• 전산구조공학
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• 제11권2호
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• pp.57-69
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• 1998

이번 기사에서는 반복하중 하에서의 철근 콘크리트 구조물의 비선형 유한요소해석에 관한 연구를 정리한 CEB 보고서를 소개하고자 한다. 보고서의 분량이 190쪽으로 번역기사의 내용으로는 많지만, 매우 유익한 내용이라 생각되어 선택하였으며, 구체적인 수식은 생략하고 전반적인 내용의 흐름을 위주로 정리했다. 이 보고서의 내용은 콘크리트의 압축거동, 콘크리트의 인장거동, 철근의 거동, 콘크리트와 철근의 부착, 철근과 콘크리트 혹은 콘크리트와 콘크리트의 경계면 거동, 그리고 철근콘크리트의 유한요소모델링 등으로 이루어져 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권4A호
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• pp.267-279
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• 2009

이 논문에서는 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트 구조물의 단조증가 하중에서 비선형 해석모델을 소개하고 있다. 일반콘크리트에 비해 압축강도와 인장강도가 증가한 초고강도 강섬유보강 콘크리트는 그 거동이 일반콘크리트와 다른 특성을 가지고 있다. 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트 구조물에 대한 비선형 해석을 하기에 앞서 실험결과를 이용하여 압축영역에서 응력-변형률, 관계를 회귀분석을 통하여 유추하였고, 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트 구조물 거동의 정확한 예측을 위하여 등가일축 응력-변형률 관계를 이용하였다. 또한 균열의 진전에 따른 균열각을 모사하기 위해 평면응력 요소를 이용하였고, 분산철근모델을 이용하여 해석에 적용하였다. 한편, 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트의 인장영역에서 응력-변형률 관계를 정의하기 위해 철근과 콘크리트의 부착응력-부착슬립 관계와 강섬유의 영향 등을 고려한 새로운 인장강화 모델을 제안하고 있다. 끝으로 제안된 알고리즘과 응력-변형률 관계 및 인장강화 모델을 한국건설기술연구원에서 실험한 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트 부재에 대한 수치해석을 수행하여 실험결과와 비교, 평가하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.101-104
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• 2008

염해에 노출이 심한 구조물이나 교량의 상판의 보강철근 부식으로 인한 콘크리트 구조물의 구조성능 및 내구성능의 저하가 큰 문제로 대두되고 있다. 이에 최근 활발히 연구가 진행 중인 섬유보강근(Fiber Reinforced Polymer Bar, 이하 FRP 보강근)은 높은 화학적 내구성, 고강도, 경량성 등에 의하여 철근을 대체할 콘크리트 보강재로 그 가치를 인정받아 미국, 유럽, 캐나다 등에서는 이미 FRP 보강근의 설계지침서가 발표되었다. 하지만 아직 FRP 보강근을 이형철근과 같이 높은 신뢰성을 가지는 보강재로 사용하기에는 파악해야할 구조적 문제가 많이 있는데 그 중 하나가 콘크리트와의 부착성능이다. FRP 보강근의 부착성능은 콘크리트 압축강도에 크게 영향을 받는 이형철근과 달리 섬유종류, 외피 표면 상태 등 여러 가지 요소에 의한 복합적 영향을 받는 부착특성을 보인다. 이에 본 연구에서는 외피 표면 상태, 콘크리트 압축강도, 반복하중 작용 등을 변수로 하는 GFRP 보강근으로 보강된일 방향 인장-인발 시편의 부착실험을 통하여 GFRP 보강근의 부착특성을 관찰하고자 하였다. 실험 결과 콘크리트 압축강도의 증가에 따라 GFRP 보강근의 부착강도는 증가하였으며 반복하중의 작용에 의하여 단조하중에서의 부착강도에 비하여 GFRP 보강근의 부착강도는 감소하는 결과를 보였다.

