응성, 열적 안정성 및 물성개선 효과를 종합적으로 분석하여 폴리머 침투제의 구성비와 제조공정을 정립하고, 본 연구의 실험자료로부터 폴리머 침투콘크리트의 제 강도특성, 파괴인성, 파괴에너지, 응력-변형률 관계 및 인장연화 관계를 보통 콘크리트의 압툭강도와 휨강도, 폴리머 함유율, 부재깊이, 초기 인공균열깊이 등의 함수로 각각 실험공식을 도출한다. 두 번째 단계에서는 MMA계 폴리머 침투콘크리트 구조부재의 하중단계별 탄성거동, 극한거동 및 인장연화거동을 해석하기 위한 구조해석 프로그램을 개발하고, 연구결과의 타당성과 적용성을 입증하기 위하여 폴리머 침투콘크리트의 제조공정, 제 실험공식 및 구조해석 프로그램은 실측거동을 잘 반영하고 있으므로 제한된 범위내에서 MMA계 폴리머 침투콘크리트 구조부재의 제조, 물성평가 및 거동해석에 적용 가능한 것으로 사료된다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.1-7
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• 2008

문화재의 보수 보강은 모재 및 외형의 손상을 최소화하면서 부재의 강도를 증가시킬 수 있어야 한다. 목조 문화재에서 보부재에 대한 기존의 여러 보강법 중 CFRP 삽입공법은 모재의 손상을 최소화하면서 원목재의 강도를 효과적으로 증가시킬 수 있어 향후 근대건축물의 보수보강 공사에 적용성이 높은 방법이 될 수 있을 것이다. 따라서 본 연구에서는 근대건축물의 지붕구조체를 보존하기 위한 보부재의 보강방법 중 부재의 외연적 손상을 최소화할 수 있는 탄소판 삽입공법을 목재보에 적용하여 보강효과와 파괴 성상 등을 실험을 통해 조사, 분석하고 이 보강법의 실제 적용을 위해 보의 휨응력 산정을 위한 기초적 자료를 제시하였다. 본 실험에서는 CFRP의 배열형태와 보강량을 주요변수로 하였으며, $0.3{\sim}0.7%$의 CFRP보강량을 사용하였을 경우 원목재의 강도에 비해 최대 173%까지 보강효과를 발휘하는 것으로 나타났으나, 옹이 등 모재의 특성에 의하여 크게 영향을 받는 것으로 관찰되었다. 향후 이 공법의 적용성을 높이기 위해 목재에 대한 기초적 연구들이 활성화되어야 할 것이며, 목재의 비파괴 실험에 관한 연구도 필요할 것으로 사료된다.

• 대한치과재료학회지
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• 제43권1호
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• pp.43-50
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• 2016

The aim of this study was to investigate the effect of multiwall carbon nanotube functionalized with carboxyl group (MWCNT-COOH) on the mechanical properties of dental glassionomer cement (GIC). MWCNT-COOH was prepared by the acid oxidative method. The MWCNT-COOH was incorporated into a commercial GIC powder or liquid at 0.5 wt% or 1.0 wt%. The net setting time of the cements was measured in accordance with ISO 9917 (Dental water-based cement). Specimens for compressive strength ($4mm{\varphi}{\times}6mm$), diametral tensile strength ($6mm{\varphi}{\times}4mm$) and flexure strength with modulus ($2mm{\times}2mm{\times}25mm$) were prepared by mixing with the cement liquid and kept in water bath of $(37{\pm}1)^{\circ}C$. Mechanical tests were conducted in 1 d, 7 d, and 14 days at a cross-head speed of 1 mm/min. Compressive strength of GIC mixed with 0.5 wt% MWCNT-COOH increased significantly at 7 d. However, overall mechanical properties of GIC modified with MWCNT were not significantly increased with a delayed setting time, in comparison with control cement. Overall results indicated that the MWCNT/GIC composite cements showed a limited strengthening effect for dental glassionomer cement.

• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제10권4호
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• pp.315-337
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• 2023

During the design phase, it is crucial to determine the interface stresses between the reinforcing plate and the concrete base in order to predict plate end separation failures. In this work, a simple theoretical study of interface shear stresses in beams reinforced with P-FGM and E-FGM plates subjected to an arbitrarily positioned point load, or two symmetrical point loads, was presented using the linear elastic theory. The presence of pores in the reinforcing plate distributed in several forms was also taken into account. For this purpose, we analyze the effects of porosity and its distribution shape on the interracial normal and shear stresses of an FGM beam reinforced with an FRP plate under different types of load. Comparisons of the proposed model with existing analytical solutions in the literature confirm the feasibility and accuracy of this new approach. The influence of different parameters on the interfacial behavior of reinforced concrete beams reinforced with functionally graded porous plates is further examined in this parametric study using the proposed model. From the results obtained in this study, we can say that interface stress is significantly affected by several factors, including the pores present in the reinforcing plate and their distribution shape. Additionally, we can conclude from this study that reinforcement systems with composite plates are very effective in improving the flexural response of reinforced RC beams.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.61-69
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• 2004

