• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제73권5호
• /
• pp.515-527
• /
• 2020

This paper presents a stress field approach for the shear capacity of stirrup-reinforced concrete beams that explicitly incorporates the contribution of principal tensile stresses in concrete. This formulation represents an extension of the variable strut inclination method adopted in the Eurocode 2. In this model, the stress fields in web concrete consist of principal compressive stresses inclined at an angle θ combined with principal tensile stresses oriented along a direction orthogonal to the former (the latter being typically neglected in other formulations). Three different failure mechanisms are identified, from which the strut inclination angle and the corresponding shear strength are determined through equilibrium principles and the static theorem of limit analysis, similar to the EC-2 approach. It is demonstrated that incorporating the contribution of principal tensile stresses of concrete slightly increases the ultimate inclination angle of the compression struts as well as the shear capacity of reinforced concrete beams. The proposed stress field approach improves the prediction of the shear strength in comparison with the Eurocode 2 model, in terms of both accuracy (mean) and precision (CoV), as demonstrated by a broad comparison with more than 200 published experimental results from the literature.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제33권3호
• /
• pp.463-472
• /
• 2019

Initial thermo-elastic and steady state creep deformation of a rotating functionally graded simple blade is studied using first-order shear deformation theory. A variable thickness model for cantilever beam has been considered. The blade geometry and loading are defined as functions of length so that one can define his own blade profile and loading using any arbitrary function. The blade is subjected to a transverse distributed load, an inertia body force due to rotation and a distributed temperature field due to a thermal gradient between the tip and the root. All mechanical and thermal properties except Poisson's ratio are assumed to be longitudinally variable based on the volume fraction of reinforcement. The creep behaviour is modelled by Norton's law. Considering creep strains in stress strain relation, Prandtl-Reuss relations, Norton' law and effective stress relation differential equation in term of effective creep strain is established. This differential equation is solved numerically. By effective creep strain, steady state stresses and deflections are obtained. It is concluded that reinforcement particle size and form of distribution of reinforcement has significant effect on the steady state creep behavior of the blade.

• Computers and Concrete
• /
• 제22권6호
• /
• pp.573-592
• /
• 2018

An analytical methodology for the calculation of the flexural and the shear capacity of concrete members with Fibre-Reinforced-Polymer (FRP) bars as tensional reinforcement is proposed. The flexural analysis is initially based on the design provisions of ACI 440.1R-15 which have properly been modified to develop general charts that simplify computations and provide hand calculations. The specially developed charts include non-dimensional variables and can easily be applied in sections with various geometrical properties, concrete grade and FRP properties. The proposed shear model combines three theoretical considerations to facilitate calculations. A unified flexural/shear approach is developed in flow chart which can be used to estimate the ultimate strength and the expected failure mode of a concrete beam reinforced with longitudinal FRP bars, with or without transverse reinforcement. The proposed methodology is verified using existing experimental data of 138 beams from the literature, and it predicts the load-bearing capacity and the failure mode with satisfactory accuracy.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제43권6호
• /
• pp.707-723
• /
• 2022

This article aims to investigate the size dependent bending behavior of perforated nanobeams incorporating the nonlocal and the microstructure effects based on the nonlocal strain gradient elasticity theory (NSGET). Shear deformation effect due to cutout process is studied by using Timoshenko beams theory. Closed formulas for the equivalent geometrical characteristics of regularly squared cutout shape are derived. The governing equations of motion considering the nonlocal and microstructure effects are derived in comprehensive procedure and nonclassical boundary conditions are presented. Analytical solution for the governing equations of motion is derived. The derived non-classical analytical solutions are verified by comparing the obtained results with the available results in the literature and good agreement is observed. Numerical results are obtained and discussed. Parametric studies are conducted to explore effects of perforation characteristics, the nonclassical material parameters, beam slenderness ratio as well as the boundary and loading conditions on the non-classical transverse bending behavior of cutout nanobeams. Results obtained are supportive for the design, analysis and manufacturing of such nanosized structural system.

