• 콘크리트학회지
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• 제7권5호
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• pp.179-188
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• 1995

강섬유보강콘크리트는 콘크리트의 취성을 극복하고 콘크리트 내의 강섬유의 구속작용과 균열제어메카니즘, pull-out저항 등에 의하여 강도가 증진되며 이러한 작용에 의하여 전단하중하에서도 강도와 연성의 증대를 가져온다. 강섬유보강콘크리트의 2차적인 보강효과는 휨보다는 전단거동에 대하여 더 효율적인 것으로 보고되고 있다. 따라서 시멘트계 재료에 훅트강섬유를 혼입함으로써 전단하중 하에서 훅트강섬유보강 철근콘크리트보(RHSFCB)의 전단저항력이 증가되고 결과적으로 보의 구조적 거동과 전단강도가 향상된다. 본 연구에서는 RHSFCB의 전단거동에 영향을 미치는 주요 변수들에 대한 각 영향을 실험적으로 고찰하였으며, 본 연구에서 고찰한 주요변수는 섬유혼입율, 전단-스팬비, 스터럽의 간격등이다. 이론적 고찰은 문헌에 보고된 각 전단강도 예측식들에 본 실험에서 전단파괴한 9개 시험체와 문헌에 나타난 86개의 전단파괴시험체를 적용하여 각 예측식들의 전단강도를 비교하였으며, 그 결과치를 통계분석하여전단강도예측식의 정확성을 고찰하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권6호
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• pp.30-36
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• 2018

기존 콘크리트 구조물의 노후화 또는 지진과 같은 외부 하중에 의하여 구조물의 구조 성능이 저하되기 때문에, 기존 건물의 보수 및 보강 연구는 중요하다. 외부부착 탄소섬유 보강 공법과 같은 효율적인 보수 공법을 사용하면 경제적으로 콘크리트 구조물의 구조 성능을 높일 수 있다. 따라서 외부부착 탄소섬유를 사용한 콘크리트 부재의 실험 연구는 많이 진행되었다. 특히, 콘크리트 보를 사용한 전단 보강에 관한 연구는 탄소섬유의 양, 부착 각도, 스트립의 폭, 그리고 재료간의 상호작용에 관한 것이었다. 하지만 선행된 연구에 비하여 탄소섬유의 이 방향 레이아웃에 관한 다양한 변수 연구는 부족한 상황이다. 따라서 이 연구에서는 이 방향 레이아웃 외부부착 탄소섬유 공법을 사용하여 콘크리트 보의 전단보강 효과를 검증하였다. 이 방향 레이아웃의 보강 효과는 스터럽과의 전단 기여도, 실험체의 전단 거동과 보강 시점에 따른 최대 내력의 비교를 통하여 이루어졌다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.717-726
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• 2007

일반 강도의 철근을 고강도콘크리트 구조물에 사용하는 경우, 고강도콘크리트의 취성을 보완하고 그 성능을 십분 활용하기 위해서는 많은 양의 철근이 요구된다. 이는 곧 철근의 과밀 배근이나 자중의 증가와 같은 구조, 시공상의 문제를 야기할 수 있다. 따라서 고강도콘크리트 부재에 적합한 새로운 보강 재료 혹은 공법이 필요한 것이다. 이에 본 연구에서는 100 MPa의 고강도콘크리트를 사용하여 4개의 실물크기 보 시험체를 제작하고, 전단보강재를 달리하여 전단 거동에 대한 효과를 관찰하기 위해 실험을 수행하였다. 4개의 시험체는 각각 일반 철근, 고장력 철근, 헤디드 바, CFRP 바를 전단 스터럽으로 사용하였으며, 이 중 2개의 시험체에는 강섬유를 콘크리트에 혼입하여 그 효과를 관찰하였다. 고장력 철근의 사용은 전단철근에 의한 전단력과 부착력의 증가로 인해 전반적인 전단 성능의 향상을 가져왔다. 헤디드 바로 전단 보강된 부재의 경우에도 헤디드 바의 상당히 높은 정착강도로 인해서 우수한 전단 거동을 보였다. 하지만 본 실험에서 사용된 CFRP 바의 경우, 부착력이 매우 떨어져 전단보강재로서 적합하지 못한 것으로 나타났다. 강섬유 보강 콘크리트를 통해 부재의 연성 및 균열 제어 능력이 향상되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.381-388
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• 2010

