• 콘크리트학회논문집
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• 제26권3호
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• pp.323-329
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• 2014

화력발전소에서 발생되는 플라이애쉬는 콘크리트의 첨가재로 사용되는 것이 석탄회 재활용 방안 중 최선으로 알려져 있다. 이러한 석탄회는 최근 더 이상 매립이 불가능하여 콘크리트에 다량 첨가가 시도되고 있다. 그럼에도 불구하고 현재까지 하이볼륨 플라이애쉬(High Volume Fly Ash: HVFA) 시멘트 콘크리트의 연구분야는 주로 재료적인 분야에 대해서만 수행되어지고 있는 실정이다. 그러나 하이볼륨 플라이애쉬 시멘트 콘크리트의 구조재료로의 적용을 위해서는 탄성계수, 응력-변형률 관계 및 구조 부재 거동 등에 대한 연구가 필수적이다. 이를 위하여 이 논문에서는 플라이애쉬 치환율 0, 35 및 50%, 압축강도 20, 40 및 60 MPa 그리고 인장철근비 2수준을 실험변수로 하여 플라이애쉬 시멘트 철근콘크리트 보 18개를 제작하여 이들의 휨거동을 실험적으로 평가하였다. 실험결과에 의하면 플라이애쉬를 첨가하지 않은 일반 콘크리트(FA=0%)와 35, 50% 플라이애쉬 시멘트 콘크리트 부재의 휨거동은 크게 차이나지 않음을 알 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.106-112
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• 2016

본 연구에서는 각기 다른 각도와 시트장수(3T, 5T 및 7T)로 제작된 카본시트 튜브로 구속된 원형 콘크리트 기둥의 압축강도 실험을 수행한 후 압축강도 실험실과 강도감소계수를 제안하였다. 실험체는 $300mm{\times}600mm$ 크기로 제작하였으며, 탄소섬유의 각도는 $90^{\circ}{\pm}0^{\circ}$, $90^{\circ}{\pm}30^{\circ}$, $90^{\circ}{\pm}45^{\circ}$, $90^{\circ}{\pm}60^{\circ}$, $90^{\circ}{\pm}75^{\circ}$ 및 $90^{\circ}{\pm}90^{\circ}$이다. 압축강도 실험은 10,000 kN UTM을 이용하여 0.01 mm/sec 가력속도의 변위 제어법으로 실험을 수행하였다. 실험결과의 회귀분석을 통하여 각도별 압축강도 및 극한변형률을 예측하는 실험식을 제안하였으며, 국내 콘크리트 부재의 설계법인 극한강도 설계법 적용을 위한 강도감소계수를 제안하였다. 강도감소계수는 Monte Carlo Analysis를 이용하여 해석을 수행하였으며 그 값은 0.64로 제안하였다. 탄소섬유시트를 이용하여 카본튜브를 제작하는 것은 시공자의 기술력에 따라 구조성능이 좌우될 수 있으므로 카본튜브 제작 및 시공 시 각별한 현장관리가 요구된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.185-193
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• 2015

