• 콘크리트학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.195-204
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• 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.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.1085-1088
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• 2008

철근공사에서 이음은 필연적으로 발생되며, 일반적으로 겹침이음을 통해 이음강도를 확보한다. 인장 이음길이는 인장 정착길이를 기준으로 산정되며, 정착길이는 실험적으로 도출된 부착강도 모델을 기반으로 결정된다. 인장이음은 휨을 받는 경우에 발생되므로 부재의 휨변형이 반드시 발생된다. 휨변형에의해 프라이(Prying) 거동이 발생되어, 철근이 피복콘크리트를 밀어내는 힘이 발생된다. 이러한 힘은 부착응력에 의해 발생되는 인장응력과 동일한 역할을 한다. 프라이 거동에 의해 발생된 인장응력과 부착응력에 의해 발생된 인장응력의 합이 콘크리트 인장강도에 도달하면 이음부가 파괴되므로, 프라이거동의 존재는 부착강도를 저하시키게 된다. 역학적 모델을 구성하여 휨부재의 인장이음에서 프라이거동이 이음강도에 미치는 영향을 분석하였다. 프라이 거동에 의한 인장응력은 보강근의 인장강도와 탄성계수에 비례하며, 휨부재의 휨강성에도 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한 이음되는 보강근의 간격에 반비례하여 인장응력이 유발된다. 따라서 슬래브와 같이 휨강성이 작은 부재에 촘촘하게 이음된 경우에는 현행 설계기준보다 긴 이음길이를 확보할 필요가 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.617-626
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• 2011

포스트텐션 경량 콘크리트(LWC) 보 시험체 7개가 상부 대칭 2점 집중 하중 하에서 실험되었다. 주요 변수는 부착 주철근 양 및 유효 프리스트레스 양이다. 경량 콘크리트의 설계강도 및 단위 용적 중량은 각각 30 MPa과 1,770 $kg/m^3$이다. 포스트텐션 보통 중량 콘크리트에서와 같이 균열 진전과 비부착 긴장재의 응력은 부착 철근 및 유효 프리스트레스 양에 의해 영향을 받았다. 부착 철근 및 유효 프리스트레스 양의 증가와 함께 보의 사용성과 휨 내력은 향상되는 반면 비부착 긴장재의 응력은 감소하였다. 포스트텐션 경량 콘크리트 보의 균열 제어를 위해서는 ACI 318-08에서 제시하는 최소 부착 철근이 요구되었다. 포스트텐션 경량 콘크리트 보의 휨 거동 및 비부착 긴장재의 응력 증가는 제시된 비선형 해석 모델에 의해 적절하게 예측될 수 있었다. 반면 ACI 318-08 기준은 포스트텐션 LWC 보의 휨 내력 및 비부착 긴장재의 응력 증가에 대해 지나치게 안전측에 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.585-596
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• 2012

이 연구는 교량이나 주차장 건물 등에 적용이 가능한 GFRP 보강 철근 폴리머 콘크리트 T형 보의 휨 특성에 관한 연구로서 GFRP 보강 수준에 따른 압축파괴(compression failure: CF), 인장파괴(tension failure: TF) 및 GFRP 보강재의 파괴(fiber sheet failure: FF) 등 파괴모드의 판단과 결정방법을 제시하고, 파괴모드별 설계휨강도 산정식을 제시하였다. GFRP 보강 철근콘크리트 보에서는 FF, TF, CF 등 3가지 파괴모드 중에서 철근항복 ${\rightarrow}$ GFRP 파단 ${\rightarrow}$ 압축측 콘크리트 파괴의 순으로 진행되는 FF 파괴모드가 가장 이상적이다. FF 파괴모드의 경우 압축측 폴리머 콘크리트가 극한변형률(${\varepsilon}_{cu}$)에 도달하기 전에 GFRP가 먼저 파단되므로 콘크리트의 극한상태를 기반으로 하는 기존의 등가직사각형 응력블럭의 개념을 적용할 수 없다. 따라서 이 연구에서는 폴리머 콘크리트의 특성에 부합되는 이상화된 폴리머 콘크리트의 압축응력-변형률 곡선을 제안하고, 폴리머 콘크리트의 변형률을 기반으로 하여 응력블럭 매개변수 ${\alpha}$, ${\beta}$를 도출하였다. 또한 T형 보의 형상비에 따른의 압축응력 분포 및 설계휨강도 특성을 규명하고 적정한 형상비를 2.5로 제시하였으며, GFRP 보강재의 두께 및 높이에 따른 설계휨강도 산정식을 제시하고 그 식의 적정성을 실험과 이론해석에 의해 입증하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.40-51
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• 2015

콘크리트 구조물에서는 인장응력에 대한 저항과 콘크리트내의 하중전달을 위한 철근이음이 고려되어야 한다. 현재 사용되고 있는 철근의 이음방법으로는 전통적으로 사용되는 겹침이음과 함께 채움금속이음을 갖는 슬리브이음과 전조 평행나사 이음과 같은 기계적 철근연결방법 등이 사용되고 있다. 본 연구는 기존에 사용되고 있는 기계적 철근 이음의 시공성과 구조적 성능을 개선하기 위하여 전조 변단면 철근이음을 제안하고 이를 적용한 철근의 구조성능과 파괴거동을 평가하기 위하여 철근연결 종류 및 체결 특성을 고려한 인장강도 실험과 휨하중 실험을 실시하였다. 이를 통하여 제안된 전조 변단면 이음을 적용한 철근의 인장강도 및 휨성능을 비교 평가하였다. 본 연구결과 전조변단면 이음을 적용한 철근이 이음이 없는 철근과 비교하여 동일한 구조성능을 가지는 것으로 나타나 철근콘크리트 구조물의 철근 이음을 위하여 사용할 수 있을 것이다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제6권2호
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• pp.53-60
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• 2006