이 논문에서는 내진상세가 적용되지 않은 RC골조의 지진 거동 특성을 파악하였다. 해석 대상 건물은 내진 규준의 적용을 받지 않고 중력하중만을 고려하여 설계되었다. 원형철근이 주철근으로 사용되었으며, 부재는 낮은 수준의 전단력을 견딜 수 있는 최소한의 스터럽이 사용되어 코어 부분의 구속효과는 거의 없다. 평면비정형성을 가진 건물의 경우, 푸쉬오버 해석을 통해서는 비틀림으로 인한 평면상에서 연단부의 손상집중을 파악할 수 없으므로 비선형 동적해석을 사용하는 것이 바람직하다. 섬유요소를 이용한 비선형 동적해석은 양방향 지진하중과 비틀림 거동의 영향을 받는 RC골조의 거동을 성공적으로 예측할 수 있었다. 하지만, 보다 진보된 응답 예측을 위해서는 부착 미끄러짐과 같은 보-기둥 접합부의 국부거동을 정밀하게 나타내는 모델링 요소의 개발이 필요하다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.611-620
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• 2006

보의 전단 메커니즘을 구성하는 보 작용과 아치 작용은 전단경간비(a/d)에 따라 그 존재 비율이 바뀔 뿐, 항상 공존한다. 그러나 대부분의 제안식들은 이를 함께 고려하지 않으며, 단순히 a/d=2.5를 기준으로 식의 형태를 나누어 제시하는 것에 그치고 있다. 또한 현 설계 기준은 과거의 일반 강도 콘크리트를 기준으로 설립되었기 때문에, 현재 사용 추세가 점차 증가하고 있는 고강도 콘크리트에 적용하기에는 다소 한계점이 있다. 이러한 문제점을 보완하고자, 본 연구에서는 a/d의 범위에 구애받지 않으며 고강도의 콘크리트에서도 사용이 가능한 전단 강도 예측식을 제안하였다. 보 작용과 아치 작용을 동시에 고려하기 위해 Jenq과 Shah 모델을 바탕으로 축방향에 따른 철근의 응력 변화를 산정하여, 단면의 모멘트로부터 전단 강도를 산출하였다. 보다 정확한 예측식의 제안을 위하여 장부 작용과 전단 마찰과 같은 2차적인 작용들 역시 제안식에 포함시켰으며, 크기 효과도 반영하였다. 식의 상수를 결정하고 식의 형태를 간략화하기 위해 다량의 실험 자료를 이용하여 회귀분석을 실시하였다. 제안식을 콘크리트의 압축강도($f'_c$), 전단경간비(a/d), 철근비($\rho$), 보의 유효 깊이(d), 철근의 항복강도($f_y$)의 변수를 기준으로 기존의 식들과 비교 검증한 결과, 제안식이 보다 정확하고 합리적인 예측을 하는 것으로 판명되었다. 또한 제안식의 변수별 거동 양상 역시 실험값과 비교적 일치하는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.820-828
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• 2003

최근의 연구를 통해서, ACI 전단 규준은 크기가 크고 인장철근비가 낮은 보에서 비보수적 예측을 보이는 반면 깊은 보에 대해서는 보수적 예측을 보임을 알 수 있다. 이러한 ACI 전단 규준이 가지고 있는 문제점을 수정하기 위해, 본 연구에서는 스터럽이 없는 고강도 철근 콘크리트 보의 전단강도 계산시 크기효과와 아치작용을 고려한 극한 전단강도 예측식을 제안하였다. ACI 전단 규준의 수정을 위해 포함될 항은 과학적 이론 및 분석에 근거한 $f_{sr}$ (dr), $f_{si}$ (${\rho}$)와 $f_{aa}$ (a/d)항이며, 선형 및 비선형 회귀분석을 통해 도출되었다. 기존의 실험 데이터 약 300여 개를 이용하여 각각의 변수에 대한 제안식의 검증 및 제안식과 ACI 318-99 code, CEB-FIP model code, Kim &Park 식 및 Zsutty 식과의 비교를 수행하였다. 제안식은 간단한 형태를 지니고 있지만, 경제적이면서도 합리적인 안전율을 확보할 수 있는 전단강도를 예측한다. 따라서 제안식은 실무에서 콘크리트 구조물의 전단설계에 적용 가능할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권2호
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• pp.217-224
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• 2013

