• 콘크리트학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.462-469
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• 2003

본 논문에서는 습식스프레이 공법에 의하여 타설되는 고인성 섬유보강 모르타르(ECC)을 구조물의 보수에 적용함으로써 구조물의 내구성을 증진시키는 효과에 대하여 연구하였다. 이를 위하여 굳지않은 상태에서는 스프레이 공정에 적합한 유동특성을 갖고 있으면서, 굳은 후에는 인장변형경화거동을 나타내는 ECC를 스프레이 공법으로 타설하여 시험체를 제작하여 실험하였다. 실험 결과, 스프레이된 ECC의 역학적 특성(인장 및 휨거동)이 일반적인 타설법에 의하여 제작된 ECC와 거의 일치하는 것으로 나타났으며, 이 때에 ECC의 균열폭은 평균 30${\mu}m$로 제어되었다. 구콘크리트/ECC 합성보의 에너지 흡수능력은 구콘크리트/상용 스프레이 모르타르(PM) 합성보에 비하여 매우 우수한 것으로 나타났으며, 경계면의 부착성능도 양호한 것으로 평가되었다. ECC 고유의 균열제어능력과 더불어 보수된 부재(구콘크리트/ECC 합성보)의 탁월한 휨변형능력, 에너지 흡수능력 등은 구조물의 내구성을 증진하는데 큰 이점으로 작용하게 될 것이다.

• Computers and Concrete
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• 제20권4호
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• pp.391-407
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• 2017

Fiber reinforced polymer (FRP) bars have been recently used to reinforce concrete members in flexure due to their high tensile strength and especially in corrosive environments to improve the durability of concrete structures. However, FRPs have a low modulus of elasticity and a linear elastic behavior up to rupture, thus reinforced concrete (RC) components with such materials would exhibit a less ductility in comparison with steel reinforcement at the similar members. There were several studies showed the behavior of concrete beams with the hybrid combination of steel and FRP longitudinal reinforcement by adopting the experimental and numerical programs. The current study presents a numerical and analytical investigation based on the data of previous researches. Three-dimensional (3D) finite element (FE) models of beams by using ANSYS are built and investigated. In addition, this study also discusses on the design methods for hybrid FRP-steel beams in terms of ultimate moment capacity, load-deflection response, crack width, and ductility. The effects of the reinforcement ratio, concrete compressive strength, arrangement of reinforcement, and the length of FRP bars on the mechanical performance of hybrid beams are considered as a parametric study by means of FE method. The results obtained from this study are compared and verified with the experimental and numerical data of the literature. This study provides insight into the mechanical performances of hybrid FRP-steel RC beams, builds the reliable FE models which can be used to predict the structural behavior of hybrid RC beams, offers a rational design method together with an useful database to evaluate the ductility for concrete beams with the combination of FRP and steel reinforcement, and motivates the further development in the future research by applying parametric study.

• Steel and Composite Structures
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• 제30권4호
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• pp.393-403
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• 2019

Cold-formed steel (CFS) has a great potential to meet the global challenge of fast-track and durable construction. CFS members undergo large buckling instabilities due to their small wall thickness. CFS beams with corrugated webs have shown great resistance towards web buckling under flexure, when compared to the conventional I-sections. However, the magnitude of global imperfections significantly affects the performance of CFS members. This paper presents the first attempt made to experimentally study the effect of global imperfections on the structural efficiency of various strengthening schemes implemented in CFS beams with corrugated webs. Different strengthening schemes were adopted for two types of beams, one with large global imperfections and the other with small imperfections. Strength and stiffness characteristics of the beams were used to evaluate the structural efficiency of the various strengthening schemes adopted. Six tests were performed with simply supported end conditions, under four-point loading conditions. The load vs. mid-span displacement response, failure loads and modes of failure of the test specimens were investigated. The test results would compensate the lack of experimental data in this area of research and would help in developing numerical models for extensive studies for the development of necessary guidelines on the same. Strengthening schemes assisted in enhancing the member performance significantly, both in terms of strength and stiffness. Hence, providing an economic and time saving solution to such practical structural engineering problems.