• 대한치과교정학회지
• /
• 제40권6호
• /
• pp.373-382
• /
• 2010

본 연구에서는 CBCT 영상파 석고모형 레이저 스캔 영상의 결합하여 안면비대칭자의 치성보상을 3차원적으로 계측하고 비교하였다. 안면비대칭자 30명과 정상교합자 20명을 대상으로 하여 CBCT 영상에서 두개악안면 골격에 대한 기준 좌표계를 설정하고 석고모형 레이저 스캔 영상에서 견치와 제1대구치의 3차원적 위치와 각도를 계측하여 그 차이(dev.-ndev.)를 구하였다. 두 집단을 비교 분석하고 이부 편위랑과의 상관 분석을 시행하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 안면비대칭군의 편위측 상악 견치는 비편위측에 비해 $2.73{\pm}4.07\;mm$ 협측에 위치하였고, 편위측 상악 제1대구치는 비편위 측에 비해 $3.83{\pm}0.12\;mm$ 협측에 위치하였으며, $8.26{\pm}6.82^{\circ}$ 협측 경사되어 있었다. 비편위측 상악 제1대구치의 협측교두는 편위측에 비해 $1.76{\pm}0.11\;mm$ 정출되어 있었다. 편위측 하악 제1대구치는 비편위측에 비해 $6.01{\pm}0.14\;mm$ 설측에 위치하였고, 비편위측에 비해 $8.31{\pm}7.07^{\circ}$ 설측경사되어 있었다 (p < 0.01). 안면비대칭자는 이부 펀위량이 증가할수록 상악 제1대구치는 비편위측에 비해 편위측에서 협측 경사가 증가하는 양상을 보였고, 하악 제1대구치는 편위측에서 설측 경사가 증가하는 양상을 보였다. 또한 상악 제1대구치의 모든 교두와 하악 제1대구치의 근심설측 교두의 수직적 위치는 비편위측에서 더 정출되는 경향을 보이며, 하악 견치와 제1대구치의 횡적 위치도 편위측에서 좀 더 설측으로 위치하는 양상을 보였다. 이상의 결과에서 안면비대칭군에서 편위측의 견치와 대구치가 비편위측에 비해 횡적으로 기울어져 있고, 수직적 위치 및 각도의 차이를 보임을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제26권2호
• /
• pp.151-157
• /
• 2014

초고성능 콘크리트(UHPC)의 높은 강도 및 내구성으로 인하여 교량 바닥판에 UHPC를 적용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. UHPC 바닥판은 강도 및 강성이 기존 콘크리트보다 월등히 높아 합성된 강재 거더 상부 플랜지의 구조적 역할을 대신할 수 있을 것이므로, 이 연구에서는 상부 플랜지를 생략한 역T형 거더를 UHPC 바닥판과 합성한 형식을 제안하고자 한다. 역T형 거더를 적용함에 있어 상부플랜지에 전단연결재를 용접하는 방식으로 전단연결재를 설치할 수 없으므로, 새로운 형식의 전단연결재의 개발이 필요하다. 이 연구에서는 3가지 형식의 전단연결재를 제안하고 이들의 정적 극한강도를 실험적으로 평가하였다. 첫 번째 형식은 웨브에 스터드를 횡방향으로 직접 용접한 전단연결재이고, 두 번째는 유럽에서 개발된 퍼즐스트립 형식의 전단연결재이며, 마지막은 횡방향 스터드와 퍼즐스트립을 조합한 전단연결재이다. 실험 결과 횡방향 스터드는 AASHTO LRFD에 제시된 기존 스터드 전단연결재의 강도 설계식 보다 평균 24% 크게 나타났으나, 바닥판에 쪼갬 균열이 현저히 발생하여 이를 방지하기 위한 새로운 대책이 필요한 것으로 나타났다. 퍼즐스트립은 기존 유럽의 연구에서 제안한 극한강도 평가식 보다 40% 큰 강도를 보여, 기존의 평가식이 지나치게 보수적인 것으로 나타났다. 마지막으로 2가지를 조합한 형식의 전단연결재의 극한강도는 각각의 전단연결재의 극한강도를 산술적으로 합한 것보다 작은 극한 강도를 보였고 바닥판에 균열 또한 현저하였으므로, 조합에 따른 상승효과를 기대할 수 없었다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제23권4호
• /
• pp.449-459
• /
• 2011

이 연구에서는 SD600 철근 B급 이음에 대한 현행 설계기준의 적용성 평가를 위하여 실험적 연구가 수행되었다. 단순 지지된 12개의 B급 겹침 이음 실험체에 단순 증가 하중을 가하여 실험하였다. 주요 변수는 겹침 이음 철근직경, 콘크리트 피복 두께, 콘크리트 강도, 횡보강 철근 간격이다. 콘크리트는 24 MPa의 보통 강도 콘크리트와 60 MPa의 고강도 콘크리트를 사용하였다. 대부분의 실험체는 현행 설계기준의 B급 이음 길이를 만족하도록 설계하였다. 실험에서 발현된 철근 응력의 평균을 현행 KCI설계기준의 예측 철근 응력과 비교하였으며, 그 결과를 통하여 SD600 철근에 대한 현행 설계기준의 적용성을 평가하였다. 현행 설계기준은 모든 D13 겹침 이음과 횡보강 철근이 배치된 D22, D32 겹침 이음에 대하여 안전측이었다. 직경 D22 이상 철근의 겹침 이음은 횡보강 철근의 사용이 권장되는 결과를 나타내었다. 고강도 콘크리트를 사용한 D22, D32 철근의 겹침 이음은 안전한 경향성을 보였으나, 확실한 검증을 위하여 추가적인 연구가 필요하다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제28권5호
• /
• pp.611-620
• /
• 2016