인장강도 및 휨강도가 낮고 취성파괴의 특성을 가지는 일반적인 콘크리트의 단점을 극복하기 위하여 최근에는 압축강도가 180 MPa이상인 고성능 콘크리트에 강섬유를 혼입한 강섬유 보강 초고성능 콘크리트(UHPC)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. UHPC 바닥판과 강재 거더를 이용하여 합성보를 구성할 때, UHPC 바닥판의 높은 강도와 강성으로 인하여 강재거더 상부 플랜지의 역할이 거의 불필요할 것으로 예상된다. 이러한 점을 착안하여 본 논문에서는 합성보 구성 시에 강재 거더의 상부플랜지를 없앤 역T형 거더를 적용하였다. 역T형 거더에 UHPC바닥판을 합성하여 합성보를 구성할 경우, 상부플랜지가 없는 이유로 전단연결재의 설치 위치가 상부플랜지 대신에 강재 거더 복부에 설치해야하는 문제점이 발생되며, 강재 복부에 설치되는 전단연결재에 대한 거동, 역T형 강거더 합성보의 휨거동 특성 등은 현재까지 실험 및 이론적으로 평가된 적이 거의 없는 실정인 이유로 이에 대한 연구가 절실하다. 이를 위하여 본 논문에서는 전단연결재 간격, 바닥판 두께 등을 변수로 하여 역T형 거더와 UHPC바닥판을 합성한 합성보를 8개 제작하여 전단연결재의 거동, 휨거동 특성 등을 파악하고자 하였다. 또한, 강섬유 보강 초고성능 콘크리트의 인장연화거동을 고려한 재료모델링 및 이를 적용한 보 부재 단면의 변형률 적합조건을 이용한 해석모델을 제안하였다. 실험결과 및 해석결과를 기준으로 볼 때, UHPC 콘크리트의 경우 전단연결재의 간격은 100 mm에서 바닥판 두께의 2~3배 사이로 규정함이 적절한 것으로 나타났다. 실험결과와 해석결과를 종합적으로 비교하면, 강섬유 보강 초고성능 콘크리트 합성보의 실험결과와 해석결과는 비교적 잘 일치하고 있으므로 재료 실험으로부터 산정된 인장연화곡선은 강섬유 보강 초고성능 콘크리트의 실제 거동을 합리적으로 반영한다고 판단된다. 따라서, 본 연구에서 제시한 인장연화거동 특성을 반영한 강섬유 보강 초고성능 콘크리트의 재료모델링 및 휨거동 해석기법은 적절하며, 제시기법에 의해 강섬유보강 초고성능 콘크리트 합성 부재의 휨 내력을 합리적으로 예측할 수 있을 것으로 예상된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.989-1000
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• 2002

비선형 정적해석법과 같은 발전된 지진 해석 및 설계방법은 강도, 연성도, 에너지 소산량으로 대표되는 철근콘크리트 부재의 주기거동을 정확하게 예측하는 것이 필요하게 되었다. 최근 연구에서 휨지배 철근콘크리트 부재에 대하여 최대변형능력까지의 반복적인 주기거동에 의한 소산에너지량을 계산할 수 있는 방법이 개발되었다. 본 연구에서는 선행 연구를 토대로 에너지 소산량을 계산할 수 있는 간단한 수식을 제안하고, 이를 실험 결과와 비교하여 검증하였다. 또한 제안된 수식을 이용하여 축력, 철근비, 배근형태, 연성도 등이 에너지 소산능력에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 제안된 수식을 통하여 기존의 경험에 기초한 방법보다 더 정확하게 구조물의 에너지 소산능력을 산정 할 수 있으며, 따라서 연구결과는 성능에 기초한 내진평가 및 설계법에 유용하게 이용될 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5A호
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• pp.565-575
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• 2009

최근, 테러 및 전쟁과 관련된 폭발사고가 빈번히 발생하고 있으며, 특히 도심지에서는 이러한 폭발사고로 인해 인명피해 뿐 아니라 주요 시설물에도 큰 손상이 가해져 제2차, 3차의 피해가 발생하게 된다. 폭발사고에 대하여 인명 및 시설물을 안전하게 보호하기 위해서는 기본적으로 구조물에 가해지는 폭발하중 효과에 대한 이해가 필요하다. 폭발하중은 매우 빠른 시간 내에 콘크리트 구조물에 큰 압력으로 작용하는 하중이므로 변형률 속도와 구조물의 국부적인 손상을 고려하여 동적응답을 평가해야 한다. 일반적으로, 콘크리트는 다른 건설재료에 비해 상대적으로 높은 폭발저항성을 가진 재료이지만, 일반강도 콘크리트는 충격 및 폭발하중에 대하여 충분한 저항성능을 가지지 않는다. 그러므로 방호설계에서는 고에너지 흡수력과 높은 파괴저항성을 지니는 새로운 재료의 개발이 필요하다. 본 논문에서는 최근 활발하게 연구 중인 초고강도 콘크리트(UHSC)와 Reactive Powder Concrete(RPC)에 대한 방폭성능을 평가하고자 한다. UHSC와 RPC는 강도 및 성능향상, 부재의 치수 및 중량 감소, 내진저항성 향상과 같은 장점들로 인해 초고층건물 및 초장대교량에서 사용되어지고 있다. 또한 UHSC와 RPC는 9.11테러와 같은 테러 및 충격하중에 의한 사회주요시설물의 방호설계에 적용할 수 있다. 그러므로 본 연구에서는 폭발하중에 대한 UHSC 및 RPC 구조물의 거동을 파악하기 위하여 $1.0m{\times}1.0m{\times}150mm$의 슬래브 구조물 시편을 제작하여 폭발실험을 수행하였으며, 폭발파의 특성 뿐만 아니라 최대 및 잔류 변위와 철근과 콘크리트 표면에서 변형률을 측정하여 구조물의 거동을 분석하였다. 또한 손상 및 파괴모드를 각 시편별로 측정하였다. 본 실험을 통해 UHSC 및 RPC가 일반강도콘크리트에 비해 폭발저항성이 높은 것으로 분석되었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제36권4호
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• pp.26-36
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• 2008

