• 콘크리트학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.353-360
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• 2017

PHC말뚝을 보강한 CFP말뚝의 P-M 상관도를 통한 휨 모멘트 예측과 휨 실험 결과를 통해 P-M 계산법의 타당성과 CFP말뚝의 휨 성능을 평가한 실험 연구이다. 시험체는 PHC말뚝과 링형 합성 전단연결재 그리고 속채움 콘크리트를 기본으로 한 CFP말뚝과 1차 보강(말뚝 보강철근 H13-8ea), 2차 보강(내부 보강철근 H19-8ea)으로 제작된 시험체의 휨 실험 결과 CFP-N-N 시험체 대비 최고 하중이 46.4%, 103.9% 증대되었으며, 보강 철근량에 따른 연성능력 증대가 이루어졌다. 또한 CFP말뚝 설계법의 극한한계상태 예측값과 실험 결과값을 비교해 볼 때, 각 보강 단계별 1.23, 1.40배의 안전율을 확보하여 본 연구에서 제시한 설계법이 합리적인 것으로 판단된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제21권5호
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• pp.1017-1029
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• 2016

When a welded circular hollow section (CHS) tubular joint is subjected to brace axial loading, failure position is located usually at the weld toe on the chord surface due to the weak flexural stiffness of the thin-walled chord. The failure mode is local yielding or buckling in most cases for a tubular joint subjected to axial load at the brace end. Especially when a cyclic axial load is applied, fracture failure at the weld toe may occur because both high stress concentration and welding residual stress along the brace/chord intersection cause the material in this region to become brittle. To improve the ductility as well as to increase the static strength, a tubular joint can be reinforced by increasing the chord thickness locally near the brace/chord intersection. Both experimental investigation and finite element analysis have been carried out to study the hysteretic behaviour of the reinforced tubular joint. In the experimental study, the hysteretic performance of two full-scale circular tubular T-joints subjected to cyclic load in the axial direction of the brace was investigated. The two specimens include a reinforced specimen by increasing the wall thickness of the chord locally at the brace/chord intersection and a corresponding un-reinforced specimen. The hysteretic loops are obtained from the measured load-displacement curves. Based on the hysteretic curves, it is found that the reinforced specimen is more ductile than the un-reinforced one because no fracture failure is observed after experiencing similar loading cycles. The area enclosed by the hysteretic curves of the reinforced specimen is much bigger, which shows that more energy can be dissipated by the reinforced specimen to indicate the advantage of the reinforcing method in resisting seismic action. Additionally, finite element analysis is carried out to study the effect of the thickness and the length of the reinforced chord segment on the hysteretic behaviour of CHS tubular T-joints. The optimized reinforcing method is recommended for design purposes.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.391-400
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• 2012

최근 건설 산업에서 FRP는 재료적 장점들 때문에 구조물의 보강 재료로서 많이 사용되어지고 있다. FRP 외부부착보강은 중량에 비하여 높은 강도 및 강성, 우수한 내구성과 시공성 등 여러 가지 장점을 가지는 공법이다. 그러나 외부부착보강은 구조물이 투수성이 낮은 보강재로 밀폐되고 수분이 외부로 배출되지 못함으로 인하여, 장기적인 구조물의 손상을 발생시키는 문제점이 있다. 본 연구에서는 인발성형으로 제작되었으며, 기존의 FRP와 재료역학적 성질은 동등하면서 투수성을 지녀 구조물의 내구성, 부착성능에 유리한 유리섬유패널(GP)에 대해서 정적실험을 통해 실험체의 반복하중 하에서의 하중-처짐 선도, 파괴형태, 하중-변형율 관계 등을 조사하였다. 실험결과 2,000,000회 피로실험 후에도 파괴에 도달하지 않았으며, 보의 처짐이나 콘크리트 압축변형률이 기준 콘크리트 시험체보다 현저히 낮은 것으로 측정되어 장기 부착력 및 장기 내구성능이 우수함을 알수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권1호
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• pp.131-139
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• 2012

