• 콘크리트학회논문집
• /
• 제22권6호
• /
• pp.825-832
• /
• 2010

철근콘크리트 구조물은 위험 단면이 휨강도에 도달하더라도 이 단면에서 소성힌지가 형성되어 휨모멘트가 재분배되어 곧바로 파괴에 도달하지 않는다. 이러한 소성힌지 영역에서 발생하는 비탄성 변형에 의해 소성 회전이 발생한다. 소성힌지길이는 주로 재료 특성에 영향을 받는다. 이 연구에서는 유로코드2에서 제시하고 있는 재료 모델로부터 산정된 휨곡률 분포로부터 소성힌지길이와 소성회전각을 일관되게 산정하였다. 재료 모델의 한계값 즉, 콘크리트 극한변형률, 철근 극한변형률 및 철근의 경화비(k)가 소성회전능력에 미치는 영향을 분석하였다. 해석 결과 콘크리트 극한변형률 및 철근 극한변형률이 증가함에 따라 소성회전능력이 증가하였고 특히, 철근의 경화비(k)가 증가함에 따라 소성 회전각은 크게 증가되는 것으로 나타났다. 따라서 각 재료 모델의 한계값 결정에 세심한 주의가 필요할 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
• /
• pp.665-668
• /
• 2011

철근콘크리트 구조물은 타설 후 시간이 경과함에 따라 물리적인 요인과 화학적인 요인으로 인하여 열화가 발생한다. 열화를 고려한 구조해석에서 모든 열화 관련 변수를 고려하는 것은 비효율적이다. 따라서 구조물의 거동과 밀접한 관련이 있는 중요열화변수를 정의하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 철근콘크리트 전단벽의 경년열화 해석시 중요변수를 고려하기 위하여 민감도해석을 수행하였다. 해석결과에 의하면 재료의 경화와 관련한 변수들이 열화와 관련한 변수들보다 지진응답이 민감하게 나타났다. 해석모델의 낮은 철근비로 인하여 콘크리트의 탈락에 의한 지진응답의 변화보다 철근의 단면손실에 의한 지진응답의 변화가 크게 나타났다. 만약 원전과 같이 철근비가 높은 전단벽에서는 철근의 단면손실도 지진응답에 대한 중요변수가 될 수 있을 것으로 사료된다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제24권2호
• /
• pp.195-204
• /
• 2012

신구 콘크리트 접합부에서는 굽힌 후 편 철근을 이용한 이음이 발생한다. 철근의 굽힘과 펴는 과정에는 필연적으로 소성 변형이 발생하며, 이 과정에서 가공 경화, 바우싱거 효과, 시효 경화 현상이 발생된다. 이 연구에서는 강종, 지름, 굽힘 내면 반지름, 굽힌 후 펴기까지의 존치기간을 변수로 굽힌 후 편 철근의 인장에 대한 기계적 성질을 조사하였다. 연구 결과, 굽힌 후 편 철근은 비례한계점이 낮아지는 비선형성이 직선 철근에 비해 일찍 발생되었으며, 항복마루 없이 바로 변형경화가 발생하였다. 이것은 굽힘 가공에서 압축을 받은 부분의 바우싱거 효과에 의해 항복점이 낮아졌고, 굽힘 가공에서 인장을 받은 부분의 가공 경화에 의해 항복마루가 없어졌기 때문이다. 높은 강종일수록 항복강도의 저하가 크게 발생되었으며, SD400 철근의 항복강도는 설계기준강도보다 낮았다. 철근은 표면부의 강도가 내부보다 높기 때문에, 높은 강종일수록 굽힌 후 펴면 바우싱거 효과가 크게 발생된다. 굽힌 후 펴기까지의 존치기간이 길면 시효 경화에 의해 항복강도의 상승과 연성의 저하가 발생되었다. Ramberg-Osgood 모델을 기본 형태로 실험 자료를 회귀분석하여 항복강도와 존치기간을 고려한 굽힌 후 편 철근의 응력-변형률 관계를 구성하였다. 이 모델은 굽힌 후 편 철근이 사용된 접합부의 강성 평가에 활용될 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제18권1호
• /
• pp.101-110
• /
• 2014

