• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제18권12호
• /
• pp.697-704
• /
• 2017

고성능 섬유보강 시멘트 복합체(High-Performance Fiber-Reinforced Cement Composites, HPFRCC)는 내구성 및 연성이 우수할 뿐만 아니라, 강도발현이 뛰어나 구조부재 적용 시 단면을 상당히 감소시켜 자중을 줄일 수 있는 재료로 관심을 받고 있다. 이에 본 연구에서는 HPFRCC에 사용 가능한 다양한 강섬유 종류 및 강섬유의 특성에 따라 휨 실험을 수행하였으며, 휨 성능 분석을 통해 효율적인 섬유보강 방법을 모색하여 경제성을 향상시키고자 하였다. 따라서 보다 효율적인 섬유보강 방법을 찾기 위해 기존길이 13 mm 보다 긴 강섬유를 소성 변형시킨 갈고리형 강섬유, 비틀림 강섬유를 사용하여 섬유의 모양(shape), 형상비(aspect ratio) 혼입율에 대한 휨 특성을 평가하고 분석하고자 하였다. 실험결과 HPFRCC에 일자형태를 가지는 길이 19.5 mm의 강섬유를 1.5%만큼 혼입할 경우 기존에 많이 사용되고 있는 길이 13 mm의 일자형 강섬유를 2.0% 혼입하였을 때 보다 뛰어난 휨 성능을 나타내었다. 따라서 섬유량을 줄여줄 수 있기 때문에 보다 경제성이 우수한 강섬유 보강 HPFRCC를 제조할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 지질공학
• /
• 제23권3호
• /
• pp.283-292
• /
• 2013

석회암 사면에서 터널 출입구를 시공하기 위하여 진입로를 개설하던 중 사면붕괴가 발생되었다. 사면의 붕괴원인을 조사하기 위하여 현장조사, 실내시험 및 수치해석을 수행하였다. 수치해석결과에 따르면 터널 출입구 진입로 개설이전 사면안전율은 1.0이하이며, 진입로 개설이후 사면안전율은 더 저하되는 것으로 나타났다. 그리고 진입로 개설이후 전단변형률 및 소성영역은 사면상부에서 하부로 전이되므로 사면활동영역이 증가되어 사면안정성을 저하시키는 것으로 해석되었다. 터널 출입구 시공을 위해서는 해당사면에 대한 안정성을 확보하여야 하므로, 대상현장의 조건을 고려하여 록볼트, 록앵커 및 FRP 그라우팅을 사면에 보강하는 것으로 결정하였다. 적용된 사면보강공법의 효과를 확인하기 위하여 현장계측을 수행하였다. 현장계측결과 사면지반의 수평변위는 매우 미소하며, 대부분 발생된 이후 다시 회복되는 탄성거동을 보였다. 그리고 록볼트 및 앵커축력은 터널굴착작업 및 장마기간에 의한 영향보다는 사면굴착작업시 영향을 가장 크게 받으며, 터널굴착작업이후 수렴하는 경향을 보이므로 대상사면은 안정한 상태임을 확인할 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제15권5호통권66호
• /
• pp.579-589
• /
• 2003

콘크리트충전 강판(CFT)기둥과 H-형강 보 접합부의 기존 보강 방식은 상 하 동일 다이아프램 형태로 처리하는 것이 일반적이지만, 우리나라와 같은 중 약진지역에서는 하부플랜지에 인장 발생률이 적으므로 하부측을 단순화시켜 경제적인 접합부를 만들 수 있다. 우선적으로 본 논문에서는 단순인장실험을 실시하여 인장거동을 파악하고, 그 결과를 확장 적용하여 하부측 단순화의 타당성을 검증하였다. 본 실험에서는 상부에 복합십자형 다이아프램(Combined Diaphragm)을 하부에는 네 가지 형식 즉, 복합십자형, 무보강, 수평 T-bar, 수직 Plate를 다아아프램으로 제작한 실대크기의 실험체를 ANSI/AISC SSPEC-2002 가력 프로그램(AISC,2002)에 따라 반복가력실험을 하였다. 하부다이아프램에 사용된 수평 T-bar와 수직 Flat bar의 스터드 볼트는 횡력에 의해 하부다이아프램에 인장력이 가해질 때 보 플랜지의 인장력을 내부 콘크리트에 전달하기 위함이다. 각각의 실험체는 하부 인장시 내력의 차이가 조금 있었으나 모든 실험체가 AISC에서 규정하고 있는 합성보통모멘트 골조인(AISC,2002) 0.01rad의 비탄성회전 능력을 발휘하였다. 하부 접합부의 거동을 분석한 결과, 단순화된 하부다이아프램은 내력과 강성뿐만 아니라 소성 변형 능력이 우수하며 현장에 사용하기에 충분한 내진성능을 나타냄을 입증하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제21권1호
• /
• pp.1-8
• /
• 2017

