• 콘크리트학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.903-910
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• 2005

최근 철근콘크리트 구조물의 보강 방법으로 고인장강도를 갖는 섬유복합체를 부재의 외부에 부착시켜 휨 내력을 증진시키는 부착식 보강공법이 널리 사용되고 있으나, 부착되는 섬유복합체의 박리에 의한 파괴강도를 예측하여 설계식에 반영하기 위한 연구는 미흡한 것이 사실이다. 보강재의 박리에 의한 파괴는 부재 전체의 취성적인 파괴를 유도하게 되므로, 부재의 보강설계를 위해서는 이에 대한 검토가 필수적으로 요구되어 진다. 본 연구에서는 보강재의 부착강도에 큰 영향을 미치는 유효부착길이의 개념을 도입하여, 기존 연구 결과로부터 부재의 부착강도를 좌우하게 되는 유효부착길이를 산정 하였으며, 이와 같은 유효부착길이에 의한 보강재의 박리하중을 산정할 수 있는 설계식을 제안하였다. 제안된 설계식은 기존 연구자들의 실험 연구결과와 비교하여 그 신뢰성을 검증하도록 하였으며, 기존 연구자들의 제안식과의 비교를 통하여 본 제안식의 타당성을 증명하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제56권3호
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• pp.473-490
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• 2015

This paper presents the analysis of intermediate crack-induced (IC) debonding failure loads for reinforced concrete (RC) beams strengthened with adhesively-bonded fiber-reinforced polymer (FRP) plates or sheets. The analysis consists of the energy release and simple ACI methods. In the energy release method, a fracture criterion is employed to predict the debonding loads. The interfacial fracture energy that indicates the resistance to debonding is related to the bond-slip relationships obtained from the shear test of FRP-to-concrete bonded joints. The section analysis that considers the effect of concrete's tension stiffening is employed to develop the moment-curvature relationships of the FRP-strengthened sections. In the ACI method, the onset of debonding is assumed when the FRP strain reaches the debonding strain limit. The tension stiffening effect is neglected in developing a moment-curvature relationship. For a comparison purpose, both methods are used to numerically investigate the effects of relevant parameters on the IC debonding failure loads. The results show that the debonding failure load generally increases as the concrete compressive strength, FRP reinforcement ratio, FRP elastic modulus and steel reinforcement ratio increase.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제18권4호통권70호
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• pp.335-345
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• 2005

이 논문에서는 프리스트레스트 콘크리트 구조로 건설된 원자로 격납건물의 극한내압평가를 위해 비선형 유한요소해석을 수행하였다. 특히, 상용프로그램 사용 시 콘크리트와 긴장재의 완전부착 가정으로 인해 고려할 수 없었던 콘크리트와 긴장재 사이의 슬립효과를 모사할 수 있는 알고리즘을 개발하였다. 부착된 긴장재의 경우 부착-슬립효과를 기초로 유도된 겉보기 항복응력으로 두 재료의 상호거동을 모사할 수 있고, 비부착된 긴장재의 경우 반복해석에 의해 긴장재 전체 길이방향으로의 슬립효과를 모사할 수 있다. 개발된 알고리즘을 이용하여 도출된 긴장재의 응력-변형률 관계를 이용하여 격납건물의 축소모델에 대한 비선형 해석을 수행하였고, 수행한 결과를 바탕으로 격납건물의 극한내압은 가압중수로형과 가압경수로형 모두 설계압력의 약 3배 이상 구조적 여유가 있음을 확인하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.569-577
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• 2021

현대 건설산업의 주 사용재료인 철근콘크리트는 철근과 콘크리트 사이의 부착이 용이하며, 두 부재간의 열팽창계수가 비슷하다는 장점을 가지고 있다. 하지만 철근은 각종 환경요인에 의하여 부식되는 단점을 가지고 있다. 철근 부식은 철근의 표면을 팽창시키게 되며, 콘크리트와의 부착응력에 영향을 주며 균열을 발생시키는 원인이 된다. 이러한 철근콘크리트의 단점을 보완하기 위하여 FRP 합성재료의 개발 연구가 진행되고 있다. FRP 합성재료는 높은 인장강도, 비부식성, 비 전자기성을 갖는 특징이 있다. 기존의 FRP 합성재료를 이용한 보강근은 현장에서 절단 및 구부리기가 용이하지 못하다는 단점을 가지고 있기 때문에 CFRP 보강근을 황용하는 연구가 진행되고 있다. CFRP 보강근 자체 인발시험, 부착응력, 묻힘길이 실험은 지속되어 왔지만 콘크리트 성능에 따른 부착특성에 관한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 콘크리트 강도에 따른 CFRP 보강근의 부착특성 검토하기 위한 실험적 연구를 진행하였다. 그 결과, 콘크리트 강도에 따른 CFRP 부착특성은 물/시멘트비가 증가할수록 부착응력과 비교하여 미끌림 길이가 증가하는 것으로 나타났다. 또한 단위수량에 따른 CFRP 부착특성은 단위수량이 높아 질수록 부착응력이 약간 씩 감소하는 것을 알 수 있었다. 향후 CFRP 보강근의 부착강도 특성 분석에 있어서, 미끌림이 발생하지 않도록 CFRP 보강근의 최적의 묻힘 길이 등에 추가적인 연구가 필요한 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권4A호
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• pp.267-279
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• 2009