팽창재는 콘크리트의 건조/자기수축으로 인한 균열에 매우 효과적인 혼화재료이며 콘크리트 내부 철근에 화학적 프리스트레스를 인가할 수 있다. 본 논문에서는 CSA 팽창재에 의해 화학적 프리스트레스가 도입된 모르타르의 인장경화성능을 평가하였다. 철근으로 내부구속이 이루어진 철근 모르타르 시편에 대하여 일축인장시험을 수행하였으며, 균열거동 특성과 인장경화 특성을 분석하였다. CSA 모르타르에서는 압축강도 및 탄성계수는 약간 감소하였으나, 화학적 압축응력이 철근에 도입되었으며, 일반 모르타르 부재에 비해 167.5% 초기균열하중이 증가하였다. 높은 인장경화특성을 평가하였으며, 기존의 인장연화모델과 실험값을 비교하여 기존 제안식의 보완점을 제시하였다.

• 콘크리트학회지
• /
• 제8권2호
• /
• pp.119-127
• /
• 1996

본 연구는 철근콘크리트 부재의 3차원 재료적 비선형해석을 하기 위한 것이다. 콘크리트는 3축 비선형 응력-변형률 거동, 균열, 파쇄 및 변형률완화를 포함하는 3차원 16절점 고체요소를 사용하고, 철근은 변형률경화를 갖는 3차원 3절점 트러스요소를 사용한다. 균열 후 골재의 맞물림을 고려하는 유효전단계수를 평가하기 위해서 균열의 진행여부에 따른 전단유지계수를 도입하였으며, 수치해를 얻기 위해 수정뉴턴방법을 사용하였다. 가우스점에서의 해석결과는 그래픽으로 확인된다. 수치예제로서 Krahl의 철근콘크리트 보와 Hedgren의 철근콘크리트 쉘을 채택하여 해석결과와 비교하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제22권6호
• /
• pp.130-137
• /
• 2018

콘크리트의 구성모델은 많은 연구를 통해 부재의 비선형 거동을 합리적으로 예측할 수 있도록 여러 모델이 개발되어 왔고 철근의 구성모델은 철근과 콘크리트의 부착 효과에 따른 인장 강화 현상을 반영한 모델이 연구되고 있지만 완전탄소성이나 이선형 변형도 경화 모델이 일반적으로 사용되고 있다. 코어 벽체로 활용하기 위해 개발하고 있는 복합 PC 패널의 반복가력 실험을 통해 길이 방향 철근의 좌굴에 의해 비선형 거동이 발생하였음을 확인하였다. 이 연구에서는 이와 같은 비선형 거동을 해석적으로 모사하기 위해 철근의 매입과 좌굴의 영향을 고려할 수 있는 구성모델들을 조사하였고 이 구성모델들을 재구성하여 새로운 모델을 제시하였다. 또한 제시한 모델의 타당성을 검증하기 위해 해석결과를 콘크리트 벽체와 복합 PC 패널 실험결과와 비교하였다. 철근의 매입 효과만 고려된 모델을 사용한 해석결과는 항복 이후 하중의 감소 없이 변형이 증가하는 거동을 예측하고 있지만, 제안 모델은 항복 이후 하중의 감소를 표현할 수 있어 콘크리트 패널의 거동을 예상하는 재료 모델로 활용할 수 있을 것으로 확인되었다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제24권2호
• /
• pp.111-120
• /
• 2012

이 연구는 섬유 보강 시멘트 복합체(SHCC) 내에 매립된 철근의 겹침이음 성능을 평가하고자 하였으며, 이에 따라 단조 및 반복 재하시의 겹침이음된 철근의 인장 실험을 실시하였다. 총 10개의 SHCC 및 콘크리트 배합이 계획되었으며, 실험체의 변수는 보강섬유 종류(폴리에틸렌 및 강섬유), 팽창재 대체율(0% 및 10%) 및 실험체의 설계강도(30 MPa 및 100 MPa)로 계획하였다. SHCC 및 콘크리트 배합에 매립된 철근의 겹침이음 길이는 각각 콘크리트 구조설계 기준에 의거하여 산정된 겹침이음 길이의 60% 및 100%를 적용하였다. 실험 결과 SHCC에 철근이 매립될 경우 철근의 겹침이 음 성능을 향상시키는 것으로 나타났으며, SHCC 배합에서 보강 섬유 종류(PE-SHCC 및 PESF-SHCC)에 관계없이 겹침 이음된 철근의 인장강도 및 부착강도 증진에 기여하는 것으로 나타났다. 또한 SHCC에 팽창재를 대체할 경우 SHCC에 매립된 철근 겹침이음부의 거동 특성을 개선하는 특징을 보였다. 한편 균열 특성에서는 배합조건 및 재료특성에 따라 PE-SHCC가 PESF-SHCC에 비해 보다 많은 미세균열 특성을 나타내었다. 전언한 바와 같이 이 연구는 SHCC의 변형경화 특성에 따라 매립된 철근과의 상호작용을 증진시킴에 따라, SHCC에 매립된 철근 겹침이음 길이를 감소할 경우에도 양호한 거동 특성을 보이는 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제27권1호
• /
• pp.37-44
• /
• 2015

