• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.47-53
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• 2022

콘크리트구조물의 한계상태설계법이 적용되면서 구조물의 극한상태까지 고려하는 설계가 이루어지고 있다. 실제 철근콘크리트 부재가 인장력을 부담할 때 부재가 항복한 후에도 극한상태까지 콘크리트가 인장력을 부담한다. 따라서 한계상태 거동에 대한 정확한 평가를 위해서는 휨 부재의 항복 후 인장강화효과에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 복철근 직사각형 단면을 가지는 RC 단순보에 대하여 4점 휨 실험을 수행하였고, 영상분석기법을 이용하여 부재의 거동을 상세하게 분석하였다. 분석 결과를 이용하여 휨 인장강화효과 계수를 도입한 항복 후 인장강화효과 추정식을 제안하였고, 이를 기존 연구들의 실험 결과를 통해 적용성을 검증하였다. 부재의 연성거동을 대표하는 극한 변형률과 항복 변형률 차이가 실험 결과와 유사하게 나타나 제안식의 예측이 비교적 정확한 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.371-378
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• 2001

콘크리트의 파괴 특성을 평가하기 위한 매개변수, 모델, 그리고 시험방법 등이 현재 많이 제안되고 있으며, 이러한 발전으로 최근에는 콘크리트의 비선형 파괴와 준취성 파괴를 해석 가능하게 하고 있다. 이 논문에서는 파괴 매개변수에 대하여 간략히 소개하고 3점 휨시험을 시행하여 콘크리트의 파괴인성을 나타내는 J-적분값 ($J_{Ic}$ )과 다른 매개변수($K_{Ic}$ , $G_{F}$ )를 비교하였다. 콘크리트 보 시험체의 두께(width)와 노치 길이에 따라 파괴인성값이 어떻게 변화하는지를 실험적으로 고찰하였고 콘크리트 파괴 인성을 측정하기 위해서 응력-변위 곡선을 사용하였다. $G_{F}$ 와$ J_{Ic}$ 의 값은 노치 길이가 클수록 감소하는 경향을 보이며 $G_{F}$ 가 $J_{Ic}$ 보다 덜 민감한 반응을 보이는 것으로 나타났다. 따라서, 콘크리트 파괴 인성 매개변수로써 전자가 후자보다 더 유용한 것으로 나타났다. $G_{v}$ 와 $J_{Ic}$ 의 값은 콘크리트 시험체 두께가 75mm에서 150mm로 커질 때 증가한다. 따라서, 시험체 두께의 영향이 콘크리트 파괴 인성을 결정할 때 고려되어져야 한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제28권1호
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• pp.90-97
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• 2024

이 연구에서는 3D 프린팅용 HDCC를 활용하여 패류 껍질의 적층형 결합구조를 모사한 1방향 슬래브의 휨 성능을 평가하였다. 휨 성능 평가를 위하여 일반 콘크리트(RC) 및 HDCC로 일체 제작된 슬래브(HDCC)와 HDCC로 제작된 슬래브 내부에 PE-mesh를 삽입하여 층상형 구조를 모방한 슬래브(HDCC-M)를 제작하여 4점 재하 휨 실험을 수행하였다. 실험결과 HDCC-M 슬래브 실험체의 내력은 RC 및 HDCC 슬래브 실험체 대비 각각 1.7배 및 1.2배 높은 결과를 나타내었다. 또한, 항복 변위와 최대처짐량의 비율로 변위 연성비를 평가한 결과, HDCC 슬래브 실험체가 가장 우수한 값을 나타내었다. 이는 삽입된 PE-mesh로 인해 층을 분리하여 연성을 증가시키는 동시 mesh 체눈을 관통하는 각주형 HDCC가 로 내력손실을 방지하였기 때문이라고 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.694-701
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• 2018