• 콘크리트학회지
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• 제18권5호
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• pp.73-82
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• 2006

다양한 조인트를 갖도록 제작된 콘크리트 실험체내 철근의 부식에 대한 상세한 조사가 이루어졌다. 실험체들은 25년 동안 조수간만대에 노출되었다. 몇몇 실험체들은 25년 후에 가속챔버내에서 보다 가혹한 열화환경에 노출되었다. 실험항목은 부착강도, 중성화깊이, 염분농도, 부식의 전기화학적, 물리적 측정, 그리고 조인트부 생성물이다. 에폭시나 라텍스 페이스트로 처리된 조인트면을 제외하고 조인트면에 자동생성되는 생성물은 콘크리트 내 철근의 부식을 막는다. 철근과 콘크리트 계면에서의 공극은 국부부식의 주원인이다. 조인트 표면의 레이탄스 제거가 조인트면의 중성화 깊이를 줄인다. 레이턴스 제거 후 모르타르 코팅처리가 라텍스 페이스트나 에폭시코팅처리에 비해 가장 작은 중성화 깊이를 보인다. 레이턴스 제거후 에폭시코팅처리는 가장 강한 부착력을 갖지만 절점부 콘크리트 내 철근부식 방지에는 가장 우수한 성능을 보이지 못한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.1-12
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• 2005

이 논문에서는 단면성질을 나타내는 모멘트-곡률 관계에 토대를 둔 해석모델을 제안하였다. 기존의 제안된 해석방법에서는 모멘트-곡률 관계가 완전부착을 가정한 휨거동만을 주요한 거동으로 가정하여 구조물의 응답을 과소평가하고 강성을 과대평가한 것과는 달리 제안된 해석 방법에서는 접합부의 부착슬립에 의한 강체변형을 산정할 수 있는 알고리즘을 개발하였고 나아가 등가휨강성을 이용하여 부착슬립에 의한 강체변형을 고려한 철근콘크리트 구조물의 해석을 수행하였다. 또한 모멘트-곡률 관계를 철근의 항복점을 기준으로 두개의 직선으로 간편화 시킴으로써 해석의 효율성을 높이는 한편 고려해야 할 비선형 거동특성을 효과적으로 반영하였다. 마지막으로 철근콘크리트 구조물의 비선형 해석에 대한 제안된 모델식의 적용성을 검증하기 위하여 해석결과와 실험값들의 비교를 수행하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.337-345
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• 2009

본 연구에서는 탄소섬유판이 외부 부착, 표면 매입 그리고 외부부착 및 표면매입이 혼합된 보강 방식의 철근콘크리트 부재의 전단 거동 및 전단 보강 효과를 구명하고자 하였다. 본 연구 결과, 표면매입 탄소섬유판 및 외부부착과 표면매입으로 혼용된 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 보의 전단 강성 및 극한 전단강도는 섬유판으로 보강되지 않은 보에 비하여 크게 증진되는 것으로 나타났다. 표면매입 탄소섬유판 및 외부부착과 표면매입으로 혼용된 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 보의 파괴는 전단균열로 시작되었으며, 하중이 증가함에 따라 하중 재하점과 가장 인접한 매입 탄소섬유판 하단 모서리에서 발생한 휨 균열은 하중재하점 방향으로 급격하게 진행되었고, 하중 재하점과 휨 균열을 연결하는 압축파괴가 발생되었다. 이러한 사실은 매입 섬유판의 전단보강 효과가 매우 우수하여 보가 전단으로 파괴되지 않고 섬유판이 매입 보강되지 않은 휨 구역에서 압축파괴가 발생하고 있음을 설명하고 있다. 매입 탄소섬유판 보강부재 및 탄소섬유판 부착 및 매입을 혼용한 부재에서는 매입 탄소섬유판의 변형률이 각각 0.45% 및 0.35%로 나타났으며, 외부 부착 탄소섬유판의 변형률이 약 0.3%로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권2A호
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• pp.289-295
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• 2008

본 연구는 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 부재의 휨 거동특성 및 파괴양상을 규명하고 또한 탄소섬유판 부착탈락 거동을 규명함에 그 목적이 있다. 이를 위하여 탄소섬유판의 형상, 섬유판 부착길이, 부착면적 등의 다양한 변수를 포함하는 실험연구가 수행되었으며, 초기 부착균열이 발생되는 부착탈락 기구를 규명 하였다. 본 실험결과 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 부재의 휨 강성은 보강되지 않은 보에 비해 현저하게 개선되며 최대 극한강도 증진율은 120% 이상인 것으로 나타났다. 또한 탄소섬유판 탈락 시 측정된 탄소섬유판의 인장변형율은 탄소섬유판의 극한 변형율의 36%에 해당되는 것으로 나타났으며, 탄소섬유판의 부착길이가 충분 할수록 보는 휨 균열로 야기되는 탄소섬유판의 계면 부착탈락으로 파괴됨을 알 수 있었다. 탄소섬유판의 계면부착탈락은 휨을 받는 구역에서 시작되어 보의 양 끝단으로 급격하게 전파되는 취성적인 파괴를 유도하는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 탄소섬유판의 유효응력에 근거하여 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 부재의 휨 강성을 계산하였으며, 이는 실험결과와 잘 일치하는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.393-400
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• 2011

