• Steel and Composite Structures
• /
• 제46권5호
• /
• pp.689-707
• /
• 2023

Geopolymer concrete production is interesting as it is an alternative to portland cement concrete. However, workability, setting time and strength expectations limit the sustainable application of geopolymer concrete in practice. This study aims to improve the production of geopolymer concrete to mitigate these drawbacks. The improvement in the workability and setting time were achieved with the additional use of NaOH solution whereas an increase in the strength was gained with the addition of recycled steel fibers from waste tires. In addition, the use of 25% basalt powder instead of fly ash and the addition of recycled steel fibers from waste tires improved its environmental feature. The samples with steel fiber ratios ranging between 0.5% and 5% and basalt powder of 25%, 50% and 75% were tested under both compressive and flexure forces. The compressive and flexural capacities were significantly enhanced by utilizing recycled steel fibers from waste tires. However, decreases in these capacities were detected as the basalt powder ratio increased. In general, as the waste wire ratio increased, the compressive strength gradually increased. While the compressive strength of the reference sample was 26 MPa, when the wire ratio was 5%, the compressive strength increased up to 53 MPa. With the addition of 75% basalt powder, the compressive strength decreases by 60%, but when the 3% wire ratio is reached, the compressive strength is obtained as in the reference sample. In the sample group to which 25% basalt powder was added, the flexural strength increased by 97% when the waste wire addition rate was 5%. In addition, while the energy absorption capacity was 0.66 kN in the reference sample, it increased to 12.33 kN with the addition of 5% wire. The production phase revealed that basalt powder and waste steel wire had a significant impact on the workability and setting time. Furthermore, SEM analyses were performed.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제22권5호
• /
• pp.69-81
• /
• 2006

직경 $150\sim300mm$ 정도의 보링공에 강봉 또는 강관을 삽입하여 그라우팅 재료로 주입 압력을 가하는 소구경 현장 타설 말뚝의 일종인 마이크로파일 공법은 기계의 소형화, 저진동, 저소음 등의 장점으로 도심지의 협소한 공간에서의 적용 범위가 점차 확대되고 있다. 마이크로파일은 지지력 증가, 지반 변위억제를 통한 구조물 안정성 확보 등에 주로 적용되어져 왔고, 향후 공법의 유효성과 잠재성으로 다양한 방면에 활용될 것으로 예상된다. 본 연구에서는 마이크로 파일과 지반과의 상호작용에 초점을 두고 기초의 인접지반(지반보강 개념) 보강을 실시하였으며, 실험 결과 및 지반변형 분석을 통해서 보강 효과(지지력 증가효과 및 침하억제 효과)를 정성적 정량적으로 분석하여 설계 및 시공에서의 효율성과 적용성을 높이고자 한다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제26권10호
• /
• pp.49-60
• /
• 2010

지반의 투수특성은 다양한 지반구조물의 설계 및 해석에서 중요한 지반물성이다. 특히 불포화 상태에서 모관흡수력의 영향을 받으며 모판흡수력 증가에 따라 감소하는 경향은 함수특성 변화와 유사하다. 불포화 투수계수는 실내실험을 통해 직접적으로 구하거나 함수특성곡선으로부터 유추된 이론식을 통해 간접적으로 얻을 수 있다. 본 논문에서는 국내 7개 지역에 대한 시료를 대상으로 함수특성실험과 본 연구에서 개발한 불포화 투수실험 장비를 이용하여 불포화 투수실험을 실시하였다. 지반의 함수상태를 나타내는 함수특성곡선이 불포화 투수계수와 밀접한 관련이 있으므로 함수특성곡선으로부터 불포화 투수곡선을 유추하는 여러 모텔 결과와 실험결과를 비교하였다. 그러나 기존의 추정방법은 국내지반의 투수특성을 잘 표현하지 못하고 있다. 따라서 국내 풍화토의 불포화 투수곡선을 정확히 유추하기 위하여 보정계수를 적용하여 FXK-M 투수모델을 제시하였고 보정계수를 함수특성곡선의 공기함입치로부터 산정할 수 있는 수식을 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제39권10호
• /
• pp.27-39
• /
• 2023