FRP-보강근 콘크리트 부재들은 FRP-보강근이 철근에 비해 낮은 탄성계수와 부착강도를 갖고 있어 철근콘크리트 부재에 비해 과도한 균열폭의 가능성이 클 수 있다. 따라서 외국의 기준들에서는 FRP-보강근 콘크리트 부재의 균열제어를 위하여 허용균열폭의 제한규정을 두고 있는데, ACI 440.1R-15 설계지침에서는 최대 보강근 간격으로 제어하는 간접적인 방법으로 제안하고 있다. 그러나 제안식은 아직까지 장기하중이 균열폭에 미치는 시간종속적인 효과를 반영하지 못하고 있다. 이에 본 연구에서는 장방형단면뿐만 아니라 T형단면의 FRP-보강근 콘크리트 보를 대상으로 장기실험을 통하여 얻어진 실험결과를 바탕으로 단면형태별 균열폭 특성을 구분하여 파악하므로 써 장기균열폭 예측모델을 제안하는데 필요한 기초자료를 제공하고자 하였다. 따라서 단면형태별로 각각 한 개씩 의 철근콘크리트 비교시험체를 포함한 4개의 장방형보와 4개의 T형 보로 구성된 총 8개의 시험체를 제작하여 시공하중의 영향을 고려한 1년간 4점 가력 장기휨실험을 수행하였다. 결과로서 시간종속적인 영향을 받는 순수장기균열폭은 철근 시험체에 비해 보강근의 탄성계수가 낮은 GFRP나 AFRP-보강근 시험체에서는 2.6~3.0배 증가하였으나 CFRP-보강근 시험체에서는 1.1~1.4배 증가에 그쳤다. 또한 즉시균열폭을 포함한 총장기균열폭은 장방형단면과 T형단면 시험체에서 평균적으로 각각 즉시균열폭의 약 2.4와 3.1배 증가를 보여주어 보수적으로 각각 2.5와 3.5의 시간종속계수를 구분하여 제안하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.453-456
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• 2008

섬유보강재는 부식에 대한 저항성이 높고, 고강도이며, 또한 강도에 대한 중량비(섬유보강재의 중량은 보강철근의 약 1/4정도)가 매우 낮아서 구조물 및 내하력이 저하된 콘크리트구조물의 보강에 따른 추가적인 중량의 증가 없이 보강을 할 수 있는 장점을 가지고 있다. 그러나 섬유보강재는 하중을 가하면, 최대 응력점까지 응력이 선형적으로 증가하다가 파괴되는 취성적 성질을 가지고 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 여러 섬유를 혼합하여 하이브리드화된 섬유보강재를 개발하였다. 개발된 하이브리드 섬유보강재는 유리섬유와 탄소섬유를 혼합하여 바 형태로 제작했으며, 유리섬유에 대한 탄소섬유의 체적비는 약 9 : 1로 구성이 된다. 하이브리드 섬유보강재를 타격식 앵커를 사용하여 시험체를 보수한 다음 인발 및 휨 시험을 실시하여 정착앵커의 수에 대한 시험체의 거동을 분석하였다. 본 연구에서는 타격식 앵커를 이용한 하이브리드 섬유보강재로 보강된 구조물의 보강특성을 알아보는데 목적이 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.46-53
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• 2023

이 논문에서는 고인성 시멘트 복합체 SHCC와 함께 일반 철근, 초고강도 철근, FRP 보강근으로 보강된 3종류의 철근콘크리트 보(SHCC-RB, SHCC-SB, SHCC-FRP)의 휨 성능을 평가하기 위하여 보 실험체를 제작하고, 4점 재하 휨 실험을 수행하였다. 실험 결과, SHCC로 보강된 모든 실험체가 다수의 미세 균열이 발생하면서 휨 균열 폭이 100 ㎛ 이하로 제어되는 특성을 나타내었다. 이는 1축 인장 하에서 인장변형경화 특성을 보이며, 다중 미세균열 특성을 보이는 SHCC의 재료적 성질에 기인하는 것으로 판단된다. 실험체 SHCC-FRP는 실험체 SHCC-RB에 비하여 초기균열하중과 항복 휨모멘트강도가 낮은 반면, SHCC-FRP의 최대 휨모멘트강도는 SHCC-RC에 비하여 우수하게 나타났는데, 이는 FRP 보강근의 인장강도가 일반 철근에 비하여 더 높기 때문이다. 보 실험체 SHCC-SB의 초기균열 하중은 SHCC-RB와 유사하였으나, 항복 휨모멘트강도 및 최대 휨모멘트강도 측면에서는 SHCC-SB가 가장 우수한 것으로 평가되었다. SHCC와 초고강도 철근을 RC보의 보강에 활용하면 작은 단면적의 추가 배근으로도 효과적인 보강이 가능할 수 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.94-101
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• 2004