형상비(M/VD, shear span-depth ratio)가 4.5인 축소모형의 원형기둥 실험체 3개를 제작하였다. 철근콘크리트 기둥 실험체의 단면은 원형이고 중공단면으로 제작되었다. 철근콘크리트 기둥 실험체의 단면 지름은 400 mm, 중공 지름은 200 mm이다. 일정한 축력 하에서 반복하중을 가력하는 준정적 실험을 수행하였다. 실험체의 주요변수는 횡방향철근비이다. 모든 실험체의 횡방향 나선철근 체적비는 소성힌지 구간에서 0.302~0.604%의 값을 갖는다. 이 값은 도로교설계기준에서 요구하는 최소 심부구속철근 요구량의 45.9~91.8%에 해당하며, 이는 내진 설계가 되지 않은 기존 교각이나 내진설계개념으로 설계되는 교각을 나타낸다. 본 연구의 최종목적은 실험적 기초자료의 제공과 함께 성능단계별 균열거동, 하중-변위 이력곡선, 에너지 소산 능력, 등가점성감쇠비, 잔류변형, 유효강성 등 내진성능의 정량적 수치와 경향을 제공하기 위한 것이다. 본 논문에서는 실험결과를 통해 분석된 실험변수에 따른 실험결과들을 공칭강도, 비선형 모멘트-곡률 해석 결과, AASHTO LRFD 및 도로교설계기준(한계상태설계법)과 같은 기준들과 비교하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.314-315
• /
• 2011

최근에 $Eu^{3+}$ 이온이 첨가된 적색 형광체에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재 상업적으로 이용 가능한 적색 형광체와 비교하여 $GdVO_4$를 모체로 갖는 적색 형광체는 우수한 열적 안정성과 광학적 특성을 나타낸다. 본 연구에서는 고효율의 적색 형광체를 개발하기 위하여 고상 반응법을 사용하여 $Gd_{1-x}VO_4$ : $Eu_x^{3+}$ 형광체를 합성하였다. $Gd_{1-x}VO_4$ : $Eu_x^{3+}$ 형광체 분말 시료는 활성체인 $Eu^{3+}$의 함량을 0, 0.05, 0.10, 0.15, 0.20 mol로 변화시키며, 초기 물질 $Gd_2O_3$ (99.99%), $H_3BO_3$ (99.99%), $Eu_2O_3$ (99.9%)를 화학 적량으로 준비하였다. 분말은 볼밀과 건조 작업을 거친 후, 500$^{\circ}C$ 전기로에서 5시간 동안 하소 공정, 1,100$^{\circ}C$에서 6시간 동안 소성시켰다. 합성된 형광체 분말의 XRD 측정한 결과에 의하면, $Eu^{3+}$의 함량비에 관계없이 모든 분말 시료들에서 주 피크는 24.7$^{\circ}$와 33.2$^{\circ}$에 최대값을 갖는 (200)와 (112)면의 회절 신호들이 관측되었고, 상대적으로 약한 회절 세기를 갖는 (101), (211), (301), (103), (312)와 (420)면의 회절 신호들은 각각 18.6$^{\circ}$, 31.1$^{\circ}$, 40.1$^{\circ}$, 44.6$^{\circ}$, 49.2$^{\circ}$와 57.1$^{\circ}$에서 나타났다(Fig. 1). 이결과를 JCPDS(86-0996)와 비교함으로써, 합성된 형광체 분말의 결정 구조는 정방정계임을 확인할 수 있었다. $Eu^{3+}$의 함량비가 0.05 mol에서 0.15 mol로 증가함에 따라 주 피크인 (200)면의 회절 신호의 세기는 증가한 반면, 0.20 mol에서는 급격하게 감소하였으며, 이 경우에 반치폭의 크기는 0.16$^{\circ}$이었다. 결정 입자의 크기를 결정하기 위하여 (200)면의 회절 피크에 대한 정보를 잘 알려진 Scherrer의 식에 대입하여 계산한 결과, $Eu^{3+}$의 함량비가 0 mol인 경우에, 평균 크기는 48 nm이었다. $Eu^{3+}$ 함량비를 증가함에 따라 결정 입자의 크기도 비례하여 증가하였으며, 0.15 mol에서 최대값을 나타내었으나, 농도 억제 효과로 인하여 0.20 mol 에서는 현저히 감소하였다. 표면 형상의 변화를 관측한 SEM 측정 결과에 의하면, $Eu^{3+}$의 함량비가 0 mol에서 0.15 mol로 증가함에 따라 결정 입자의 모양은 사다리꼴 형태에서 모서리가 둥글게 깎인 구형으로 변형되는 것을 관측할 수 있었으며 평균 크기는 500 nm이었다(Fig. 2). $Eu^{3+}$의 함량이 0.20 mol인 경우에 결정 입자의 형상은 더욱 구형에 접근하였으나, 평균 크기는 최소값을 나타내었다. 실험 결과로부터, 적절한 함량비를 갖는 $Eu^{3+}$ 이온을 첨가함으로써 적색 형광체 $Gd_{1-x}VO_4$ : $Eu^{3+}$ 분말의 결정 크기와 발광 세기를 제어할 수 있음을 제안한다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제32권3A호
• /
• pp.161-169
• /
• 2012