콘크리트 기둥에 사용되는 횡방향 철근은 압축콘크리트 파괴 시 횡방향 벌어짐을 구속하여 폭렬을 줄일 수 있고 콘크리트의 연성을 증가시키는 데에 유효하며 강도손실 보상효과가 있다. 이를 규명하기 위하여, 띠철근의 간격과 나선철근을 변수로 한 실험체를 제작하여 가열실험을 수행하였다. 이 때 전기로 온도를 $300^{\circ}C$, $600^{\circ}C$ 및 $800^{\circ}C$로 설정하여 $13.33^{\circ}C$/분의 속도로 가열하고 2시간동안 그 온도를 유지시켰다. 냉각된 실험체에 대해 응력-변형률 곡선을 구하기 위한 압축실험을 수행하고, 이로부터 탄성계수, 잔존 내력 및 변형률 등의 잔존 역학적 특성을 분석하였다. 실험결과 횡방향 철근비가 높을수록 철근이 콘크리트를 구속하여 다축 응력 상태가 되기 때문에 고온을 받은 콘크리트의 잔존 최대응력이 커지고 더욱 큰 변형을 발휘할 수 있는 있는 것을 확인하였다. 이울러, 콘크리트의 잔존 탄성계수의 감소율은 횡방향 철근의 구속효과로 작아지는 것으로 분석되었다.

• Computers and Concrete
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• 제30권3호
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• pp.175-183
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• 2022

To study the working mechanism and size effect of an innovative dovetail UHPC joint originated from the 5th Nanjing Yangtze River Bridge, a large-scale testing subject to negative bending moment was conducted and compared with the previous scaled specimens. The static responses, i.e., the crack pattern, failure mode, ductility and stiffness degradation were analyzed. It was found that the scaled specimens presented similar working stages and working mechanism with the large-scale ones. However, the post-cracking ductility and relative stiffness degradation all decrease with the enlarged length/scale, apart from the relative stiffness after flexural cracking. The slab stiffness at the flexural cracking stage is 90% of the initial stiffness while only 24% of the initial stiffness reserved in the ultimate stage. Finite element model (FEM) was established and compared with the experiments to verify its effectiveness in exploring the working mechanism of the innovative joint. Based on this effective method, a series of FEMs were established to further study the influence of material strength, pre-stressing level and ratio of reinforcement on its deflection-load relationship. It is found that the ratio of reinforcement can significantly improve its load-carrying capacity among the three major-influenced factors.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권5A호
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• pp.719-727
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• 2008

GFRP 보강근의 인장강도 및 부착성능 등은 철근과 다르기 때문에 GFRP 보강근을 콘크리트 구조물에 적용하기 위해서는 GFRP 보강근으로 보강된 콘크리트 부재의 거동에 관한 연구가 선행되어야 한다. GFRP는 높은 비강도, 경량성, 비부식성 등의 장점을 가지고 있으나 탄성계수가 철근보다 작아 상대적으로 큰 처짐이 발생하는 단점이 있다. 교량 바닥판은 아칭효과 등에 의해 휨성능이 증가하므로 FRP 보강근을 우선 적용할 수 있는 대상 중 하나이다. 본 논문은 국내에서 개발된 철근 대체재용 GFRP 보강근의 콘크리트 구조물로의 적용 가능성을 관찰하기 위한 실험연구에 관한 것이다. 대상 실험체는 폭과 길이가 3,000 mm, 4,000 mm이고 두께가 240 mm인 실제 크기의 콘크리트 바닥판이다. 실험변수는 보강근 종류(철근, GFRP 보강근)와 보강비로 총 3개의 바닥판을 제작하였다. 정적실험을 수행하였으며 DB-24 하중등급의 축하중을 모사한 재하면적을 가진 직사각형 강재로 바닥판이 파괴될 때까지 집중하중을 가하였다. 철근 보강 바닥판과 GFRP 보강 바닥판의 거동차이를 최대성능, 처짐 및 균열 거동 등에 대해 비교 검토하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권5호
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• pp.173-181
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• 2021

철근콘크리트 구조물은 다양한 환경에 노출되어 수분 침투로 인한 철근 부식이 발생하며, 부식으로 인한 구조물의 내구성능 저하 문제가 발생할 수 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 철근에 비해 인장강도, 비부식성, 경량화 등 뛰어난 장점을 가진 FRP 보강근에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. FRP 보강근은 철근과 달리 항복 구간이 없으므로 파괴 시까지 선형탄성거동이 나타나고 탄성계수가 낮아 과도한 처짐이 발생할 수 있으므로 한계상태 조건에 대한 적용성 검토가 필요하다. 한계상태에서 FRP 보강 콘크리트 의 휨 설계 시 ACI 440.1R은 FRP 보강근의 재료적 불확실성을 고려하여 환경감소계수와 강도감소계수를 모두 적용하여 휨강도가 크게 낮아진다. 따라서 본 연구에서는 국내·외 다양한 문헌을 조사하여 유효단면이차모멘트 제안식의 처짐 해석 결과와 실험결과를 비교하였으며, ACI 440.1R 및 Fib bulletin 40의 설계휨강도를 분석하였다. 실험 결과에 따른 휨강도는 ACI 440.1R에 비해 Fib bulletin 40의 설계휨강도와 유사한 경향이 확인되었으며, 인장지배단면에서 ACI 440.1R은 설계휨강도를 보수적으로 평가하는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.107-114
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• 2013