본 연구에서는 인장측 단면이 손상된 철근 콘크리트 보를 변형 에폭시계 모르타르를 사용하여 보수한 후의 휭 거동 특성의 변화 및 파괴형태, 내력 보강 효과 등에 대해 실험적 연구를 수행함으로써 보수 방법에 대한 기초 자료를 확보하고자 하였다. 이를 위해 실험의 주 변수로 손상깊이 2종류, 보수길이 3종류에 대하여 각각 실험변수에 적합한 시험체를 제작하였으며, 기본 시험체를 포함하여 총 7개의 시험체를 제작?실험하였다. 실험 방법은 4점 가력 방법으로 파괴시까지 가력하였으며, 실험결과로 극한하중, 하중-처짐 관계 및 파괴모드에서의 변수의 영향에 따른 시험체의 휨거동에 대해 분석하였다. 또한, 실험연구의 결과를 바탕으로 비선형 해석을 통하여 보수재료의 인장 강도에 따른 보수 후 부재의 구조 거동에 대한 연구를 수행하였다. 연구 결과, 보수 길이와 깊이가 증가하면 보수재료의 인장강도가 부재의 구조 거동에 미치는 영향이 크므로 보수설계 단계에서 보수 면적을 결정할 때 이를 고려해야 하는 것으로 나타났다. 또한, 해석결과로부터 부재의 취성적인 파괴를 방지하기 위해서는 보수재료의 인장강도가 콘크리트의 4배 이하인 재료를 사용하는 것이 적절한 것으로 판명되었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권2호
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• pp.143-151
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• 2021

이 논문에서는 철근 부식을 촉진시킨 휨 부재의 4점 재하 재하실험을 통하여 철근 지름 및 부식률의 변화에 따른 처짐과 곡률 및 균열모멘트의 변화를 측정하는 실험을 수행하였다. 부식률은 중량비로 0%, 2%, 5% 및 10%로 변화하였으며, 철근의 지름은 각각 10mm, 13mm 및 19mm로 하였다. 실험 결과에 따르면 처짐에 대한 철근 지름의 영향은 크지 않았으며, 철근의 부식률이 2%를 초과하는 경우 부식되지 않은 철근을 가진 부재에 비하여 처짐이 증가하고 균열모멘트가 감소하는 경향을 확인하였다. 이는 부식된 철근에 대한 직접인발 시험과 동일한 경향을 보이는 것이며, 철근의 부식률이 크지 않은 경우 휨거동에 대한 부식의 영향이 크지 않음을 의미한다. 또한, 철근이 부식된 철근콘크리트 부재의 처짐량을 산정하기 위하여 부식률에 따른 균열모멘트의 변화를 반영하는 처짐 보정계수를 도출하고 실험결과를 통하여 그 적용성을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권5호통권48호
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• pp.617-628
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• 2000

이 연구에서는 하중비전달형 필렛용접부를 대상으로 순수휨상태에서 TIG 처리에 따른 피로강도 향상정도 및 피로특성을 정량적으로 평가하기 위해서 4점 휨실험을 실시하였다. 피로실험결과 용접후처리를 실시하지 않은 시험체는 국내 외에서 규정하는 피로강도등급을 만족하고 있고 TIG 처리한 시험체는 용접후처리를 실시하지 않은 시험체보다 $2{\times}106$회 피로강도가 상회하는 것을 알 수 있었다. 또한 비치마크실험결과 피로균열은 용접지단부의 비드접선각도 및 곡률반경이 최소로 되는 점에서 다발적으로 발생하며, 반타원형 균열로 성장, 합체되어 파단에 이르는 것을 확인할 수 있었다. 한편 유한요소해석결과 용접지단부의 응력집중계수는 용접지단부의 비드접선각도 및 곡률반경과 밀접한 관계가 있으며, 이 중에서 곡률반경이 용접지단부의 응력집중계수에 보다 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 한편 파괴역학적 해석결과 a/t가 0.4 이하인 경우에 기하학적형상보정계수가 균열보정계수에 가장 지배적인 영향을 미치는 인자임을 알 수 있었다. 또한 유한요소해석결과로부터 산정한 응력확대계수범위와 피로균열성장속도의 관계식으로부터 피로수명을 비교적 정확하게 산정할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.665-673
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• 2008

최근 장대 건설 구조물에 사용이 증가되고 있는 합성형 구조물에서 나타나고 있는 예기치 못한 일부 균열 현상의 구조적 원인을 분석하기 위하여, 강재복부의 수직보강재, stud 및 dowel bar의 유무, 전단철근의 간격과 콘크리트 강도 등을 실험변수로 하여 4점 재하 휨시험을 통해 강재와 철근콘크리트간의 구조적 합성거동 효과를 분석 하였다. 실험결과, 수직보강재는 강재의 국부좌굴 방지와 파괴시 강재와 콘크리트의 부착파괴를 방지하여 구조적 합성거동에 따른 단면내력(파괴하중)의 증진에 효과적인 것으로 나타났으나, 추가적으로 설치한 stud 및 dowel bar, 콘크리트의 강도와 전단철근량 등은 합성보의 휨거동에 큰 영향을 주지 않는 것으로 나타났다.