극한홍수에 대응하기 위한 홍수 위험도 관리의 필수 요소인 홍수 위험도 평가를 위해서는 댐 및 하천제방과 같은 홍수방어시설에 대하여 여러 파괴 메커니즘을 고려한 신뢰도 해석을 수행해야 한다. 본 연구에서는 수위급강하에 의한 제체 사면의 시간에 따른 확률론적 안정성 평가에 대하여 연구하였다. 유한요소 해석에 의한 침투해석 결과를 사면안정 해석에 연동하여 Monte Carlo Simulation을 수행함으로써 수위급강하에 따른 제체의 시간의존적 거동을 연구하고 파괴확률을 계산하여 제방의 취약도 곡선을 작성하였다. 수위급강하에 의한 사면의 파괴확률은 특정 수위까지는 매우 작은 값을 유지하지만, 그 이상에서는 수위가 증가함에 따라 급격하게 증가하는 현상을 보였다. 또한 취약도 곡선은 수위 하강 속도에 크게 영향을 받았다. 수위 저하 속도는 수문 시나리오에 의한 수위의 변동해석을 통하여 결정되므로 수위급강하에 따른 제방 제외지 사면의 안정성은 기후변화에 따라 크게 영향을 받을 것으로 판단된다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제48권1호
• /
• pp.59-71
• /
• 2023

Corrosion of the headed studs shear connectors is an important factor in the reduction of the durability and mechanical properties of the steel-concrete composite structure. In order to study the effect of stud corrosion on the mechanical properties in the negative moment region of steel-concrete composite beams, the corrosion of stud was carried out by accelerating corrosion method with constant current. Static monotonic loading was adopted to evaluate the cracking load, interface slip, mid-span deflection, and ultimate bearing capacity of four composite beams with varying corrosion rates of headed studs. The effect of stud corrosion on the stiffness of the composite beam's hogging moment zone during normal service stage was thoroughly examined. The results indicate that the cracking load decreased by 50% as the corrosion rate of headed studs increase to 10%. Meanwhile, due to the increase of interface slip and mid-span deflection, the bending stiffness dropped significantly with the same load. In comparison to uncorroded specimens, the secant stiffness of specimens with 0.5 times ultimate load was reduced by 25.9%. However, corrosion of shear studs had no obvious effect on ultimate bending capacity. Based on the experimental results and the theory of steel-concrete interface slip, a method was developed to calculate the bending stiffness in the negative bending moment region of composite beams during normal service stage while taking corrosion of headed studs into account. The validity of the calculation method was demonstrated by data analysis.

• Smart Structures and Systems
• /
• 제32권4호
• /
• pp.253-266
• /
• 2023

The time-reversal method is employed to improve the ability of pipeline defect detection, and a new approach of identifying the pipeline defect depth is proposed in this research. When the L(0,2) mode ultrasonic guided wave excited through a lead zirconate titinate (PZT) transduce array propagates along the pipeline with a defect, it will interact with the defect and be partially converted to flexural F(n, m) modes and longitudinal L(0,1) mode. Using a receiving PZT array attached axisymmetrically around the pipeline, the L(0,2) reflection signal as well as the mode conversion signals at the defect are obtained. An appropriate rectangle window is used to intercept the L(0,2) reflection signal and the mode conversion signals from the obtained direct detection signals. The intercepted signals are time reversed and re-excited in the pipeline again, result in the guided wave energy focusing on the pipeline defect, the L(0,2) reflection and the L(0,1) mode conversion signals being enhanced to a higher level, especially for the small defect in the early crack stage. Besides the L(0,2) reflection signal, the L(0,1) mode conversion signal also contains useful pipeline defect information. It is possible to identify the pipeline defect depth by monitoring the variation trend of L(0,2) and L(0,1) reflection coefficients. The finite element method (FEM) simulation and experiment results are given in the paper, the enhancement of pipeline defect reflection signals by time-reversal method is obvious, and the way to identify pipeline defect depth is demonstrated to be effective.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제50권2호
• /
• pp.201-216
• /
• 2024

This paper is motivated by the lack of studies relating to vibration and nonlinear resonance of fluid-conveying cantilever porous GPLR pipes with fractional viscoelastic model resting on nonlinear foundations. A dynamical model of cantilever porous Graphene Platelet Reinforced (GPLR) pipes conveying fluid and resting on nonlinear foundation is proposed, and the vibration, natural frequencies and primary resonant of such system are explored. The pipe body is considered to be composed of GPLR viscoelastic polymeric pipe with porosity in which Halpin-Tsai scheme in conjunction with fractional viscoelastic model is used to govern the construction relation of the nanocomposite pipe. Three different porosity distributions through the pipe thickness are introduced. The harmonic concentrated force is also applied on pipe and excitation frequency is close to the first natural frequency. The governing equation for transverse motion of the pipe is derived by the Hamilton principle and then discretized by the Galerkin procedure. In order to obtain the frequency-response equation, the differential equation is solved with the assumption of small displacement, damping coefficient, and excitation amplitude by the multiple scale method. A parametric sensitivity analysis is carried out to reveal the influence of different parameters, such as nanocomposite pipe properties, fluid velocity and nonlinear viscoelastic foundation coefficients, on the primary resonance and linear natural frequency. Results indicate that the GPLs weight fraction porosity coefficient, fractional derivative order and the retardation time have substantial influences on the dynamic response of the system.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제12권4호
• /
• pp.141-148
• /
• 2008

