• 콘크리트학회논문집
• /
• 제24권3호
• /
• pp.293-303
• /
• 2012

최근 건설기술의 발전에 따라 구조물이 대형화, 고층화, 장대화되고 있으며, 동시에 다양한 기능을 수행하고 있다. 그러나 요즘 들어 그 빈도수가 증가하고 있는 충돌 사고나 테러에 의한 폭발, 화재 등에 의한 극한하중이 상기의 구조물에 작용할 경우, 구조물의 손상뿐만 아니라 인명과 재산의 피해 정도가 상당히 커질 수 있다. 특히, 충격이나 폭발하중은 구조물에 작용하는 압력 또는 하중이 매우 짧은 시간에 발생하게 되고, 이러한 하중을 받는 구조물은 준-정적(quasi-static) 하중을 받는 구조물과는 다른 응답을 나타내게 되며 반드시 변형률 속도와 손상 효과를 고려해서 설계가 이루어져야 한다. 그러므로 이 연구에서는 콘크리트 슬래브의 충격저항성능 향상을 위해서 강섬유를 전체 부피의 0%에서 1.5%까지 혼입하고, 두 가지 종류의 FRP 시트를 인장부에 보강하여 저속 충격하중에서의 휨 실험을 수행하였다. 실험 결과 FRP 시트를 인장부에 보강할 경우에 최대 충격하중 및 소산에너지, 파괴 시의 타격 횟수가 증가하였으며, 최대 처짐 및 회전각은 감소하여 충격저항성능이 크게 향상되는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 추후 극한하중에 노출될 수 있는 주요 시설물의 설계 시 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 이 논문에서는 두 가지 종류의 FRP 시트로 보강된 강섬유 보강 콘크리트 슬래브의 저속 충격하중에서의 동적응답을 해석하기 위하여 외연적 시간적분에 기초한 유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA를 사용하였으며, 해석 결과 오차율 5% 이내로 비교적 정확하게 최대 처짐을 예측하는 것으로 나타났다.

• 한국건축시공학회지
• /
• 제18권2호
• /
• pp.125-132
• /
• 2018

본 연구에서는 UHPC의 인장성능을 파악하기 위해 직접 인장시험을 계획하였으며, 직접인장시험의 문제점으로 나타나는 균열 부위의 불규칙성을 시험체 중앙부 노치 도입을 통해 보완하였다. 또한 직접인장 시험 값의 편차 발생을 줄이기 위해 배치별로 구분한 다량의 시험체를 제작하여 신뢰성 높은 직접인장강도 값에 대한 참고자료로서 제시하는 것을 목적으로 하였다. 또한 현장 적용에 가장 적합한 강섬유 혼입률 1.5%에 대한 설계기준강도 120MPa의 배합을 양생조건을 두어 시험체의 역학적 특성 및 신뢰구간을 검토하였다. 결과적으로 압축강도 및 직접인장강도의 배치별 평균에 대한 편차는 큰 차이를 나타나지 않았으며, 직접인장 시험시 균열 위치는 모두 20mm 이내에서 발생하였다. 직접인장강도의 95% 신뢰구간에서는 평균 및 표준편차에서 범위가 상당히 작으며, 양생조건별 큰 차이가 발생하지 않았다. 결과를 통해 안전성 높은 직접인장시험이 이루어 졌으며, 배치별 시험체 제작 및 시험진행에 따른 신뢰성 높은 결과가 도출되었다고 판단된다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제32권5A호
• /
• pp.307-315
• /
• 2012

최근 국내에서도 압축강도 180 MPa, 인장강도 10 MPa 이상의 초고성능 섬유보강 콘크리트(Ultra High Performance Fiber Reinforced Concrete, UHPFRC)가 개발되었다. 그러나 UHPFRC는 물-결합재비가 낮고 다량의 고분말 혼화재료를 혼입하며, 굵은 골재를 사용하지 않기 때문에 초기 재령에서의 자기수축이 크고, 표면이 급격히 건조하는 등 기존의 일반 콘크리트(Normal Concrete, NC) 및 고성능 콘크리트(High Performance Concrete, HPC)와는 다른 재료적 특성을 보인다. 그러므로 본 연구에서는 UHPFRC에 적합한 재료 실험 방법과 규정을 제안하고 극 초기 재령에서의 강도 특성을 평가하기 위하여 응결 및 수축, 인장 실험을 수행하였다. 응결 실험 결과 파라핀 오일을 UHPFRC의 모르타르 표면에 적용할 경우 표면에서의 급격한 건조현상을 효율적으로 억제할 수 있는 것으로 나타났으며, 시멘트와 배합수의 수화반응을 지연 또는 촉진 시키지 않는 것으로 나타나 응결 실험 시 표면건조 방지제로 적합한 것으로 판단되었다. 또한, 링-테스트를 수행하여 내부 강재 링의 온도와 변형률의 경향이 달라지는 시점을 수축 응력 발현 시점으로 정의하였으며, 이를 응결 실험과 비교하여 본 결과 응결침에 걸리는 관입 저항력이 약 1.5 MPa일 때 수축 응력이 발현되는 것으로 나타났다. 이는 초결 및 종결보다 약 0.6시간, 2.1시간 빠른 것이며, 상기 시점을 UHPFRC의 자기수축 측정 시점(time-zero)으로 규정하였다. 마지막으로, 본 연구에서는 극 초기 재령 인장강도 측정 장비를 제작하여 초결시점에서부터 UHPFRC의 인장강도와 탄성계수를 측정하였으며, 이를 고려한 UHPFRC의 인장강도 및 탄성계수 예측식을 제안하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제5권3호
• /
• pp.290-297
• /
• 2017

