• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2006년도 추계 학술발표회 논문집
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• pp.269-272
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• 2006

The anchorage zone of prestressed concrete members is a critical region where a large concentrated force due to prestressing by tendons is introduced. In this study, the ACI, AASHTO LRFD, CEB-FIP design criteria and the nonlinear strut-tie model approach are applied to the ultimate strength analysis of simple anchorage zones of 18 post-tensioned concrete members tested to failure. From the result of ultimate strength analysis, the advantages and disadvantages of each method are compared and discussed.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.199-207
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• 2007

본 연구에서는 비접촉 겹침 이음에 대한 스트럿-타이 모델을 제시하여 유효 겹침 이음 길이(effective lap length, $l_p$)와 이음 강도에 영향을 주는 요인들을 분석하였다. 부착응력이 작용하여 이음 강도에 기여하는 유효 겹침 이음 길이는 전체 겹침 이음 길이보다 짧으며, 이음된 철근에 직각방향으로 배근된 횡보강량비$({\Phi})$와 (이음된 철근간 거리)/(겹침 이음 길이) 비$({\alpha})$의 영향을 받는다. 이음된 철근간 거리가 멀어질수록 동일 겹침 이음 길이에서 유효 겹침 이음 길이는 짧아지게 되어 이음 내력은 작아진다. (이음된 철근간 거리)/(겹침 이음 길이) 비$({\alpha})$가 유효 겹침 이음 길이 결정에 미치는 영향은 횡보강량비$({\Phi})$가 낮을수록 커지게 된다. 이것은 횡보강량비가 낮을수록 이음된 철근 사이에 존재하는 스트럿의 기울기가 커지므로, 이음된 철근 사이 거리가 유효 겹침 이음 길이 결정에 큰 영향을 주기 때문이다. 비접촉 겹침 이음에 대한 제안된 스트럿-타이 모델은 실제 힘의 흐름을 분석할 수 있어, 다양한 재료 및 기하학적 조건에 적합한 철근 상세 설계를 가능하게 한다. 기존 문헌의 실험에서 나타난 거동 특성과 횡보강량이 이음 강도에 미치는 영향을 제안된 스트럿-타이 모델을 이용하여 효과적으로 설명할 수 있으며, 25개 실험체에 대한 이음 강도를 변동계수 11.1% 범위 내에서 적절히 예측할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제7권4호
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• pp.159-169
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• 2003

춤이 깊은 보 설계를 위한 현행 ACI 기준은 콘크리트 압축강도 40MPa이하의 실험결과를 바탕으로 한 반 경험적인 제안식으로서 40MPa이상 고강도콘크리트의 사용이 증가됨에 따라 현행 기준의 고강도 깊은 보에 대한 적용성 평가가 요구되고 있다. 고강도 깊은 보의 전단강도 예측을 위하여 본 연구에서는 콘크리트강도와 모멘트효과를 고려한 수정 연화 스트럿-타이 모델을 제시하였다. 제안모델 평가를 위하여 4개의 시험체를 제작하였으며, 콘크리트 압축강도 49~78MPa로 제작된 74개의 기존 실험 데이터를 적용하여 ACI 318-99 11.8기준, ACI 318-02 부록 A STM의 해석결과와 비교 평가하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.2406-2413
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• 2014

깊은 보는 지간-높이 비가 중요한 파라미터이다. 깊은 보를 설계할 때, ACI 318-02 이후 버전에서는 응력의 비선형 분포로 인해서 고전적인 설계 방법이 아니라 스트럿-타이 모델을 부록에 수록하여, 이 방법으로 설계하도록 하고 있다. 본 연구에서는 ACI 고전적인 설계방법과 스트럿-타이 모델을 비교, 분석하였다. 파라미터 연구로 지간-높이 비를 변화시켰으며, 총 68개의 샘플을 분석하였다. 결과로 고전적인 설계 방법과 스트럿-타이 모델은 빔의 지간-높이 비에 따라서 각각 장단점이 있으며, 본 논문에 깊은 보를 설계할 때의 팁이 제시되어 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권6호
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• pp.602-609
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• 2001

중앙부 철골조와 단부 RC조로 이루어진 혼합구조보인 RS보의 전단강도를 예측하기 위한 해석모델로서 Strut-and-Tie Model을 개발하였다. 또한 제안된 모델은 강재매입구간에서의 RC부위에 발생한 전단균열에 의한 콘크리트의 강도저하를 고려하기 위하여, 콘크리트의 연화효과를 고려할 수 있는 모델로 제안되었다. 제안모델은 전단균열이 발생된 혼합구조 보에서 평형방정식, 적합방정식, 구성방정식을 이용하여 전단강도를 구할 수 있으며, 이에 따라 구성재료의 파괴를 예측할 수 있다. 따라서 기존의 식에서 예측하지 못한 콘크리트의 파괴에 의한 전단강도를 예측할 수 있음을 확인하였다. 해석결과 예측전단강도대비 실험강도의 비가 평균 1.02, 표준편차 0.126의 매우 만족스러운 결과를 보였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권3호
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• pp.165-172
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• 2019