본 연구는 변형경화형 시멘트 복합체(strain hardening cement composite, SHCC)가 고강도 철근이 배근된 보의 휨 거동에 미치는 영향을 알아보기 위하여 실시되었다. 또한, 본 연구에서는 SHCC가 철근콘크리트 휨 부재의 균열완화성능 및 연성에 미치는 영향을 분석하였으며, 실험결과를 토대로 하여 이론적인 휨 강도 예측 방법을 제안하였다. 실험을 위하여 시멘트 복합체의 종류 및 강도, 철근의 항복강도를 변수로하여 총 6개의 실험체를 제작하였다. 가력을 위해 단순 보 실험체를 500 kN용량의 유압 엑추에이터를 사용하여 변위제어 방식으로 4점 가력 하였다. 실험결과 SHCC를 사용한 경우 일반 고강도 철근콘크리트 보에 비하여 균열완화성능 및 연성이 증가하는 양상을 나타내었다. 특히 고강도 철근을 배근한 경우 휨 내력에 큰 차이를 나타내었으며, 이는 SHCC 대체가 800 MPa급 이상의 고강도 철근을 휨 철근으로 적용할 수 있는 가능성을 보여주는 것으로 판단된다. 예측된 휨 거동 산정 기법을 제한된 실험의 휨 내력을 잘 예측하는 것으로 나타났으며, 향후 SHCC의 인장강도 모델분석을 통해 보다 명확한 제안을 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회지
• /
• 제10권6호
• /
• pp.291-301
• /
• 1998

본 논문은 공용년수가 오래되어 노후화된 철근콘크리트 교량의 파괴가지의 거동에 예측하기 위한 비선형 파괴해석 모델링 기법이 개발에 관한 연구이다. 본 논문에서는 비선형파괴해석을 위해철근부식으로 인하여 철근주변 콘크리트의 열화를 고려한 인장경화모델을 제안하였으며 교량의 노후화된 지점조건을 고려할 수 있는 지점 모델링 기법을 제안하였다. 제안된 모델을 사용하여 반복하중을 받는 노후화된 철근콘크리트 T형 교량이 파괴될 때까지의 2차원 및 3차원 파괴해석을 수행하였으며 파괴시험으로부터 분석된 교량의 파괴거동과 비교하였다. 해석결과와 실험결과의 비교로부터 본 논문의 모델링기법이 노후화된 교량의 파괴해석에 유용하게 사용될 수 있으며 노후화된 지점조건의 모델링이 교량의 강도평가에 매우 큰 영향을 주는 것을 규명하였다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제39권5호
• /
• pp.543-547
• /
• 2015

고강도 철근을 생산하기 위해서는 템프코어(Tempcore)라고 불리는 냉각 공정이 적용되고 있는데, 템프코어를 이용하면 합금원소를 첨가하지 않고 Mild steel 로부터 강도 및 용접성이 우수한 철근을 생산 할 수 있다. 하지만 현장 설비를 이용하여 다양한 냉각 조건과 화학성분 변경의 영향을 평가하기에는 한계가 있다. 따라서, 본 연구에서는 템프코어 공정을 모사하기 위한 장치를 개발하였으며, 이를 이용하여 경화된 표층부, 중간영역, 연한 내부 조직으로 이루어진 템프코어 조직을 구현하였다. 실험장치는 현장 설비와 동일한 Cooler 1 기가 장착되었고, 12~13 bar 의 압력과 최대 $50m^3/h$의 유량을 공급하는 펌프라인으로 구성되어 있다. 항복강도를 기준으로 400 MPa 이상을 요구하는 강종인 SD400 모사 결과 경화층 면적비 및 냉각 깊이 별 경도가 제품과 잘 일치함을 알 수 있었다.