건축구조 설계기준이 개정됨에 따라서 목조건축물의 제한 기준이 완화되어 경골 목조건축의 다층 시공이 가능하게 되었다. 건축물의 규모 증가는 건물에 작용하는 하중을 증가시키므로 증가된 작용하중에 맞추어 하중저항성능을 향상시켜 설계하고 시공해야 한다. 기존에는 경골 목조건축의 전단성능을 향상시키기 위하여 벽량을 보강하는 방법을 적용하였으나 본 연구에서는 홀드다운 접합철물을 사용하는 방법을 적용하였다. 홀드다운은 아직까지 국내에서 보편적이지 않은 접합철물이므로 홀드다운의 국내 적용 적합성을 평가하기 위하여 본 연구를 수행하였다. 홀드다운을 적용한 경골 목조 전단벽에 대하여 정적하중 시험을 통한 전단성능 평가 결과 홀드다운 적용 후에 전단벽의 초기강성, 항복하중 및 기준하중이 향상됨을 확인하였으며, 전단성능 향상에 따라 수평 변위와 전단변형의 증가율이 감소하는 것이 확인되었다. 홀드다운과 스터드의 접합방법에 따른 전단성능의 차이는 크지 않은 것으로 확인하였고, 홀드다운 제품 설계강도가 증가할수록 전단벽의 전단성능도 증가하는 경향이 나타났으나 그 차이가 제품 설계강도 차이에 비하여 크지 않은 것으로 판단되었다. 홀드다운을 설치하는 스터드의 규격에 따라서 89 mm 스터드를 사용한 경우와 38 mm 스터드를 두 겹으로 사용한 경우에 비슷한 성능을 나타내므로 38 mm 부재에 홀드다운을 설치할 경우는 스터드의 두께 보강을 통한 성능 향상이 필요하다고 판단하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권4호
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• pp.221-231
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• 2011

강섬유보강 초고성능 콘크리트(UHPC)는 압축강도가 200MPa에 이르고, 강성 및 인성이 크기 때문에 이를 이용하면 구조 부재를 얇고 가볍게 설계하는 것이 가능하다. 본 논문은 UHPC를 교량의 바닥판 슬래브에 적용하기 위해서 뚫림전단(punching shear)에 대한 저항능력을 평가한 것이다. 6개의 정사각형 슬래브를 제작하여 4변 완전고정 상태에서 뚫림전단 실험을 수행하였다. 슬래브의 두께는 40mm와 70mm였고, 재하판의 형상비는 1.0~2.5 범위였다. 40mm 실험체는 최대하중 이후에 연성적인 변형률 연화구간이 길고, 70mm 실험체는 상대적으로 더 취성적인 뚫림파괴를 보였다. 기존의 여러 뚫림전단강도 평가식을 이용하여 실험결과를 분석하였는데, 두께가 작은 40mm 실험체에서는 Ductal$^{(R)}$ 및 JSCE의 식이, 그리고 70mm 실험체에서는 Harajli et al. 및 ACI-Ductal$^{(R)}$의 제안식이 상대적으로 실험에 근접한 값을 예측하였다. 그러나 전반적으로 실험결과를 잘 예측하지 못하였으므로 실제 파괴메커니즘에 근거한 새로운 식을 제안하였다. 새로 제안한 식은 실험결과를 비교적 잘 예측하는 것으로 나타났다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.569-577
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• 2021

