• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2005년도 봄학술 발표회 논문집(II)
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• pp.321-324
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• 2005

This paper presents a preliminary study on the influence of material ductility on diagonal tension behavior of shear-wall panels. There have been a number of previous studies, which suggest that the use of high ductile material such as ECC (Engineered Cementitious Composite) significantly enhanced shear capacity of structural elements even without shear reinforcements involved. The present study emphasizes increased shear capacity of shear-wall panels by employing a unique strain-hardening ECC reinforced with poly(vinyl alcohol) (PVA) short random fibers. Normal concrete was adopted as the reference material. Experimental investigation was performed to assess the failure mode of shear-wall panels subjected to knife-edge loading. The results from experiments show that ECC panels exhibit a more ductile failure mode and higher shear capacity when compared to ordinary concrete panels. The superior ductility of ECC was clearly reflected by micro-crack development, suppressing the localized drastic fracture typically observed in concrete specimen. This enhanced structural performance indicates that the application of ECC for a in-filled frame panel can be effective in enhancing seismic resistance of an existing frame in service.

• 비파괴검사학회지
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• 제27권2호
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• pp.148-156
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• 2007

섬유복합재료의 역학적인 관점에서 볼 때 PVA-ECC (polyvinyl alcohol-engineered cementitious composite)의 섬유분산성 평가는 매우 중요한 요소이다. 그러나 PVA 섬유의 낮은 명암비 때문에 시멘트계 재료와 섬유를 구별하기가 어려우므로, PVA-ECC의 섬유분산성 평가를 하기에는 어려운 점이 있다. 이 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 PVA-ECC 내의 섬유분산성을 평가할 수 있는 새로운 방법을 제시하였다. 형광의 원리를 이용하여 섬유복합재료 단면에서 PVA 섬유가 초록빛을 발하는 이미지를 얻었고, PVA-ECC 시편에 대한 섬유분산성은 형광 현미경에 부착된 CCD (charge coupled device) 카메라를 통하여 얻어진 이미지를 이미지 프로세싱 기법과 통계적인 방법을 이용하여 평가하였다. 또한 형상분석을 통하여 섬유의 방향성이 분산성에 미치는 영향을 파악하였으며, 판별함수기법과 분수령 알고리즘을 이용하여 섬유 검출 성능을 향상시킬 수 있는 기법을 제시하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제62권1호
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• pp.21-31
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• 2017

Engineered Cementitious Composite (ECC) is a special class of the new generation of high performance fiber reinforced cementitious composites (HPFRCC) featuring high ductility with relatively low fiber content. In this research, the mechanical performance of ECC beams will be investigated with respect to the effect of slag and aggregate size and amount, by employing nonlinear finite element method. The validity of the models was verified with the experimental results of the ECC beams under monotonic loading. Based on the numerical analysis method, nonlinear parametric study was then conducted to evaluate the influence of the ECC aggregate content (AC), ECC compressive strength ($f_{ECC}$), maximum aggregate size ($D_{max}$) and slag amount (${\phi}$) parameters on the flexural stress, deflection, load and strain of ECC beams. The simulation results indicated that when increase the slag and aggregate size and content no definite trend in flexural strength is observed and the ductility of ECC is negatively influenced by the increase of slag and aggregate size and content. Also, the ECC beams revealed enhancement in terms of flexural stress, strain, and midspan deflection when compared with the reference beam (microsilica MSC), where, the average improvement percentage of the specimens were 61.55%, 725%, and 879%, respectively. These results are quite similar to that of the experimental results, which provides that the finite element model is in accordance with the desirable flexural behaviour of the ECC beams. Furthermore, the proposed models can be used to predict the flexural behaviour of ECC beams with great accuracy.

• Earthquakes and Structures
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• 제23권1호
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• pp.23-34
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• 2022

This paper presents experimental studies on reinforced concrete moment resisting frames that have engineered cementitious composite (ECC) in plastic hinge length (PHL) of beam/column members and beam-column joints. A two-story frame structure reduced by a 1:3 scale was further tested through a shake-table (seismic simulator) using multiple levels of simulated earthquake motions. One model conformed to all the ACI-318 requirements for IMRF, whereas the second model used lower-strength concrete in the beam/column members outside PHL. The acceleration time history of the 1994 Northridge earthquake was selected and scaled to multiple levels for shake-table testing. This study reports the observed damage mechanism, lateral strength-displacement capacity curve, and the computed response parameters for each model. The tests verified that nonlinearity remained confined to beam/column ends, i.e., member joint interface. Calculated response modification factors were 11.6 and 9.6 for the code-conforming and concrete strength deficient models. Results show that the RC-ECC frame's performance in design-based and maximum considered earthquakes; without exceeding maximum permissible drift under design-base earthquake motions and not triggering any unstable mode of damage/failure under maximum considered earthquakes. This research also indicates that the introduction of ECC in PHL of the beam/column members' detailing may be relaxed for the IMRF structures.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권2호
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• pp.75-86
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• 2012