이 논문에서는 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트 구조물의 단조증가 하중에서 비선형 해석모델을 소개하고 있다. 일반콘크리트에 비해 압축강도와 인장강도가 증가한 초고강도 강섬유보강 콘크리트는 그 거동이 일반콘크리트와 다른 특성을 가지고 있다. 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트 구조물에 대한 비선형 해석을 하기에 앞서 실험결과를 이용하여 압축영역에서 응력-변형률, 관계를 회귀분석을 통하여 유추하였고, 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트 구조물 거동의 정확한 예측을 위하여 등가일축 응력-변형률 관계를 이용하였다. 또한 균열의 진전에 따른 균열각을 모사하기 위해 평면응력 요소를 이용하였고, 분산철근모델을 이용하여 해석에 적용하였다. 한편, 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트의 인장영역에서 응력-변형률 관계를 정의하기 위해 철근과 콘크리트의 부착응력-부착슬립 관계와 강섬유의 영향 등을 고려한 새로운 인장강화 모델을 제안하고 있다. 끝으로 제안된 알고리즘과 응력-변형률 관계 및 인장강화 모델을 한국건설기술연구원에서 실험한 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트 부재에 대한 수치해석을 수행하여 실험결과와 비교, 평가하였다.

• Architectural research
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• 제11권1호
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• pp.25-33
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• 2009

This study presents the testing of 15 hwangtoh-based cementless concrete mixes to explore the significance and limitations of the development of eco-friendly concrete without carbon dioxide emissions while maintaining various beneficial effects. Hwangtoh, which is a kind of kaolin, was incorporated with inorganic materials, such as calcium hydroxide, to produce a cement-less binder. The main variables investigated were the water-to-binder ratio and fine aggregate-to-total aggregate ratio to ascertain the reliable mixing design of hwangtoh-based cementless concrete. The variation of slump with elapsed time was recorded in fresh concrete specimens. Mechanical properties of hardened concrete were also measured: including compressive strength gain, splitting tensile strength, moduli of rupture and elasticity, stress-strain relationship, and bond resistance. In addition, mechanical properties of hwangtoh-based cement-less concrete were compared with those of ordinary portland cement (OPC) concrete and predictions obtained from the design equations specified in ACI 318-05 and CEB-FIP for OPC concrete, wherever possible. Test results show that the mechanical properties of hwangtoh-based concrete were significantly influenced by the water-to-binder ratio and to less extend by fine aggregate-to-total aggregate ratio. The moduli of rupture and elasticity of hwangtoh-based concrete were generally lower than those of OPC concrete. In addition, the stress-strain and bond stress-slip relationships measured from hwangtoh-based concrete showed little agreement with the design model specified in CEB-FIP. However, the measured moduli of rupture and elasticity, and bond strength were higher than those given in ACI 318-05 and CEB-FIP. Overall, the test results suggest that the hwangtoh-based concrete shows highly effective performance and great potential as an environmental-friendly building material.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.271-278
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• 2019

철근 콘크리트 구조물에서 철근의 부식은 내구성 문제를 발생시키고 있으며, 이에 대한 대책의 하나로 에폭시 도막철근이 사용되고 있다. 그러나 에폭시 도막철근을 사용하는 경우 철근 부식에 대한 저항성능은 우수하나 철근에 에폭시 도막을 함으로써 콘크리트와의 부착력이 일반철근에 비하여 감소하는 단점이 있다. 따라서 부착성능에 대한 실험적인 확인이 필요하여 ACI 408R에서 제시하는 대표적인 실험 방법인 휨 부재를 통하여 부착거동을 연구할 수 있는 보-단부 test와 직접인발을 통해 부착 특성을 분석하는 Pullout test를 통하여 부착성능을 평가하였다. 에폭시 도막 철근의 부착실험은 휨 부재실험과 직접인발 실험 모두 지름 13, 19mm의 철근에 대한 콘크리트 도막두께를 철근 지름의 3배로 하여 수행되었다. 실험 결과 에폭시 도막철근의 부착강도는 철근의 지름이 증가할수록 에폭시 도막 철근과 일반철근의 부착강도차이가 증가하였고 파괴형상은 모두 뽑힘 파괴를 나타내었다. 또한, 직접인발시험으로 구한 부착-미끌림 관계에 근거하여 유한요소해석을 수행하고, 휨 실험결과와 비교하였다. 부착성능을 평가하는 방법으로 실제 구조물에 거동을 모사를 위해서 직접인발시험보다 휨 부재시험이 보다 유용한 것으로 사료된다.