본 논문에서는 프리스트레스트 콘크리트 깊은 보의 전단 강도를 유한요소법을 이용한 수치해석으로 예측해 보았다. 프리스트레스의 정도를 주요 변수로 하여 전단 강도의 변화를 살펴보았다. 유한요소해석 프로그램인 Abaqus를 사용하여 CDP재료 모델과 초기조건을 설정함으로 프리스트레스트 콘크리트 깊은 보의 전단 강도를 비교적 정확하게 예측할 수 있으며 오차는 5%이하였다. 또한 깊은 보의 strut-and-tie 모델과 동일한 형태를 나타냈으며, 해석이 타당하다고 본다. 프리스트레스트 콘크리트 깊은 보의 전단 강도를 예측하기 위해 제안된 수식으로 전단 강도를 계산하였을 때 실제 전단 강도보다 큰 수치를 얻었다. 텐던에 가해진 프리스트레스의 크기가 커질수록 깊은 보의 전단 강도는 선형적으로 증가하는 현상을 보였다. 깊은 보의 전단 강도를 효과적으로 증가시키기 위해 프리스트레스트 콘크리트 깊은 보를 활용할 수 있다.

• Advances in Computational Design
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• 제1권1호
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• pp.61-77
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• 2016

Seismic performance of structures depends on the force flow mechanism inside the structure. Discontinuity regions, like beam-column joints, are often affected during earthquake event due to the complex and discontinuous load paths. The evaluation of shear strength and identification of failure mode of the joint region are helpful to (i) define the strength hierarchy of the beam-column sub-assemblage, (ii) quantify the influence of different parameters on the behaviour of beam-column joint and, (iii) develop suitable and adequate strengthening scheme for the joints, if required, to obtain the desired strength hierarchy. In view of this, it is very important to estimate the joint shear strength and identify the failure modes of the joint region as it is the most critical part in any beam-column sub-assemblage. One of the most effective models is softened strut and tie model which was developed by incorporating force equilibrium, strain compatibility and constitutive laws of cracked reinforced concrete. In this study, softened strut and tie model, which incorporates force equilibrium equations, compatibility conditions and material constitutive relation of the cracked concrete, are used to simulate the shear strength behaviour and to identify failure mechanisms of the beam-column joints. The observations of the present study will be helpful to arrive at the design strategy of the joints to ensure the desired failure mechanism and strength hierarchy to achieve sustainability of structural systems under seismic loading.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제12권6호
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• pp.685-698
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• 2001

In this paper, a general method for the automatic search for Strut-and-Tie (S&T) models representative of possible resistant mechanisms in reinforced concrete elements is proposed. The representativeness criterion here adopted is inspired to the principle of minimum strain energy and requires the consistency of the model with a reference stress field. In particular, a highly indeterminate pin-jointed framework of a given layout is generated within the assigned geometry of the concrete element and an optimum truss is found by the minimisation of a suitable objective function. Such a function allows us to search the optimum truss according to a reference stress field deduced through a F.E.A. and assumed as representative of the given continuum. The theoretical principles and the mathematical formulation of the method are firstly explained; the search for a S&T model suitable for the design of a deep beam shows the method capability in handling the reference stress path. Finally, since the analysis may consider the structure as linear-elastic or cracked and non-linear in both the component materials, it is shown how the proposed procedure allows us to verify the possibilities of activation of the design model, oriented to the serviceability condition and deduced in the linear elastic field, by following the evolution of the resistant mechanisms in the cracked non-linear field up to the structural failure.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제38권4호
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• pp.385-403
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• 2011

Continuous deep girders which transmit the gravity load from the upper wall to the lower columns have frequently long end shear spans between the boundary of the upper wall and the face of the lower column. This paper presents the results of tests and analyses performed on three 1:2.5 scale specimens with long end shear spans, (the ratios of shear-span/total depth: 1.8 < a/h < 2.5): one designed by the conventional approach using the beam theory and two by the strut-and-tie approach. The conclusions are as follows: (1) the yielding strength of the continuous RC deep girders is controlled by the tensile yielding of the bottom longitudinal reinforcements, being much larger than the nominal strength predicted by using the section analysis of the girder section only or using the strut-and-tie model based on elastic-analysis stress distribution. (2) The ultimate strengths are 22% to 26% larger than the yielding strength. This additional strength derives from the strain hardening of yielded reinforcements and the shear resistance due to continuity with the adjacent span. (3) The pattern of shear force flow and failure mode in shear zone varies depending on the amount of vertical shear reinforcement. And (4) it is necessary to take into account the existence of the upper wall in the analysis and design of the deep continuous transfer girders that support the upper wall with a long end shear span.

• Computers and Concrete
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• 제17권1호
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• pp.141-156
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• 2016

The search for new structural systems capable of associating performance and safety requires deeper knowledge regarding the mechanical behavior of structures subject to different loading conditions. The Strut-and-Tie Model is commonly used to structurally designing some reinforced concrete elements and for the regions where geometrical modifications and stress concentrations are observed, called "regions D". This method allows a better structural behavior representation for strength mechanisms in the concrete structures. Nonetheless, the topological model choice depends on the designer's experience regarding compatibility between internal flux of loads, geometry and boundary/initial conditions. Thus, there is some difficulty in its applications, once the model conception presents some uncertainty. In this context, the present work aims to apply the Strut-and-Tie Model to nonlinear structural elements together with a topological optimization method. The topological optimization method adopted considers the progressive stiffness reduction of finite elements with low stress values. The analyses performed could help the structural designer to better understand structural conceptions, guaranteeing the safety and the reliability in the solution of complex problems involving structural concrete.