본 연구에서는 중 소규모 교량에 적용이 가능한 초간편 H형강 강합성 교량의 안전성 및 성능평가를 위하여 유한요소해석 및 종국강도실험을 수행하였다. 범용유한요소해석 프로그램 ABAQUS(2007)를 사용하여 강합성 단위주형 모델과 4주형 모델이 검토되었으며, 해석결과를 토대로 모델별 거동특성을 분석하고, 실험체에 설치될 변위계(LVDT)와 변형률 게이지 위치를 결정하였다. 두 개의 실험체 정적하중실험을 통하여 신형식 초간편 H형강 강합성 교량의 하중 횡분배율을 분석 및 제안하였다. 강합성 단위주형 실험체의 H형강 하부플랜지가 항복응력에 도달하는 시기의 재하하중은 500 kN으로 나타났으며, 실험체 종국하중은 840 kN이다. 강합성 4주형 실험체 재하하중에 의한 항복모멘트와 소성모멘트는 도로교설계기준(2005)을 토대로 산정된 활하중 설계모멘트에 각각 2.4배, 4.1배의 강도를 나타내었다. 초간편 H형강 강합성 교량 실험을 통하여 본 신형식 교량은 시공 중 및 시공 후 안전성과 강도가 충분히 발휘됨을 확인할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제30권6호
• /
• pp.523-530
• /
• 2017

본 연구에서는 역량스펙트럼법을 이용해 얻어진 구조물의 성능점을 확률적으로 평가하는 방법을 제시하였다. ATC-40에 따라 역량스펙트럼법을 이용하여 4층 1경간 철골구조물의 성능점을 산정하였다. 요구스펙트럼을 이용하여 구조물의 성능한계를 초과하는지 여부를 분석하기 위해 구조부재의 소성변형각으로부터 정의되는 구조물의 성능한계에 대해 한계변위를 도출하였다. 또한 설계응답스펙트럼과 유사한 응답스펙트럼을 가지는 인공지진파 30개를 선정하여 스펙트럼 가속도에 따른 각 성능한계의 초과여부를 통해 fragility curve를 도출하였다. 관측된 초과확률을 이용하여 fragility curve를 도출하기 위해 maximum likelihood method를 사용하였다. 각 성능한계점에 대응하는 설계응답스펙트럼의 응답가속도값에서 성능한계점을 초과할 확률은 존재하는 것으로 확인되었다. 본 방식은 구조물의 성능점에 대해 지진파의 불확실성을 고려한 확률적 평가가 가능하고, 시간증분해석이 필요하지 않아 해석시간을 상당부분 단축시킬 수 있다는 장점이 있다.