본 논문에서는 FR-ECC의 수축특성과 균열도입 전후의 내동해성을 평가하였으며, FR-ECC를 활용한 다층복공구조의 지수성능과 박리박락저항성, 또한 FR-ECC로 단면복구 된 보부재의 휨성능을 평가하였다. 그 결과, FR-ECC는 소성수축에 의한 균열 및 건조수축에 의한 길이변화율이 기존의 보수모르터에 비해 크게 저감되었으며, 구속상태에서의 건조수축에 대한 균열저항성이 개선됨을 알 수 있었다. 또한, FR-ECC는 내동해성이 매우 우수하였으며, 균열도입 후에도 동결융해작용에 의한 인장성능의 저하는 확인되지 않았다. 한편, FR-ECC로 보수된 휨부재는 초기균열모멘트, 항복모멘트 및 극한모멘트 등의 휨성능이 증대되었으며, 멀티플크랙 특성에 의해 휨파괴시까지 균열폭을 안정적으로 제어할 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.541-549
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• 2015

본 논문에서는 고인성 시멘트 복합체(ECC)가 적용된 날개벽 요소의 면 접합방식에 따른 평가를 실시하였다. 또한 비내진상세를 갖는 RC 골조에 ECC날개벽 요소 보강하여 보강 유무에 따른 내진성능평가를 실시하였다. 면 접합 방법에 따른 거동 특성을 비교하기 위하여 2면 접합은 상 하부 보에 3면 접합은 상 하부 보 및 기둥에 접합하여 실험을 실시 하였다. 또한 비내진상세를 갖는 기존 구조체와의 일체로 거동하는 합성거동을 위해 3면 접합 방식으로 ECC날개벽 요소 보강을 실시하였다. ECC날개벽 요소 실험과 골조 실험은 점증되는 층간변위에 따라 2회씩 반복가력하여 실험을 진행하였다. 실험 결과 ECC 날개벽 요소 실험체의 경우 3면 접합이 2면 접합보다 우수한 내진성능 나타내었다. 각각의 실험체는 우수한 재료 특성으로 인하여 미세한 다수의 균열이 ECC날개벽 요소 전면에 폭넓게 분포하였다. 또한 보통 콘크리트와 달리 최대강도 이후 연성적인 거동을 나타내었으며, 이에 우수한 에너지소산능력을 나타내었다. ECC날개벽 요소를 보강한 실험체와 기존 골조에서는 ECC날개벽 요소 보강에 따른 최대강도 이후 연성적인 거동을 나타내었다. 이에 따라 에너지소산능력이 증가하였으며, 강성저하 또한 완만한 곡선을 나타내며 기존 골조보다 우수한 내진특성을 나타내었다. 이에 ECC 날개벽 요소의 보강이 비내진상세를 갖는 구조체에 우수한 내진 특성을 부여하는 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.105-112
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• 2019

본 논문은 비내진 상세를 갖는 철근콘크리트 골조 및 필로티 건물의 보강방법으로 높은 연성을 갖는 ECC를 적용한 PC 벽판을 내진 보강요소로 사용하고자 하였다. PC 벽판의 형상비 및 설치 위치를 변수로 RC 골조에 대한 반복가력실험을 실시하여 내진성능을 평가하였다. 실험결과 PC 벽판을 보강함에 따라 기존 RC 골조의 내력 증진, 강도저하 방지, 강성증진 및 에너지 소산능력 향상에 효과적인 것으로 나타났다. 실험결과를 근거로 비내진 상세를 갖는 골조의 강도 증진을 위하여 ECC PC 벽판을 골조의 중앙에 설치하고 연성증진을 위하여 세장한 벽판을 골조의 양측면에서 설치할 것을 제안한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.709-716
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• 2005

