• Advances in concrete construction
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• 제16권6호
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• pp.277-290
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• 2023

In order to study the mechanical properties of basalt fiber reinforced ultra-fine fly ash concrete (BFUFARC), the effects of ultra-fine fly ash (UFA) content, basalt fiber content, basalt fiber length and water reducing agent content on the compressive strength, splitting tensile strength and flexural strength of the composite material were studied through experimental and theoretical analysis. Also, a scanning electron microscope (SEM) was employed to analyze the mesoscopic structure in the fracture surface of composite material specimens at magnifications of 500 and 3500. Besides, the energy release rate (G_c) and surface free energy (γ_s) of crack tip cracking on BFUFARC in different basalt fiber content were studied from the perspective of fracture mechanics. Further, the cracking resistance, reinforcement, and toughening mechanisms of basalt fibers on concrete substrate were revealed by surface free energy of BFUFARC. The experimental results indicated that basalt fiber content is the main influence factor on the splitting tensile strength of BFUFARC. In case that fiber content increased from 0 to 0.3%, the concrete surface free energy at the tip of single-sided crack showed a trend of increased at first and then decreased. The surface free energy reached at maximum, about 3.59 × 10^-5 MN/m. During the process of increasing fiber content from 0 to 0.1%, G_C-2_γS showed a gradually decreasing trend. As a result, an appropriate amount of basalt fiber can play a preventing cracking role by increasing the concrete surface free energy, further effectively improve the concrete splitting tensile performance.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.343-350
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• 2017

RC 플랫 플레이트 시스템은 공기단축, 시공성 향상, 층고 절감 등의 장점이 있으나, 장스팬 적용 시 슬래브의 작은 휨강성으로 인해 균열 손상 및 과다 처짐이 발생하는 경향이 있다. 특히, 시공 중 슬래브 자중에 의한 과하중의 작용이 슬래브의 장단기 처짐을 증가시킬 수 있다. 이러한 문제점은 자중 저감이라는 장점을 갖고 있는 중공 슬래의 사용을 통해 해결할 수 있다. 이 연구에서는 슬래브 처짐에 대한 중공 슬래브의 자중저감 효과를 분석하기 위하여 변수연구를 수행한다. 콘크리트 강도, 슬래브 시공주기, 동바리 지지층수, 압축철근비, 인장철근비 등의 변수조건들을 포함하여, 시공단계, 콘크리트 균열, 장기 효과를 고려한 시공하중 및 처짐을 산정한다. 일반 슬래브와 중공 슬래브에 대한 시공 중 단기처짐과 완공 후 장기처짐을 비교하고, 슬래브 처짐에 대한 중공 슬래브의 효과를 분석한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.851-863
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• 2002

철근의 부식에 의해 발생하는 부식생성물은 부피팽창으로 인하여 주위의 콘크리트에 압력을 가한다. 이 팽창압은 철근 주의의 콘크리트에 인장응력이 생기게 하며 결국 콘크리트의 피복에 균열을 발생시킨다. 콘크리트 피복의 균열발생은 콘크리트 구조물의 사용수명을 감소시킬 뿐만 아니라 안전성에도 영향을 미친다. 본 연구의 목적은 콘크리트 피복에 균열을 일으키는 임계부식량을 조사하는 것이다. 이를 위하여 포괄적인 실험 및 이론적 연구를 수행하였다. 주요 실험변수로는 콘크리트의 강도와 피복두께이고 부식량의 증가에 따른 콘크리트 피복 표면의 인장변형률을 측정하였다. 철근 팽창에 의한 팽창압의 계산에 공극 및 균열 속으로 흡수되는 부식생성물을 고려하였다. 본 연구를 통하여 균열을 일으키는 임계부식량은 콘크리트 압축강도가 커짐에 따라 증가한다는 사실을 확인하였다. 부식층 내의 팽창압과 변형 사이의 관계를 유도하였으며 부식생성물층의 강성을 결정하였다. 팽창압과 변형 사이의 관계를 설명하기 위하여 압력을 유발하지 않는 변형량의 개념을 도입하였다. 본 연구에서 제안된 이론은 실험결과와 잘 일치하며 콘크리트 구조물의 내구성 설계에 기초가 될 수 있을 것이다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.57-60
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• 2008