신설교량의 경우 최근 개정된 도로교설계기준에 의해 내진설계를 수행하여 시공되었으나, 내진설계규정이 적용되기 이전에 시공되어 사용중에 있는 철근콘크리트 교각의 경우에는 지진에 의한 횡하중에 대해 취약할 수 있다. 특히 형상비가 큰 기존 교각에서는 기초와 교각 접합부에 주철근 겹침이음이 존재하므로 지진이 발생할 경우 피복콘크리트 파손에 따른 부착파괴 형태의 급격한 취성파괴 거동을 나타낸다. 이러한 부착파괴가 일어나는 소성힌지 구간에 FRP 적층 원통관으로 보강하여 부착강도를 크게 함으로써 횡하중에 대한 급격한 파괴를 예방할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 FRP 적층 원통관으로 보강된 원형교각에서 FRP 적층 원통관이 주는 구속효과를 효과적으로 산정하기 위한 이론식을 유도하여 제안하고자 하였다. 이를 위해 FRP 적층 원통관이 철근콘크리트 원형교각에 발생시키는 구속응력을 이론적으로 유도하여 제안하였으며, 제안된 식의 타당성을 검증하기 위해 기존의 타 연구에서 수행한 실험결과와 비교, 검토하였다. 또한 다양한 FRP 적층조건에 따른 구속응력의 변화를 고찰하기 위한 매개변수 연구를 수행하였다. 이와 같은 연구를 통해 본 연구에서 제안하는 식이 FRP 적층 원통관을 이용하여 보강한 기존 원형교각의 거동을 잘 예측할 수 있음을 확인하였으며, 적층수, 섬유배향각, 섬유방향의 탄성계수가 FRP 적층 원통관에 의한 내진보강효과에 가장 지배적인 매개인자임을 알 수가 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.171-177
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• 2005

철근콘크리트 구조물은 시간이 경과함에 따라 외력의 증가나 환경의 변화 등에 의하여 노후화되고 그 기능을 상실하게 된다. 이러한 구조물의 기능을 회복하기 위하여 보수$\cdot$보강 공법이 적용되고 있다. 본 연구에서는 이러한 보수$\cdot$보강 공법 중프리스트레싱 공법과 단면증설 공법의 특성을 도입한 강연선과 폴리머 모르타르에 의한 보수$\cdot$보강 공법이 적용된 슬래브의 휨 거동특성을 통해 기존 구조물의 보수$\cdot$보강 효과를 파악하였다. 실험은 강연선의 직경, 모르타르의 종류, 치핑 여부, 모르타르 두께, 강연선의 간격 등의 실험변수에 따라 1방향 슬래브 10개, 2방향 슬래브 4개의 시험체를 제작하여 수행하였다. 실험결과 강연선의 간격이 감소할수록 보강효과가 증가하였고, 치핑을 한 경우 콘크리트와 모르타르의 계면에서의 균열이 극한하중 이후에서 발생하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.513-521
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• 2003

기존의 많은 연구 결과에서 보부재에 대한 적절한 전단보강근 설치는 부재 휨 변형능력을 향상시키는 것으로 알려지고 있으나, 아직까지 이를 실용화하기 위한 연구는 미진한 실정이다. 본 연구에서는 스터럽간격과 인장철근비에 따른 휨-전단 상호 작용에 의한 하중-변위 거동을 분석하여 특히 취성이 강한 고강도 콘크리트를 이용한 보부재의 내력과 변형능력을 극대화하기 위한 방안을 마련할 목적으로 고강도 콘크리트 보에 대한 실험연구를 수행하였다. 압축강도 41MPa 및 61MPa의 콘크리트 강도를 갖는 총 15개의 보 시험체를 제작하였으며, 스터럽간격 0.25∼1.0d(유효높이)과 인장철근비 $0.55{\sim}0.7{\rho}_b$(균형철근비)를 주요 변수로 정하여 휨압축부를 포함한 전구간에 횡보강하였으며, 스터럽간격에 따른 각 시험체의 하중-처짐거동을 비교 분석하였다. 또한, 본 연구의 실험결과를 토대로 기존의 전단내력식에 대한 검토를 통하여 보부재의 하중-변위 거동과 변위 증가에 따른 전단내력감소 모델을 중첩하여 스터럽간격에 따른 휨-전단 파괴형식을 비교적 간편하게 추정하기에 적합한 전단내력식을 제시하였다.