압축강도 160MPa와 길이 15.4m를 가진 분절형 U거더와 합성 U거더의 휨거동 실험을 수행하였다. 실험 변수로는 강섬유 혼입률과 U거더 상부의 슬래브이다. U거더의 복부와 하부플랜지에 종방향 철근을 배근하였다. 상부플랜지에 2개의 15.2mm 강연선을 포함한 2개의 프리스트레싱 텐던 그리고 하부플랜지에 7개의 15.2mm 강연선을 포함한 2개의 프리스트레싱 텐던이 배치되고 U거더 접합 시 한차례 긴장 작업을 하였다. 초고강도 콘크리트 강도로 인해 U거더에 도입한 충분히 강한 프리스트레싱 긴장력은 U거더 시공단계에서 자중과 고정하중을 부담할 수 있다. U거더의 취성적 거동에 비해 합성 U거더는 안정적이고 연성적인 하중처짐 관계를 보여주고 있다. U거더 상부에 슬래브를 시공한 후, U거더 접합 시 도입했던 프리스트레싱 긴장력에 의한 합성 U거더의 휨하중 내하력은 마지막 하중 단계에서 설계하중을 부담할 수 있다. 초고강도 콘크리트로 인한 간단한 프리스트레싱 방법은 시공단계와 공사비 면에서 장점을 가지고 있다. 간격이 작은 전단키는 초고강도 콘크리트 U거더와 고강도 콘크리트슬래브간의 완전한 합성관계를 가져와 파괴하중 직전까지 슬립현상이나, 벌어짐 현상을 보이지 않았다.

• 한국지반신소재학회논문집
• /
• 제18권1호
• /
• pp.67-77
• /
• 2019

그라우팅 공법은 연약지반의 보강과 방수 및 지하수위저하 또는 상승과 진동으로 인한 침하 및 부등침하로 손상된 구조물의 지지력을 높이고 차수를 목적으로 하는데 사용된다. 본 연구는 아라미드 섬유를 이용하여 그라우트재료의 압축강도를 향상시키고, 고로슬래그 미분말을 이용하여 높은 강도의 지반개량공법을 개발하는데 있다. 따라서 본 연구에서는 시멘트와 고로슬래그미 분말의 비는 100:0, 70:30, 40:60%로 고치환(50%이상)까지 확인하고, 아라미드 혼입률은 시멘트와 고로슬래그 중량의 0, 0.5, 1.0%로 증가시켜 첨가하였으며, 표면의 유제처리 비율을 0.7과 1.2%로 샌드겔을 성형하여 일축압축시험을 수행하였다. 환경성 평가는 중금속용출시험과 pH 측정을 수행하였다. 실험결과 아라미드 섬유 1%첨가 시 일축압축강도는 약 1.3배 정도 강도가 증가하였고, 6가크롬은 고로슬래그 미분말이 30% 증가할수록 중금속 용출은 약 50% 감소하였으나, pH용출시험결과, 고로슬래그 미분말이 30% 증가할수록 pH는 약 0.5 증가하는 경향을 나타났다. 향후 pH에 대한 부분은 보완이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
• /
• 한국건축시공학회 2007년도 춘계학술논문 발표대회
• /
• pp.63-66
• /
• 2007

This study investigates the fire resistance properties of high strength concrete, around 60MPa class, designed with various admixture types and fiber content. Test showed that the increase of fiber content decreased the fluidity and slightly inclined the air content of fresh concrete. However, the fiber content in concrete did not affect the compressive strength. For the addition of admixture, specimens adding the shrinkage-reducing-agent (SR) indicated the strength value at 70MPa, which is followed by incorporating silica fume (SF) at 66MPa, the combination of expansive admixture (EA) and SR at 63MPa, only EA at 59MPa, blast furnace slag (BS) at 58MPa and fly ash (FA) at 50MPa in an order. After completing the fire test, all specimens adding 0.05vol.% of polypropylene fiber exhibited protection of spatting, except for the specimens incorporating loft of SF and incorporating 20% of SF with only SR and the combination of EP and SRA, respectively. Therefore the most effective result of this study was shown in the specimens incorporating love of FA and 30% of BS and incorporating 20% of SF with 5 % of EA. It is expected that this test results will be crucial references in near future to develope the spatting resistance method of high strength concrete.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제27권2호
• /
• pp.185-193
• /
• 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
• /
• 제23권6호
• /
• pp.711-722
• /
• 2011