고강도 재료(고강도 콘크리트, 고강도 철근)가 사용된 철근콘크리트 부재의 전단파괴모드는 보통강도 재료를 사용한 부재의 전단파괴모드와 상이한 결과를 나타낼 수 있다. 고강도 재료가 사용될 경우에 구조설계기준식에서 요구하는 전단보강철근이 먼저 항복한 후에 콘크리트가 압축파괴하는 것과는 다르게, 철근이 항복하기 이전에 콘크리트가 압축파괴할 수 있다. 이 논문에서는 고강도 재료가 사용된 철근콘크리트 부재의 최대철근비를 균형파괴시의 재료의 응력 및 변형률 상태를 이용하여 계산하였다. 제안식에서 최대철근비는 콘크리트의 압축강도와 전단보강철근의 상호관계에 의하여 변화하였다. 제안식은 97개의 철근콘크리트 부재에 대한 실험결과와 비교되었다. 실험결과 및 계산결과는 철근콘크리트 부재의 파괴모드가 전단보강철근의 양과 콘크리트의 압축강도와 밀접한 관계가 있음을 나타내었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.109-116
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• 2014

압축강도 160MPa과 길이 15.4 m를 가진 초고강도 섬유보강 콘크리트 분절박스 거더의 휨거동 실험을 수행하였다. 초고강도 섬유보강 콘크리트 분절 박스에 연성거동 특성을 보강하기 위한 강섬유와 종방향철근의 조합 효과를 두종류의 강섬유 혼입률로 제작된 초고강도 분절형 박스거더의 휨거동을 비교함으로써 평가하였다. 강섬유 혼입률이 1%이고 전단철근과 상부플랜지와 복부에 종방향철근으로 보강한 초고강도 콘크리트 박스거더 BF2의 거동은 탄성응력대에서 전단철근 없이 강섬유 혼입률 2%인 초고강도 섬유보강 콘크리트 박스거더와 유사한 연성거동을 보여준다. 그러나 비선형응력대에서는 BF1의 강성이 약간 더 크고 안정적인 연성거동 형태를 보여주고 있다. 초고강도 섬유보강 콘크리트 박스거더의 분절면은 휨파괴 시까지 균열이나 슬립이 발생하지 않았다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.71-78
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• 2012

이 논문에서는 기존 PHC말뚝의 전단성능을 향상시키기 위하여 전단철근과 내부충전 콘크리트로 보강한 ICP 말뚝을 제안하였다. 허용응력 설계법을 바탕으로 전단철근 및 내부충전 콘크리트를 설계하였으며, 이를 바탕으로 2종류의 시험체를 제작하여 KS규격에 따라 전단시험을 수행하였다. 전단시험 결과, KS규격에 의거한 시험방법으로는 전단파괴를 얻을 수 없었으나, 제안된 방법에 의한 전단보강효과는 충분히 검증할 수 있었다. ICP말뚝 시험체의 전단 저항력은 기존 PHC말뚝에 비하여 평균 2배 이상으로 증진되는 것으로 나타났다. 또한 축방향 철근을 추가 보강한 ICP말뚝 시험체의 전단 저항력은 기존 PHC말뚝에 비하여 평균 2.5배 이상 증진되었다. 한편 허용응력설계법에 따라 결정된 ICP 말뚝의 허용 전단력에 비하여 시험으로 측정된 전단강도는 약 2.9 이상의 안전율을 갖는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.299-305
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• 2008

본 연구는 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 부재의 전단거동 특성 및 파괴형상을 구명함에 그 목적이 있다. 이를 위하여 탄소섬유판의 형상, 섬유판 부착 간격 및 전단보강 철근량 등의 변수를 포함하는 실험 연구가 수행되었다. 본 실험 결과 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 부재의 전단 강성은 보강되지 않은 보에 비해 현저하게 개선되며 최대 전단강도 증진율은 100% 이상인 것으로 나타났다. 또한 탄소섬유판은 전단균열의 발생 및 진전을 억제하며, 적은 량의 탄소섬유판으로 보강했을 경우에도 전단강도의 증진 효과는 매우 좋은 것으로 나타났다. 본 연구에서는 탄소섬유판에 발생하는 변형률을 기본으로 하여 유효응력을 도출하였으며, 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 부재의 전단강도를 계산하였다. 이는 실험 결과와 잘 일치하는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.142-152
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• 2010

본 연구는 표준실험체인 전단보강근이 없는 철근콘크리트 보(SSS)와 전단보강근이 있는 철근콘크리트 보(BSS), 성능개선실험체로는 전단보강근이 없는 철근콘크리트 보에 고로슬래그미분말을 혼입한 고인성섬유 복합모르타르를 타설한 실험체(SHF시리즈, SHFSC시리즈)로 총 11개의 실험체를 축소 제작하여 실험을 수행하였다. 실험을 통하여 얻어진 결과를 비교 분석하여 하중-변위, 파괴형태, 최대내력, 전단응력 등을 규명함으로써 구조성능의 개선정도를 평가하였다. 고로슬래그미분말을 혼입한 고인성섬유 복합모르타르를 이용한 철근콘크리트 보 실험체(SHF시리즈, SHFSC시리즈)의 경우 전단보강근이 없는 표준실험체(SSS)보다 전단응력은 각각 26%, 28%, 연성능력은 각각 5.27, 5.75배 증가하는 결과를 나타내었다. 또한, 충분한 연성적인 거동과 안정적인 휨인장 파괴를 나타내었다.