• Computers and Concrete
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• 제23권1호
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• pp.61-68
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• 2019

This paper presents a computational rational model to predict the ultimate and optimized load capacity of reinforced concrete (RC) beams strengthened by a combination of longitudinal and transverse fiber reinforced polymer (FRP) composite plates/sheets (flexure and shear strengthening system). Several experimental and analytical studies on the confinement effect and failure mechanisms of fiber reinforced polymer (FRP) wrapped columns have been conducted over recent years. Although typical axial members are large-scale square/rectangular reinforced concrete (RC) columns in practice, the majority of such studies have concentrated on the behavior of small-scale circular concrete specimens. A high performance concrete, known as polymer concrete, made up of natural aggregates and an orthophthalic polyester binder, reinforced with non-metallic bars (glass reinforced polymer) has been studied. The material is described at micro and macro level, presenting the key physical and mechanical properties using different experimental techniques. Furthermore, a full description of non-metallic bars is presented to evaluate its structural expectancies, embedded in the polymer concrete matrix. In this paper, the mechanism of mechanical interaction of smooth and lugged FRP rods with concrete is presented. A general modeling and application of various elements are demonstrated. The contact parameters are defined and the procedures of calculation and evaluation of contact parameters are introduced. The method of calibration of the calculated parameters is presented. Finally, the numerical results are obtained for different bond parameters which show a good agreement with experimental results reported in literature.

• Steel and Composite Structures
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• 제42권2호
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• pp.277-288
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• 2022

A novel flat steel plate-concrete-corrugated steel plate (FS-C-CS) sandwich panel was proposed for resisting impact load. The failure mode, impact force and displacement response of the FS-C-CS panel under impact loading were studied via drop-weight impact tests. The combined global flexure and local indentation deformation mode of the FS-C-CS panel was observed, and three stages of impact process were identified. Moreover, the effects of corrugated plate height and steel plate thickness on the impact responses of the FS-C-CS panels were quantitatively analysed, and the impact resistant performance of the FS-C-CS panel was found to be generally improved on increasing corrugated plate height and thickness in terms of smaller deformation as well as larger impact force and post-peak mean force. The Finite Element (FE) model of the FS-C-CS panel under impact loading was established to predict its dynamic response and further reveal its failure mode and impact energy dissipation mechanism. The numerical results indicated that the concrete core and corrugated steel plate dissipated the majority of impact energy. In addition, employing end plates and high strength bolts as shear connectors could prevent the slip between steel plates and concrete core and assure the full composite action of the FS-C-CS panel.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제11권6호
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• pp.201-212
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• 2007

연구에서는 전 후면판 공용방식의 접합부를 갖는 강-PSC 혼합구조의 휨모멘트와 처짐의 관계 및 하중과 변위의 관계 특성을 파악하기 위해 기존 접합부(R형) 방식과 개선된 접합부 방식에 대하여 실험을 수행하였으며, 프리스트레싱력이 강-PSC 혼합구조의 하중과 변위에 미치는 영향을 파악하기 위해 접합부 형상에 따라 프리스트레싱력을 도입한 경우와 도입하지 않은 경우에 대하여도 실험을 수행하였다. 개선된 L형 전후면판 공용 접합부 방식의 하중-처짐 및 파괴모드를 비교 분석한 결과, 프리스트레싱을 가한 개선된 접합부 방식이 기존 접합부 방식에 비해 보다 우수한 하중저항성능을 나타냈으며, 강도 및 강성 측면에서도 우수한 것으로 나타났다. 따라서 개선된 접합부 방식을 강-PSC 혼합구조에 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권6호
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• pp.53-62
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• 2018

국내뿐만 아니라 세계적인 추세로 증가하고 있는 열차의 고속화와 대량 운송능력의 요구에 따라 열차 궤도구조의 개발은 지속적으로 발전하고 있다. 콘크리트 구조궤도인 PST는 안전성과 경제성에서 그 요구조건을 충족할 수 있는 시스템으로 개발되고 있다. 따라서 본 연구에서는 PST시스템의 각 구조부재의 거동을 분석함으로써 향후 시스템 개발 및 설계에 필요한 정보를 제공하고자 하였다. KRL-2012 열차하중과 KRC 코드에 의한 다양한 정적하중조합에 따른 응력분포 결과를 3차원 유한요소 해석을 통하여 분석하였으며, 그라우트충전층의 두께에 따른 결과 또한 제공하고자 하였다. 구조부재별로는 그라우트충전층에서 가장 큰 응력이 발생하였으며 하중조합과 두께에 따라 응력의 변화가 민감하였다. 시동하중 및 온도하중에 의해서는 KRL-2012에 의한 수직하중만 적용할 때와 비교하여 콘크리트 패널과 HSB에서 각각 3.3배, 14.1배의 발생응력이 증가하는 것으로 나타났다. 충전층의 두께가 20mm에서 80mm로 증가할 때 콘크리트 패널의 발생 응력은 4% 감소하지만, 충전층은 24% 증가하는 것으로 나타났다. 균열의 양상은 그라우트충전층에서 인장균열이 국부적으로 발생하는 것으로 나타났다. 이와같은 결과에 따라 PST시스템 개발 시에는 수직하중 보다는 수평하중에 의한 휨 및 인장거동에 세심한 주의가 필요하며, 충전층의 두께를 40mm 이상 유지함으로써 각 구조부재의 안전성을 확보할 수 있도록 한다.