이 연구는 국내에서 상용 중인 재료를 이용하여 고인성 섬유복합 모르타르를 개발하고자 함에 목적이 있으며, 고인성 섬유복합 모르타르를 개발하기 위해서는 모르타르 매트릭스의 파괴역학(fracture mechanics)적 특성과 섬유-모르타르 경계 면의 마이크로역학(micromechanics)적 특성을 파악하여야 한다. 특히 시멘트계 재료(cementitious materials)의 역학적 특성에 가장 큰 영향을 미치는 물-시멘트비(water cement ratio)에 대한 연구에 초점을 맞추었으며, 3가지의 물-시멘트비에 대하여 섬유의 인발실험(fiber pullout test)과 모르타르의 쐐기쪼갬실험(wedge splitting test)을 수행하였고 이를 통하여 모르타르 매트릭스와 섬유-매트릭스 경계면(interface)의 역학적인 특성을 파악하였다. 이러한 연구에 의하여 결정된 섬유-매트릭스 경계면의 마이크로역학적 특성과 모르타르의 역학적 특성을 이용하여 물-시멘트비 범위 및 재료의 기본 배합을 제시하였고 또한 마이크로역학과 안정상태 균열이론(steady-state cracking theory)을 배경으로 하여 1축인장 하에서 인장변형률 경화거동을 나타내는 고인성 섬유복합 모르타르를 개발하였다. 개발된 재료는 1축인장 하에서 변형률 경화거동을 나타내었으며, 변형능력은 최대 2.2% 이었다. 이와 같은 높은 변형 능력은 일반 콘크리트(또는 모르타르)의 약 100배에 해당된다. 또한 압축하에서는 압축강도 이후 응력-변형률 곡선이 완만하게 감소하는 연성파괴의 형태를 나타내었으며 28일의 압축강도는 보통강도 콘크리트의 강도에 해당되는 26MPa, 34MPa인 것으로 측정되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.325-333
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• 2010

이 연구에서는 시공성과 경제성이 향상되고 중진 지역에서 사용할 수 있는 새로운 프리캐스트 콘크리트 보-기둥 접합부 상세를 복합구조로 개발하고 실험을 통하여 이를 검증하였다. 이 상세는 기둥 속에 매립된 각형강관과 보U형 단부를 갖는 보 단부에 매립된 플레이트를 볼트로 결합시킬 수 있는 구조로 되어있다. 하이브리드 스틸-콘크리트 접합합부에 앞서 콘크리트가 조기에 파괴되는 것을 막기 위하여 접합부 부분에 ECC(engineered cementitious composite)를 사용하였다. 개발된 접합부 상세에 대한 성능을 검증하기 위하여 보-기둥 접합부 실험체를 계획하여 이에 대한 내진성능 실험을 실시하였다. 내부 접합부에 있어서는 접합부 횡보강근 유무와 현장타성 범위를 변수로 3개의 실험체를 제작하였다. 실험은 기둥에 일정 축력을 가한 상태에서 PC기둥 단부에 액츄에이터를 설치하여 변위제어로써 반복가력 하여 실시하였다. 실험에서 얻은 자료를 접합부 내력, 강성, 에너지 소산능력 등에 대하여 분석하였으며, 그 결과 이 연구에서 제시한 새로운 보-기둥 접합부 상세는 강재와 콘크리트 그리고 ECC 사이에서의 다른 부착 특성 때문에 구조거동에서 차이점이 관찰되었으며, 기준 실험체를 제외한 두 실험체의 경우 ECC 및 철골연결재에 의해 소성힌지를 유도할 수 있는 것으로 나타났다. 그리고 프리캐스트 접합부는 높은 일체성과 모멘트 저항 능력을 보이며 중진 지역에서 사용가능함을 보였다.

• Advances in concrete construction
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• 제6권2호
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• pp.199-220
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• 2018

In this study, the effects of sulphuric acid on the mechanical performance and the durability of Engineered Cementitious Composites (ECC) specimens were investigated. The carbon fiber reinforced polymer (CFRP) and basalt fiber reinforced polymer (BFRP) fabrics were used to evaluate the performances of the confined and unconfined ECC specimens under static and cyclic loading in the acidic environment. In addition, the use of CFRP and BFRP fabrics as a rehabilitation technique was also studied for the specimens exposed to the sulphuric acid environment. The polyvinyl alcohol (PVA) fiber with a fraction of 2% was used in the research. Two different PVA-ECC concretes were produced using low lime fly ash (LCFA) and high lime fly ash (HCFA) with the fly ash-to-OPC ratio of 1.2. Unwrapped PVA-ECC specimens were also produced as a reference concrete and all concrete specimens were continuously immersed in 5% sulphuric acid solution ($H_2SO_4$). The mechanical performance and the durability of specimens were evaluated by means of the visual inspection, weight change, static and cyclic loading, and failure mode. In addition, microscopic changes of the PVA-ECC specimens due to sulphuric acid attack were also assessed using scanning electron microscopy (SEM) to understand the macroscale behavior of the specimens. Results indicated that PVA-ECC specimens produced with low lime fly ash (LCFA) showed superior performance than the specimens produced with high lime fly ash (HCFA) in the acidic environment. In addition, confinement of ECC specimens with BFRP and CFRP fabrics significantly improved compressive strength, ductility, and durability of the specimens. PVA-ECC specimens wrapped with carbon FRP fabric showed better mechanical performance and durability properties than the specimens wrapped with basalt FRP fabric. Both FRP materials can be used as a rehabilitation material in the acidic environment.