기존의 철근콘크리트 구조물 시스템에서 철근은 사용연한이 지날수록 염분 및 습기, 염화물 등 외부환경에 의해 부식된다. 이러한 철근의 부식은 최종적으로 콘크리트 구조물의 성능 저하와 수명 단축을 유발시키는 주요 원인이 되기 때문에 최근 Fiber Reinforced Polymers(FRP)를 이용하여 철근을 대체할 수 있는 보강근을 개발하고자 하는 연구가 활발히 진행 중이다. FRP 보강근 콘크리트 보의 전단강도에 대한 기존 연구에 따르면 FRP 보강근은 철근에 비해 탄성계수가 낮기 때문에 동일 하중 수준에서 철근 콘크리트보다 균열폭이 커지고 균열이 크게 진행하게 되어 전단강도도 감소하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 FRP 보강근 콘크리트 보의 전단강도를 실험적으로 측정하고 기존에 제시 된 선행 규준의 예측식을 실험값과의 비교를 통해 검증해보고자 하였다. 본 연구에서 수행한 실험결과에서는 전단경간비가 증가할수록 전단강도는 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권2호
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• pp.176-183
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• 2010

강바닥판 박스거더에서 바닥틀은 강바닥판, 종방향 리브 및 횡방향 리브로 구성된다. 본 연구 대상 교량은 약 40년 동안 공용되어온 교량으로 바닥틀을 구성하는 U리브의 연결부에서 피로균열이 발생하여 다이어프램 사이에 U리브를 지지하기 위한 횡방향 리브 플레이트와 종방향 프레임을 설치하여 보강하였으나 추가적인 균열이 발생하였다. 균열이 발생된 U리브에는 볼트 연결 강판접착에 의한 보강이 수행되었으나 일부 보강된 리브에서 균열 및 응력집중이 발생되어 보강방법을 맞대기용접에 의한 보강방법으로 변경하였다. 본 연구에서는 U리브의 응력 변화를 파악하기 위해 프레임 보강 전후 구조해석을 수행하였고, 상시교통하중에 의한 응력변화를 파악하기 위해 변동응력을 측정하여 보강방법에 따른 영향을 분석하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.181-188
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• 2014

이 연구에서는 기존의 가상고정점 모델을 통한 단일 현장타설말뚝 설계를 보완하고자, 등가 지반면 스프링 모델을 바탕으로 한 기둥과 말뚝의 상호작용을 고려한 해석법을 제시하였으며, 이를 토대로 주요 영향인자에 따라 말뚝의 최소철근비 적용성을 분석하였다. 나아가, 기둥과 말뚝 조건을 고려하여 말뚝에 철근비별 적용 가능한 한계깊이를 제안하였다. 이 연구 결과, 기둥-말뚝의 상호작용을 고려한 해석은 가상고정점 모델 해석에서 전체 모델링 해석으로 넘어가는 중간단계의 비교적 정확하고 경제적인 설계법임을 알 수 있었으며, 이 해석법을 통해 최소철근비 적용성을 평가한 결과, 말뚝의 최대 휨모멘트는 말뚝재료의 균열모멘트 이내에서 모두 발생하는 것으로 나타나 말뚝에는 최소철근비(0.4%)를 적용하여도 만족하는 것을 알 수 있었다. 이를 토대로, 현장사례를 통해 철근비별 적용 가능한 한계깊이($L_{As=x%}$)를 제안하였으며, 정규화된 철근비별 적용 가능한 한계깊이 ($L_{As=x%}/L_P$)는 정규화된 말뚝길이($L_P/D_P$)에 따라 선형적으로 감소하여 일정한 값에서 수렴함을 알 수 있었다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2001년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.89-92
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• 2001