• 한국도로학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.147-157
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• 2011

본 연구는 국내 콘크리트교량설계기준에 신뢰도기반 저항계수를 적용하기 위한 기초 연구로, 구조물의 설계강도를 산정하기 위하여 사용하는 저항계수체계에 따른 설계결과와 신뢰도지수를 비교분석하는 연구를 수행하였다. 현재 국내에서 적용하는 단면저항계수 및 유럽에서 사용하는 재료저항계수를 적용하여 콘크리트 빔 교량들에 대하여 동일한 설계를 수행한 결과를 비교분석하였다. 콘크리트 구조의 강도를 산정하는데 관련된 재료, 치수 및 해석의 불확실성을 고려하여 설계의 안전율인 신뢰도지수를 산정하고, 신뢰도지수에 큰 영향을 미치는 설계변수에 대한 민감도 분석을 수행하였다. 휨강도와 전단강도에 대하여 설계를 수행하였으며, 현행 국내 도로교설계기준, 미국 AASHTO LRFD, 유럽 Eurocode의 저항계수를 적용한 결과 국내 기준의 저항계수에 따른 설계의 신뢰도지수가 가장 컸으며, 활하중의 통계분포 형식에 따라 신뢰도지수에 차이가 있음을 보였다. 콘크리트 보의 휨과 전단에 대한 신뢰도지수에 미치는 영향은 철근의 항복강도와 활하중이 가장 큼을 민감도 분석결과를 통하여 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.1153-1163
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• 2013

접착식 콘크리트 덧씌우기는 기존 콘크리트 포장과의 재료물성이 유사하여 적절한 유지보수 공법으로 제시되고 있으며, 덧씌우기층과 기존 포장층이 완전부착을 통한 일체화 거동을 하여 우수한 구조적 성능을 확보할 수 있다. 따라서 접착식 콘크리트 덧씌우기의 장기 공용성을 위하여 적절한 부착강도 기준을 확보하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 다양한 부착 특성이 부착강도에 미치는 영향을 고찰하고자 하였으며, 덧씌우기 재료, 기존 포장의 압축강도 및 휨강도 변화, 기존 포장의 열화상태 등 다양한 부착조건에 대한 직접인장 및 간접인장 실험을 실시하여 도출되는 부착강도를 비교 분석하고자 하였다. 연구 결과, 직접인장실험에 의한 부착강도가 간접인장실험에 의한 부착강도보다 상대적으로 높게 분포하는 경향을 나타내고 있으나, 결정계수 0.75 및 P-value 0.002의 높은 부착강도 상관관계를 확보하였다. 이를 통하여 접착식 콘크리트 덧씌우기의 실제 현장 거동을 모사할 수 있는 반복하중에 의한 부착 피로 특성 분석 시 직접인장 및 간접인장 실험의 상관관계를 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.447-455
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• 2019

극한지에서 LNG 저장구조물을 건설할 때 현장 타설 방식으로 제작 및 시공되는 경우, 열악한 작업 환경 및 조건으로 의해 공사금액 및 공사기간이 증가되는 문제점이 발생할 수 있어 모듈형 에너지 저장탱크에 대한 요구가 높아지고 있다. 이에 본 연구에서는 LNG 연료 저장탱크의 경량화를 위해 SCP 모듈의 사용을 대안으로 제시하고자 하였다. 이에 SCP 모듈을 두께별로 제작하고 그에 따른 휨성능을 평가함으로써 SCP 구조의 LNG 연료 저장탱크에 대한 현장적용 가능성을 평가하고자 하였다. 실험 결과 두께 100mm 실험체는 설계상 극한하중인 413 kN까지는 선형을 유지하면서 증가하다가 기울기가 급격하게 변하면서 파괴되었다. 두께 200mm 실험체 또한 설계상 극한하중인 약 822 kN까지 선형을 유지하다가 파괴양상을 보였다. 두 조건 모두 SCP의 휨 시험에서 INCA guidance의 기준대로 철판이 항복에 도달할 때까지 선형 거동을 나타내었다가 극한하중이후에는 급격한 철판 항복을 동반하는 거동을 하였다. 또한, 목표로 제시한 설계 휨강도를 만족하여 SCP 모듈을 활용하여 LNG 저장탱크 외조구조물에 적용이 가능할 것으로 판단되었다. 추후 압축, 전단 시험 등을 추가로 진행하여 SCP의 구조성능에 대한 평가가 필요할 것으로 판단된다.