철근항복강도가 420 MPa만 사용되는 원자력발전소는 대구경 철근이 과밀 배근되어 정밀시공이 어렵고 콘크리트구조물의 품질저하가 우려된다. 과밀배근 해소를 위해 항복강도 550 MPa 철근의 사용이 필요하다. 이 연구에서는 550 MPa 고강도철근의 실용화를 위해 요구되는 여러 검토 항목 중, 철근과 콘크리트 일체 거동을 위해 필요한 43 mm 갈고리철근의 정착거동을 실험적으로 평가하였다. 실험체 모두 목표했던 측면파열파괴가 발생하여, 최대하중에서 측면 피복두께가 급격히 탈락하였다. 가력 초기에는 대부분의 하중을 직선구간의 부착에 의해 지지하였으나, 최대 하중의 1/3 지점부터 부착에 의한 기여도가 저감되기 시작하여 최대 하중에서는 대부분 갈고리 지압에 의해 하중을 지지하였다. 횡보강철근이 있는 실험체에서 [실험값]/[콘크리트구조기준 예측값] 비율의 평균이 1.45였다. 35 mm 초과 철근에 적용이 금지된 횡보강철근에 대한 보정계수 0.8을 적용하여도 안전한 갈고리 정착이 가능하다. 고강도콘크리트를 사용한 경우에는 [실험값]/[콘크리트구조기준 예측값]의 비율이 1.0로 다른 경우에 비해 안전율이 부족하였다. 콘크리트강도의 제곱근에 비례하는 콘크리트구조기준은 고강도 콘크리트에서 안전측이 아니므로 콘크리트 압축강도에 대한 영향을 저감시킬 필요가 있다. 실험결과를 회귀분석하여, 콘크리트 압축강도, 묻힘길이, 측면피복두께, 횡보강철근의 영향을 고려한 갈고리철근 정착강도 평가식을 개발하였다. 13개 실험데이터와 비교한 결과, [실험값]/[예측값] 비 평균이 1.0, 변동계수가 10%로 매우 정확히 강도를 예측하였다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제14권3호
• /
• pp.430-439
• /
• 2002

콘크리트 내 이형철근 정착의 중요성은 철근콘크리트 구조에서 필수적인 요소이다. 표준갈고리는 인장정착을 위하여 광범위하게 사용되어 왔으나 콘크리트의 고강도화에 따라 부재 단면이 작아지는 추세 등으로 인하여 보-기둥 접합부에서는 좁은 공간에 철근이 과밀하게 배근됨으로써 시공 상의 어려움이 제기되고 있다. 단부 기계적 정착장치를 갖는 철근(단부보강철근)을 사용하는 경우 정착길이를 감소시키고, 정착부 상세를 단순화하며, 반복하중에 대한 저항능력을 증가시키는 등의 이점으로 인하여 공사비와 공사시간을 단축시킬 수 있을 것으로 사료된다. 본 연구는 단부보강철근의 뽐힘강도 및 거동에 대한 실험적 연구이다. D25 이형철근을 사용하여 수행된 총 33회의 뽑힘강도시험에서 실험변수는 철근 묻힘깊이, 철근중심과 콘크리트 가장자리간 거리, 단부보강 철물의 크기, 그리고 횡보강근(전단철근)의 간격이었다. 실험적으로 결정된 뽐힘강도는 CCD 방법에 의해 계산된 예측값에 관전하는 결과를 얻을 수 있었다. 철근 묻힘깊이가 증가하거나 철근과 콘크리트 가장자리간 거리가 증가할수록 뽑힘강도도 증가하였고 단부보강 철물의 크기가 증가함에 따라 뽑힘강도도 대체로 증가하는 경향을 보였다. 전단철근의 영향에 대한 연구로부터 뽑힘강도에 대한 파괴변에 걸친 전단철근의 영향을 나타내기 위하여 CCD 방법을 이용한 뽑힘강도 예측시 보정계수의 사용이 제안되었다.

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