Drop weight impact tests were performed to investigate the impact behavior of carbon fiber/epoxy composite laminates reinforced by short fibers and other interleaving materials. Characterization techniques, such as cross-sectional fractography and scanning acoustic microscopy, were employed quantitatively to assess the internal damage of some composite laminates. Scanning electron microscopy was used to observe impact damage and fracture modes on specimen fracture surfaces. The results show that composite laminates experience various types of fracture; delamination, intra-ply cracking, matrix cracking and fiber breakage depending on the interlayer materials. Among the composite laminates tested in this study, the composites reinforced by Zylon fibers showed very good impact damage resistance with medium level of damage, while the composites interleaved by poly(ethylene-co-acrylic acid) (PEEA) film is expected to deteriorate the bulk strength due to the reduction of fiber volume fraction, even though the damaged area is significantly reduced.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.75-87
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• 1993

본 논문은 강섬유보강콘크리트 deep beam의 전단특성을 규명하고 균열전단강도와 극한전단강도를 예측하기 위한 것으로 섬유로 보강된 16개의 보를 포함한 총 20개의 보를 4 series로 나누어 실험을 수행하였다. 실험의 변수는 콘크리트의 강도, 섬유혼입률, 전단지간 등이며, 실험 과정을 통해 파괴형상, 처짐, 변형률, 전단강도 등을 측정 하였다. 실험결과로 부터 섬유의 혼입량이 많아지고, 콘크리트의 강도가 커질 수록, 그리고 전단지간이 짧아질수록 섬유보강콘크리트 deep beam의 균열 및 극한전단강도가 증가됨을 밝혔다. 또한, 실험성과를 회귀분석하여 균열전단강도와 극한전단강도 추정식을 제안 하였다. 제안된 추정식에 의한 계산값과 실험성과를 비교 검토하여 그 상관성을 확인하였다.

• 한국안전학회지
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• 제27권5호
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• pp.141-147
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• 2012

Recently, the external prestressed concrete structures are increasingly being built. The mechanical behavior of prestressed concrete beams with external tendon is different from that of normal bonded PSC beams in that the increment of tendon stress was derived by whole member behavior. By this reason, the ultimate stress of external tendon is smaller than that of bonded tendon or internal unbonded tendon. The purposes of the present paper are therefore to improve the mechanical behavior of external unbonded tendon by using partially bonded external tendon and to evaluate the flexural behavior of partially bonded external tendon by the flexural member experiment. From the experimental results, before flexural cracking, there was no difference between external unbonded, partially bonded and bonded tendons. However, after cracking, yielding load of reinforcement, ultimate load, and tendon stress were increased in the sequence of external unbonded, partially bonded and bonded tendon members. The equation of ACI-318 and AASHTO 1994 were not matched with test results and had no correlations. So the newly proposed equation will be needed including the consideration of tendon profile, tendon bonded type, and so on. The proposed partially bonded external tendon in this paper will be a effective basis for the evaluation of external tendons in construction and design.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제26권5호
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• pp.569-589
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• 2007

This paper presents an analytical model for RC beam-column connections that takes into account bond deterioration between reinforcing steel and concrete. The model is based on the Lumped Damage Mechanics (LDM) theory which allows for the characterization of cracking, degradation and yielding, and is extended in this paper by the inclusion of the slip effect as observed in those connections. Slip is assumed to be lumped at inelastic hinges. Thus, the concept of "slip hinge", based on the Coulomb friction plasticity theory, is formulated. The influence of cracking on the slip behavior is taken into account by using two concepts of LDM: the effective moment on an inelastic hinge and the strain equivalence hypothesis. The model is particularly suitable for wide beam-column connections for which bond deterioration dominates the hysteretic response. The model was evaluated by the numerical simulation of five tests reported in the literature. It is found that the model reproduces closely the observed behavior.