최근 건설 산업에서 CFRP는 재료적 장점들 때문에 구조물의 보강재로서 많이 사용되어 지고 있다. 본 논문에서 CFRP Plate가 보강된 철근콘크리트 보의 보강 효율과 설계 기초자료를 제공하려 한다. 정적 실험은 실험체의 파괴양상, 보강성능을 평가하였으며, 피로 실험은 처짐, 철근 변형률, CFRP Plate의 변형률을 분석하고, 에너지 소산과 보강성능을 평가하였다. 실험한 결과, 보강량이 증가할수록 단부 박리 파괴를 일으켰다. 그리고, 단부를 보강한 경우는 휨균열로 인한 박리파괴를 나타내는 파괴양상을 보였다. 피로 실험을 통하여 일정한 반복하중 횟수가 되면 처짐, 철근 변형률, CFRP Plate의 변형률 값이 일정한 값으로 수렴하였다. CFRP Plate가 보강된 보는 피로하중에 대해 사용성 확보가 가능했다.

• 한국지반공학회지:지반
• /
• 제12권3호
• /
• pp.127-148
• /
• 1996

최근에 들어 사면이나 사면 근처에 교대등과 같이 기초하중이 비교적 큰 구조물들이 시공되는 예가 점차 많아지는 경 향을 보이고 있다. 그러나 일반적으로 사면 또는 사면 근처 에 설치되는 기초의 경우는 수평지반에 비해 지지력이 현저하게 떨어지기 때문에, 말뚝이나 케이슨 등과 같은 고가의 깊은기초들이 주로 사용되고 있는 실정이다. 따라서 토목섬유 또는 metal strip등의 보강재를 이용하여 사면을 보강하는 경제적인 공법이 필요시 되고,또한 이와같은 공법에 관련된 합리적인 기초지지력 해석법의 제시가 요구되고 있다. 본 연구에서는 사면 근처에 설치되는 얕은 기초의 지지력 보강을 목적으로 strip등의 보강재를 설치할 경우, 'wide slab effect' 개념등 Huang및 Binquet-Lee등이 모형실험등을 통해 제시한 파괴매카니즘 및 Boussinesq해법 등을 토대로 하여 보강사면에 대한 기초지지력 해석법을 제시하였다. 본 해석법에서는 soil dilatancy 등의 영향에 의한 깊이별 보강재-주변흙 사이의 마찰계수 변화를 함수형태로 표현하여 보강재주변흙 사이의 상호작용을 부분적으로 고려하였으며, 아울러 본 연구를 통해 제시된 기초지지력 해석법의 적합성 검토를 위해 Huang등이 제시한 모형실험결과와 서로 비교하였다. 이외에도, 설계에 관련된 여러 변수들이 기초지지력에 미치는 영향에 대해서도 분석이 이루어졌다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제21권2호
• /
• pp.121-127
• /
• 2009

연화재료의 변형률 국부화 거동에 따른 파괴영역과 파괴영역 내에서의 변형률 추이는 구조물의 극한거동에 큰 영향을 미치지만 파괴영역의 예측과 영역 내에서의 변형률을 정량화하는 것은 실험적으로 명확히 구명되어 있다고 보기 어렵다. 이 연구에서는 국부화된 파괴영역 및 그 영역 내에서의 변형률 분포 추이를 추정하기 위해 화상처리기법을 이용하였다. 화상처리기법의 신뢰성 및 타당성을 검증하기 위해, 일축압축공시체를 대상으로 화상처리기법을 이용하여 변형률을 추정하고, 이를 콘크리트 게이지로부터 취득한 변형률과 비교분석하였다. 분석 결과를 바탕으로 전단압축파괴형 보의 정적파괴실험에 화상처리기법을 적용하여 실험체의 거동에 따른 주인장변형률 및 주압축변형률의 분포도를 작성하였다. 마지막으로 작성된 분포도를 이용하여 국부화영역 및 국부변형률을 추정하였다. 실험 결과, 화상처리기법을 이용하여 취득한 파괴영역 내에서의 변형률 분포 추이는 비교적 정확히 실험체의 거동을 예측할 수 있었으며 손상 정도에 따라 비교적 합리적인 국부변형률값을 얻을 수 있었다.