현대 건설산업의 주 사용재료인 철근콘크리트는 철근과 콘크리트 사이의 부착이 용이하며, 두 부재간의 열팽창계수가 비슷하다는 장점을 가지고 있다. 하지만 철근은 각종 환경요인에 의하여 부식되는 단점을 가지고 있다. 철근 부식은 철근의 표면을 팽창시키게 되며, 콘크리트와의 부착응력에 영향을 주며 균열을 발생시키는 원인이 된다. 이러한 철근콘크리트의 단점을 보완하기 위하여 FRP 합성재료의 개발 연구가 진행되고 있다. FRP 합성재료는 높은 인장강도, 비부식성, 비 전자기성을 갖는 특징이 있다. 기존의 FRP 합성재료를 이용한 보강근은 현장에서 절단 및 구부리기가 용이하지 못하다는 단점을 가지고 있기 때문에 CFRP 보강근을 황용하는 연구가 진행되고 있다. CFRP 보강근 자체 인발시험, 부착응력, 묻힘길이 실험은 지속되어 왔지만 콘크리트 성능에 따른 부착특성에 관한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 콘크리트 강도에 따른 CFRP 보강근의 부착특성 검토하기 위한 실험적 연구를 진행하였다. 그 결과, 콘크리트 강도에 따른 CFRP 부착특성은 물/시멘트비가 증가할수록 부착응력과 비교하여 미끌림 길이가 증가하는 것으로 나타났다. 또한 단위수량에 따른 CFRP 부착특성은 단위수량이 높아 질수록 부착응력이 약간 씩 감소하는 것을 알 수 있었다. 향후 CFRP 보강근의 부착강도 특성 분석에 있어서, 미끌림이 발생하지 않도록 CFRP 보강근의 최적의 묻힘 길이 등에 추가적인 연구가 필요한 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.581-590
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• 2011

초고성능 시멘트 복합체(ultra-high-performance cementitious conposites, UHPCC)는 우수한 압축강도와 연성을 나타내기 때문에 구조 부재 적용 시 단면을 상당히 감소시키고, 낮은 물-결합재비와 고분말 혼화 재료의 사용으로 높은 수축 변형률이 발생하게 되어 거푸집 및 보강근 등의 구속에 의한 수축 균열의 발생 가능성이 크다. 그러므로 이 연구에서는 UHPCC의 수축을 저감시키기 위한 방법으로 팽창재와 수축 저감제를 조합하여 혼입하고 자유수축과 구속 수축 거동을 평가하여 적합성 여부를 산정하였다. 실험 결과 팽창재와 수축 저감제를 조합하여 혼입한 경우에 약 40~44%의 자유수축 저감 효과를 보였으며, 잔류 인장응력은 약 35%와 47% 감소하였다. 지속적인 구속 하중에 의한 인장 크리프의 발생으로 탄성 수축 응력의 약 61%, 64%가 이완되는 것으로 나타났으며, 따라서 구속 수축 거동을 평가할 때에는 반드시 크리프 효과를 고려해야 한다고 판단되었다. 구속도는 0.78~0.85로 나타났으며 팽창재와 수축 저감제의 혼입에 의한 영향은 미미하였고 콘크리트 링의 두께가 클수록 감소하는 경향을 보였다. 또한, UHPCC의 인장 크리프 변형률을 측정하고 재령에 따라 변하는 구속 하중을 적용한 4-매개 변수 크리프 예측 모델과 비교하였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제11권6호
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• pp.530-537
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• 2011

연구는 SHCC의 건축시공 현장적용을 목적으로 현장 제조설비인 배치플랜트 2-Shaft 믹서를 이용하여 SHCC 제조 및 타설을 통해 실부재 실험을 실시하고, 이를 실내실험 결과와 비교 검토함으로서 향후 SHCC의 현장적용을 위한 기초자료로 제시하고자 하였다. 그 결과, 실내 Omni 믹서와 2-Shaft 믹서에서 SHCC 제조시 인장강도는 유사하였지만, 변형률에서 Omni 믹서가 2.5 % 이상 우수하였다. 배치플랜트 3500 L 2-Shaft 믹서에서 제조된 SHCC의 경우, 실내 100 L 2-Shaft 믹서에서 제조한 SHCC에서 인장 성능이 보다 높게 나타났다. SHCC의 현장적용 확대를 위해서는 배치플랜트 현장 제조시 건비빔, 모르타르 비빔시간을 충분히하여 매트릭스를 균질성을 확보하고, 비빔단계에서 적절한 점성 및 유동성을 확보할 수 있는 다양한 방법을 고려해야 한다.