횡보강근이 적게 포함된 보통강도 철근콘크리트 보-기둥 접합부에서 강섬유의 보강효과에 관한 실험적 연구를 진행하였다. 이를 규명하기 위해 총 10개의 접합부 실험체를 제작하였으며, 접합부 횡보강근량과 강섬유 혼입률($V_f$ = 0%, 1%, 1.5%)을 주요변수로 실험하였다. 실험은 총 19싸이클의 반복주기하중의 형태로 가력되었으며 각 싸이클의 반복회수는 2싸이클씩 준정적 지진하중의 형태로 적용되었다. 실험 결과를 통해 보통 강도 철근콘크리트 보-기둥 접합부에 강섬유를 보강함으로써 횡보강근 감소에 따른 피해정도를 어느 정도 줄일 수 있다는 결론을 얻었고, 또한 강섬유 보강으로 접합부 전단강도를 증가시킬 수 있고 동시에 에너지소산능력을 향상시킬 수 있다는 결론을 도출하였다. 보다 정량적인 평가를 위해 이 연구의 시험체들과 기존의 보-기둥 접합부 RC 시험체들에서 측정된 최대 접합부 전단강도값과 ACI 352R-02의 설계기준식, Jiuru et al.의 제안식, 그리고 Kim et al.의 제안식을 비교 분석하였다. 이러한 분석 결과 Jiuru et al.의 전단강도 제안식이 실험 결과를 과대평가하는데 반해 Kim et al.의 전단강도 제안식은 모든 시험체에 대해 안정적인 결과와 적은 오차범위를 나타내었다. 따라서, 이 연구를 바탕으로 해서 적절한 접합부 배근상세와 함께 강섬유 보강 철근콘크리트 보-기둥 접합부에 대한 추가적인 연구가 진행된다면, 횡보강근의 감소를 통한 시공의 어려움 해소 및 내진성능의 향상이 가능할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제22권6호
• /
• pp.867-873
• /
• 2010

이 연구에서는 강섬유로 보강된 철근콘크리트에서의 부식 특성에 관한 실험적 연구를 수행하였다. 먼저 강섬유의 보강콘크리트의 수송특성, 즉 공극률, 흡수성, 투과성 및 염소이온 확산성에 관한 실험을 수행하여 철근부식과 의 관계를 비교 평가 하였다. 강섬유의 보강으로 인해 약간의 압축강도 증가와 함께, 흡수성, 투과성 및 확산성에 관한 실험 결과에서도 콘크리트 내부로의 유해물질의 침투저항성이 크게 증가하는 것으로 나타났다. 철근부식과의 관계에서는 예상된 결과와는 다르게 강섬유의 혼입이 철근부식을 가속화 시키는 경향이 나타났다. 염화나트륨 용액이 침투하는 노출면에서는 강섬유의 부식팽창으로 인한 표면박리현상이 관찰되었으며, 철근부위 절단면에서는 철근 주변에 강섬유의 부식이 국부적으로 관찰 되었다. 고온 및 고농도의 염화물 환경에서의 건습 싸이클링이 노출표면에 가까운 공극에서 지속적으로 염분결정체의 증가와 더불어 내부공극에서의 강섬유의 부식으로 증가된 압력이 표면 박리를 일으킨 것으로 보인다. 결과적으로는 노출면 부근에서의 미세균열을 증가가 물, 염화이온 및 산소의 침투를 보강근으로의 가속화를 진행 시킨 것으로 판단이 된다. 이 연구에서는 강섬유로 보강된 철근콘크리트에서 철근부식에 영향을 주는 명확한 메커니즘은 충분히 규명이 되지 않았으며, 보다 명확한 관계를 이해하기 위해서는 부식과정에서 강섬유의 잠재적인 부식팽창에 관한 보다 상세한 실험적 연구가 필요할 것으로 판단되어 진다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제22권1호
• /
• pp.199-207
• /
• 2018

이형철근과 FRP 보강근의 복합 이중근을 갖는 FRC 보의 휨성능을 평가하기 위하여 실험이 수행되었다. 인장근의 종류(CFRP 보강근, GFRP 보강근, 철근)과 PVA 섬유 혼입률(0.5%, 0%)을 주요변수로 한 7개의 실험체를 제작하였다. 유한요소해석을 통하여 FRC 보의 균열 및 휨거동을 예측하기 위한 해석적 방법이 제안되고 분석되었다. 복합 이중근을 가지는 실험체들에서 철근으로 이중근을 가지는 실험체가 철근과 FRP 보강근을 이단으로 배치한 실험체들에 비하여 26~34% 균열하중이 큰 것으로 나타났다. 최대 휨강도에서는 복합 이중근을 가지는 실험체들 중 CFRP 보강근을 최외측으로 한 실험체가 가장 큰 내력을 나타내었다. 해석과 실험을 통한 휨강도를 비교한 결과, 강도비는 평균 1.2, 표준편차 0.085, 최대 오차율은 22% 등으로 나타났다. 이러한 결과에서 본 연구의 유한요소해석방법이 복합 이중근을 가지는 보의 실제 거동을 효과적으로 표현할 수 있음을 알 수 있다.