최근 구조물 설계개념의 변화로 사용응력 수준이 높아지고, 시공 및 경제성의 이유로 고강도 재료의 활용이 증가되고 있다. 그러나 고강도 철근을 사용하면 정착 및 이음 길이가 증가하게 되어 시공성이 저하되고 상세 설계의 어려움을 유발할 수 있다. 이에 따라 이 연구에서는 고강도 철근의 정착 및 이음 길이를 단축시키기 위하여 철근 마디형상의 변화가 부착 성능에 미치는 효과를 분석하도록 하였다. 기존 철근을 포함하여 마디의 형상을 개선한 총 5개의 단순보형 실험체를 제작하여 실험하였으며, 각 실험체는 경간 중앙부에서 겹침 이음되어 부착 파괴를 유도하도록 설계하였다. 실험의 결과는 부착강도, 하중-처짐 관계 및 균열의 관점에서 분석하였으며, 기존 연구자들의 부착강도 관련 설계 및 제안식과 비교 분석하였다. 실험 결과 마디면적비가 증가된 철근은 보통 철근보다 약 11%의 부착강도 향상을 나타내었으며, 마디면적비가 같더라도 높고 낮은 마디를 혼합한 경우에는 23%의 강도 증가를 나타내었다. 또한, 부재의 처짐, 균열의 개수 및 균열폭 등 사용성 관점에서 살펴볼 때, 개선된 형태의 철근은 보통 철근과 유사한 거동을 나타내어 현장적용에 큰 문제가 없을 것으로 분석되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.91-100
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• 2006

이 논문은 철근콘크리트 구조 부재의 균열폭을 산정하는 해석적 모델을 제안한 것이다. 철근과 콘크리트 경계면에서 발생하는 실제와 유사한 형태의 부착응력-미끌림 특성을 수치적으로 전개하기 위하여 균열안정화단계에서의 철근 경계면에서의 미끌림이 선형으로 분포한다고 가정하고, CEB-FIP Model Code 1990에서 제시하고 있는 부착응력-미끌림 관계에 적용하였다. 이와 같은 방법을 통하여 균열과 균열 사이에서 철근의 매입길이 방향으로 발생하는 철근과 콘크리트의 변형률 차이가 균열면으로 누적되는 양을 계산할 수 있는 평형방정식을 유도하고, 이로부터 두 재료의 축방향 변형량의 차이로부터 균열폭을 계산할 수 있는 모델을 제안하였다. 이렇게 정식화된 새로운 균열폭 모델을 기존 문헌에 발표된 여러 연구자들의 실험자료에 적용하여 그 정확성을 검증한 결과, 제안식에 의한 예측값은 현재 사용되고 있는 여러 설계기준의 균열폭 규정으로 계산한 결과에 비하여 실험값을 비교적 정확하게 예측하는 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.43-53
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• 2011

철근 콘크리트 부재에서 부착강도는 콘크리트와 보강근 사이에 중요한 요소 중 하나이다. 본 실험에서는 인공경량골재를 사용한 경량콘크리트와 이형철근의 부착강도의 특성을 확인하기 위하여 인발실험을 수행하였다. 콘크리트의 압축강도, 이형철근의 직경과 묻힘길이를 변수로 하는 144개의 인발실험 시험체가 사용되었다. 보통콘크리트와의 비교를 위하여 물/시멘트 비 50%의 보통콘크리트의 인발실험을 수행하였으며, 실험을 통해서 부착응력-미끌림 관계와 파괴형상을 평가하였다. 물/시멘트 비에 따른 콘크리트의 압축강도가 증가할수록 부착강도는 증가하였다. 또한 인발실험을 토대로 회귀분석을 실시하여 경량 콘크리트의 부착응력에 대한 산정식을 제안하였다.