• 대한건축학회논문집:구조계
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• 제34권2호
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• pp.11-17
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• 2018

Concrete is the well-used material in many architectural and civil structures. The behavior of concrete does exhibit a different characteristic in compression and tension, and it also shows an inelastic-nonlinear behavior. In addition, the concrete properties vary slightly depending on the environmental factor and manufacturer. These properties of concrete make the modeling or simulation of concrete material difficult. In reinforced concrete, particularly, there is a difficulty in bond-slip relationship between concrete and steel. However, in this paper, reserving remainder of these limits the finite element analysis for reinforced concrete beams through ABAQUS simulation has been carried out with some assumptions. Assumptions include the perfect bond of steel and concrete as well as the concrete damaged plasticity (CDP) in concrete property. There is a reasonable agreement between the experimental and numerical results, although the analytical strength and external rod deformation are slightly overestimated. The average and standard deviation between two results are 1.05 and 0.05, respectively. And the models and the computations lead to the evolution of fracture in bending beam.

• Steel and Composite Structures
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• 제23권1호
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• pp.17-29
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• 2017

The seismic performance of steel beam to concrete-encased composite column with unsymmetrical steel section joints is investigated and reported within this paper. Experimental and analytical evaluation were conducted on a total of 8 specimens with T-shaped and L-shaped steel section under lateral cyclic loading and axial compression. The test parameters included concrete strength, stirrup ratio and axial compression ratio. The response of the specimens was presented in terms of their hysterisis loop behavior, stress distribution, joint shear strength, and performance degradation. The experiment indicated good structural behavior and good seismic performance. In addition, a three-dimensional nonlinear finite-element analysis simulating was conducted to simulate their seismic behaviors. The finite-element analysis incorporated both bond-slip relationship and crack interface interaction between steel and concrete. The results were also compared with the test data, and the analytical prediction of joint shear strength was satisfactory for both joints with T-shaped and L-shaped steel section columns. The steel beam to concrete-encased composite column with unsymmetrical steel section joints can develop stable hysteretic response and large energy absorption capacity by providing enough stirrups and decreased spacing of transverse ties in column.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.293-302
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• 2004

국내외의 건설공사에 프리텐션 방식을 이용한 프리스트레스트 콘크리트 구조물이 폭넓게 활용됨에 따라 프리텐션부재 단부에서의 응력전달에 관한 관심이 증가되고 있다. 그러나 전달길이에 대한 현행 기준에서는 프리스트레스 힘의 크기와 PS 강재의 직경만을 고려하고 있으나 프리스트레스를 도입할 때의 콘크리트의 강도 및 피복두께 등의 인자들도 전달길이에 영향을 미치는 것으로 나타나고 있다. 따라서 본 연구에서는 강선의 직경과 유효 프리스트레스의 크기뿐만 아니라 콘크리트의 압축강도와 콘크리트의 피복두께 등이 PSC부재의 전달길이에 미치는 영향을 정량적으로 규명하고, 이로부터 이 영향 인자들을 고려한 합리적인 전달길이 예측식을 제안하였다. 이 식의 제안을 위하여 먼저 강선과 콘크리트 사이의 부착거동에 대한 부착응력-슬립 모델을 실험 자료로부터 도출한 후 이를 계면요소에 도입하여 다양한 설계변수에 대하여 유한요소해석을 실시하여 전달길이를 구하였다. 이로부터 각 변수가 전달길이에 미치는 영향을 분석하고 이를 바탕으로 설계시 사용할 수 있는 전달길이의 예측식을 유도하여 제안하였다. 본 연구에서 제시한 예측식은 보다 실제적이고 정확한 전달길이를 결정하는데 유용하게 사용될 수 있으며 프리텐션 프리스트레스트 콘크리트 부재의 전달길이에 대한 현행 설계기준을 개선하는 데에 유용한 자료를 제공할 것으로 사료된다.