ACI 318-08에 신설된 확대머리 철근의 정착길이 설계식은 콘크리트 강도, 철근 항복강도, 철근 지름만을 변수로 횡보강철근의 영향을 고려하지 않고 있다. 또한 제한적인 데이터에 근거한 설계식으로 순간격과 재료강도에 엄격한 제한을 두고 있다. 이 연구에서는 철근 항복강도 600 MPa의 고강도 철근을 사용하여, $2d_b$의 좁은 순간격을 갖고 횡보강철근을 배근한 겹침 이음 실험을 실시하였다. 실험 결과 횡보강철근을 배근하지 않은 실험체의 경우, 프라잉 거동으로 인해 하부 피복콘크리트가 일찍 탈락되었다. 전체 정착강도 중 확대머리 지압의 기여도는 평균 15%로 지압이 제대로 발현되기 전에 파괴되었다. 이음길이 전체에 스터럽을 배근한 횡보강 실험체는 프라잉 거동이 억제되고 횡보강에 의한 부착강도 증진으로 무보강에 비해 지압과 부착이 모두 증가하였다. 이음 단부에만 횡보강철근을 배근한 단부보강 실험체의 경우, 프라잉 거동은 억제되었지만 이음구간의 부착이 크게 증가되지 않아 지압이 충분히 발현되기 전에 부착에 의해 파괴되었다. 실험결과를 회귀 분석하여 확대머리 철근의 정착강도 평가식을 제안하였다. 평가식은 부착과 지압의 영향을 분리하여 구성하였으며, 콘크리트강도, 횡방향 철근 지수, 정착길이를 설계 변수로 포함하였다. 실험 결과와 비교한 결과 평균 1.0, 변동계수 6%로 변수에 따른 편향 없이 정착강도를 예측하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.247-255
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• 2022

본 논문에서는 겹침이음되는 고강도 확대머리철근의 유효춤이 동일한 경우와 상이한 경우의 겹침이음상세를 가지는 보에 대하여 휨실험을 실시하였다. 이를 통하여 고강도 확대머리철근의 겹침이음성능을 평가하였고, KDS-2021 설계식의 적용성을 평가하였다. 실험 변수는 철근의 설계기준항복강도, 겹침이음길이, 스터럽 간격, 서로 겹침되는 철근간의 중심간격 등이다. LS 계열 실험체에 대한 ACI 318-19식이 KDS-2021식과 비교하여 약 23.8~32.7% 더 큰 정착길이를 나타내었으며, VLS 계열 실험체에서는 약 13.7~35.5% 더 큰 정착길이로 평가하고 있다. 유효춤이 동일한 확대머리 철근의 겹침이음실험에서 KDS-2021식의 1.3배 이상, ACI318-19식의 1배 이상의 겹침이음길이를 가지는 실험체는 모두 연성적인 거동 후 휨파괴되어 충분한 겹침이음성능을 확보하였다. 유효춤이 상이한 철근간에 겹침이음되는 상세를 가지는 실험체는 KDS-2021식으로 겹침이음길이를 산정할 경우, 유효춤이 적은 측의 철근강도를 증가시킴으로써 유효춤이 큰 단면의 보유휨강도와 유사하도록 휨응력을 전달시킬 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권6호
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• pp.94-101
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• 2023

본 연구에서는 철근콘크리트(RC) 및 강섬유보강콘크리트(SFRC) 외부 보-기둥 접합부에서 SD700인 확대머리철근의 정착성능을 실험적으로 평가하였다. 실험체는 총 10개로 제작되었으며 강섬유 보강 유무, 정착길이, 보의 유효춤, 스터럽 배근상세 등을 변수로 계획하였다. 실험결과, 실험체는 실험변수에 따라 측면파열파괴, 콘크리트 브레이크아웃파괴, 전단파괴 등이 나타났다. 정착길이를 변수로 한 RC 계열실험체에서 정착길이가 25~80% 증가함에 따라 정착강도는 26.5~42.2% 증가하여 정착길이에 비례하지 않음을 확인하였다. 보의 유효춤이 2배인 JD 계열 실험체는 콘크리트 브레이크아웃파괴가 나타나 기준 실험체에 비하여 31.5~62% 최대내력이 감소하였다. 확대머리철근 주위의 전단보강근 간격이 기준실험체에 비하여 1/2배인 S 계열 실험체는 8.4~ 9.7% 최대내력이 증가하였다. SFRC 실험체 콘크리트 압축강도가 RC 실험체 콘크리트 압축강도에 비하여 29.3% 작게 평가되었지만, 정착강도는 7.3~12.2% 더 크게 증가하였다. 이에 강섬유 보강에 따른 확대머리 철근의 정착성능이 크게 향상됨을 확인하였다. KDS 기준의 정착길이 92%, 110%로 배근된 실험체의 실험 최대내력이 이론내력에 비하여 92%, 99%인 결과를 고려하면 안전율을 더욱 크게 고려할 필요가 있는 것으로 판단된다. 또한 정착길이 대비 보의 유효춤을 고려한 설계식 제시가 요구된다.