• Composites Research
• /
• 제23권6호
• /
• pp.7-13
• /
• 2010

CNG 차량에서 실사용 중 Type3 복합재료 압력용기의 외부 복합재 층에 결함이 발생된다면, 용기의 구조적 성능 즉, 원래의 설계수명보다 반복수명이 감소되는 현상을 초래할 수 있다. 이에 따라, 본 연구에서는 복합재 결함을 고려한 복합재료 압력용기의 유한요소 모델링과 해석 기법을 제시하였다. Type3 복합재료 압력용기의 유한요소해석은 자긴처리 공정에서 알루미늄 라이너의 소성 변형으로 인해 경로 의존적 현상을 보이므로, 실사용 중 결함이 발생되는 실제 환경을 고려한 해석에서 결함은 자긴압력 이후에 도입되어야한다. 이러한 상황의 사실적인 시뮬레이션을 위해, 해석의 중간단계에서 결함이 도입되는 유한요소 모델링과 해석 기법이 제시되었으며, 해석결과는 해석의 시작단계에서부터 모델에 초기결함을 내포하는 일반적 유한요소해석과 비교되었다. 제안된 해석 기업은 Type3 복합재료 압력용기의 복합재층 손상에 따른 영향성 평가 및 실사용 중에서의 검사 기준을 마련하는데 효과적으로 사용될 수 있다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제11권3호
• /
• pp.23-31
• /
• 2007

건설여건의 변화에 따라 교량구조물의 급속시공에 대한 요구가 늘어나고 있다. 이 논문에서는 하부구조에서 교각의 프리캐스트화를 위한 준정적 실험을 수행하였다. 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 교각 설계의 가장 주요한 항목이 내진성능의 확보에 있다. 7개의 프리캐스트 교각을 제작하였고 주요 실험변수는 긴장재의 양, 프리스트레스트의 크기, 이음부의 위치 및 수로 설정하였다. 실험결과 축방향으로 도입되는 프리스트레스에 의해 작은 횡변위하에서는 일부 손상이 발생하여도 변형의 복원력을 발휘하였지만 소성힌 지구간의 손상이 많은 경우에는 이러한 복원력이 효과를 발휘하지 못하는 것을 확인하였다. 실험을 통해 관찰된 손상의 형태로부터 판단할 때 조립식 교각의 이음부 설계는 기초부와 교각부 사이의 이음부에 대해서 실시되어야한다. 축방향 긴장재의 양은 RC 교각과 강재비를 일치시키는 것은 지나친 설계가 될 수 있고 주어진 하중조건에 대한 P-M 상관도를 만족시키는 수준에서 결정되어야 한다. 변위연성도 평가를 볼 때 프리캐스트 교각에서 횡철근비는 현재의 철근 콘크리트 교각과 동일한 수준에서 확보되어야 요구연성도를 만족할 수 있다. 에너지 소산능력은 강재비가 증가함에 따라 향상되었고 이음부의 수가 많은 경우가 다소 뛰어난 능력을 발휘하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제22권6호
• /
• pp.617-625
• /
• 2009

본 연구에서는 MgO를 첨가하여 자기팽창을 유도하는 화학적 프리스트레싱 기법(chemically prestressing method)으로 균열을 제어하는 방법을 다루고자 한다. 수화열에 의한 온도변형 및 수축과 같은 콘크리트의 필연적인 체적변화는 시공 중 균열을 발생시키고, 이는 장기적인 콘크리트의 내구성 및 사용성을 저하시키는 주요 요인으로 작용한다. 시공 중 발생하는 균열을 제어하기 위하여 본 연구는 MgO 콘크리트의 팽창 특성을 모델링하고 콘크리트의 단면 내 온도분포로부터 온도응력 및 자기팽창 응력을 평가하는 3차원 유한요소해석 프로그램을 개발하였다. 개발된 해석프로그램은 온도의존적 자기팽창량과 팽창응력을 검증하였고, 예제 해석을 통하여 MgO 팽창 여부에 따른 잔류응력(residual stress)의 변화 양상을 비교, 분석하였다. 저온에서 소성한 MgO를 혼입하여 제조한 장기팽창성 콘크리트는 온도의존적 특성을 보이고 수년에 걸쳐 발생하는 경향을 보이므로, 장기적으로 높은 온도가 유지되는 매스콘크리트 구조물의 온도균열을 제어하는데 가장 유용하게 적용될 수 있을 것으로 사료된다.