이 연구는 고속비상체의 충돌 및 에멀젼 폭약에 의한 폭발조건에서 섬유보강 콘크리트의 내충격 성능을 실험적으로 평가하는 것으로 목적으로 하였으며, 고속 충격시험은 비상체의 충돌속도는 약 350 m/s이며, 폭발실험은 시험체 표면에 폭약을 접촉시킨 상태에서 실시하였다. 그 결과, PVA, PE 및 강섬유의 혼입에 의한 섬유보강 콘크리트 시험체의 휨인장성능 증가는 고속충격 및 접촉폭발에 의한 배면파괴를 억제시켰다. 콘크리트의 내충격 성능에 있어서 배면파괴 억제는 압축강도에 비하여 휨인장성능의 영향을 크게 받는 것으로 나타났다. 또한, 고속충돌 및 접촉폭발에 의해 발생하는 콘크리트 시험체의 파괴패턴은 매우 유사한 것을 알 수 있었으며, 고속비상체에 의한 충돌실험을 통해 접촉폭발상황에 대한 시험체의 파괴패턴의 유추가 가능할 것으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.95-102
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• 2012

고층건축물의 구조부재로 적용되는 철골이나 고강도콘크리트로 시공된 경우 내화대책은 필수 불가결한 요소이며 특히, 고강도콘크리트로 적용된 경우 폭렬 등에 의한 단면결손이 발생하기 쉽기 때문에 이에 대한 대책이 필요하다. 즉, 내화성능 확보를 위해 온도상승을 허용범위 이내로 억제하는 대책이 필요하며 이 중 가장 효율적인 방법이 내화성 마감을 실시하는 것이다. 일반적으로 내화성 마감재에 사용되는 시멘트계 재료는 C-S-H, 및 CH가 단계적으로 열 분해되어 압축강도는 저하하게 된다. 내화성능을 발휘하기 위해 고온에서 강도감소가 작고 안정적인 고온특성을 보인다면 보다 효과적으로 성능 발현이 가능할 것이다. 본 연구는 고층건축물의 철골 및 콘크리트 부재의 효과적인 내화성능 발현을 위한 경량 내화성 마감재 개발을 위한 연구로 내화성능이 우수하다고 알려진 Alumino-silicate계 재료를 내화성 마감에 적용하기 위해 고온특성에 대해 검토하였다. 검토 결과, 플라이애시, 메타카올린 및 경량골재를 활용한 경량 내화성 마감재는 고온에서 비교적 안정적인 특성을 발현하여 내화성 마감재로의 효용성을 확인할 수 있었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제57권1호
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• pp.1-20
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• 2016

On the basis of the geological conditions of high and steep mountainous slope on which an exit portal of an express railway tunnel with a bridge-tunnel combination is to be built, the composite structure of the exit portal with a bridge abutment of the bridge-tunnel combination is presented and the stability of the slope on which the express railway portal is to be built is analyzed using three dimensional (3D) numerical simulation in the paper. Comparison of the practicability for the reinforcement of slope with in-situ bored piles and diaphragm walls are performed so as to enhance the stability of the high and steep slope. The safety factor of the slope due to rockmass excavation both inside the exit portal and beneath the bridge abutment of the bridge-tunnel combination has been also derived using strength reduction technique. The obtained results show that post tunnel portal is a preferred structure to fit high and steep slope, and the surrounding rock around the exit portal of the tunnel on the high and steep mountainous slope remains stable when rockmass is excavated both from the inside of the exit portal and underneath the bridge abutment after the slope is reinforced with both bored piles and diaphragm walls. The stability of the high and steep slope is principally dominated by the shear stress state of the rockmass at the toe of the slope; the procedure of excavating rockmass in the foundation pit of the bridge abutment does not obviously affect the slope stability. In-situ bored piles are more effective in controlling the deformation of the abutment foundation pit in comparison with diaphragm walls and are used as a preferred retaining structure to uphold the stability of slope in respect of the lesser time, easier procedure and lower cost in the construction of the exit portal with bridge-tunnel combination on the high and steep mountainous slope. The results obtained from the numerical analysis in the paper can be used to guide the structural design and construction of express railway tunnel portal with bridge-tunnel combination on high and abrupt mountainous slope under similar situations.