• Computers and Concrete
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• 제26권3호
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• pp.275-283
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• 2020

Reinforced concrete (RC) does not provide sufficient resistance against impacts and blast loads, and the brittle structure of RC fails to protect against fractures due to the lack of shock absorption. Investigations on improving its resistance against explosion and impact have been actively conducted on high-performance fiber-reinforced cementitious composites (HPFRCCs), such as fiber-reinforced concrete and ultra-high-performance concrete. For these HPFRCCs, however, tensile strength and toughness are still significantly lower compared to compressive strength due to their limited fiber volume fraction. Therefore, in this study, the tensile behavior of slurry-infiltrated fiber-reinforced cementitious composites (SIFRCCs), which can accommodate a large number of steel fibers, was analyzed under static and dynamic loading to improve the shortcomings of RC and to enhance its explosion and impact resistance. The fiber volume fractions of SIFRCCs were set to 4%, 5%, and 6%, and three strain rate levels (maximum strain rate: 250 s^-1) were applied. As a result, the tensile strength exceeded 15 MPa under static load, and the dynamic tensile strength reached a maximum of 40 MPa. In addition, tensile characteristics, such as tensile strength, deformation capacity, and energy absorption capacity, were improved as the fiber volume fraction and strain rate increased.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제89권4호
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• pp.349-362
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• 2024

High-performance fiber-reinforced cement composites (HPFRCC) are new materials created and used to repair, strengthen, and improve the performance of different structural parts. When exposed to tensile tension, these materials show acceptable strain-hardening. All of the countries of the globe currently seem to have a need for these building materials. This study aims to create a low-carbon HPFRCC (high ductility) that is made from materials that are readily available locally which has the right mechanical qualities, especially an increase in tensile strain capacity and environmental compatibility. In order to do this, the effects of fiber volume percent (0%, 0.5%, 1%, and 2%), and determining the appropriate level, filler type (limestone powder and silica sand), cement type (ordinary Portland cement, and limestone calcined clay cement or LC3), matrix hardness, and fiber type (ordinary and oxygen plasma treated polypropylene fiber) were explored. Fibers were subjected to oxygen plasma treatment at several powers and periods (50 W and 200 W, 30, 120, and 300 seconds). The influence of the above listed factors on the samples' three-point bending and direct tensile strength test results has been examined. The results showed that replacing ordinary Portland cement (OPC) with limestone calcined clay cement (LC3) in mixtures reduces the compressive strength, and increases the tensile strain capacity of the samples. Furthermore, using oxygen plasma treatment method (power 200 W and time 300 seconds) enhances the bonding of fibers with the matrix surface; thus, the tensile strain capacity of samples increased on average up to 70%.

• Geomechanics and Engineering
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• 제17권3호
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• pp.271-278
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• 2019

In recent years, the crack accidents of earth and rockfill dams occur frequently. It is urgent to study the tensile strength and tensile failure mechanism of the gravelly soil in the core for the anti-crack design of the actual high earth core rockfill dam. Based on the self-developed uniaxial tensile test device, a series of uniaxial tensile test was carried out on gravelly soil with different gravel content. The compaction test shows a good linear relationship between the optimum water content and gravel content, and the relation curve of optimum water content versus maximum dry density can be fitting by two times polynomial. For the gravelly soil under its optimum water content and maximum dry density, as the gravel content increased from 0% to 50%, the tensile strength of specimens decreased from 122.6 kPa to 49.8 kPa linearly. The peak tensile strain and ultimate tensile strain all decrease with the increase of the gravel content. From the analysis of fracture energy, it is proved that the tensile capacity of gravelly soil decreases slightly with the increasing gravel content. In the case that the sample under the maximum dry density and the water content higher than the optimum water content, the comprehensive tensile capacity of the sample is the strongest. The relevant test results can provide support for the anti-crack design of the high earth core rockfill dam.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권3호
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• pp.76-85
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• 2017

본 연구에서는 유압식 급속재하 시험 장치를 제작하여 변형 속도에 따른 후크형 강섬유 및 폴리아미드 섬유보강 시멘트 복합체의 압축강도 및 인장강도 특성을 평가하였다. 그 결과, 변형 속도가 증가함에 따라 압축강도, 최대 응력 점에서의 변형 및 탄성계수는 증가하였으며, 섬유 종류 및 혼입률은 변형 속도에 의한 압축강도의 영향은 크지 않았다. 본 연구에서 평가된 압축강도의 DIF는 CEB-FIP model code 2010에 비해 상회하였으며, ACI-349의 예측값과 유사한 경향이 나타났다. 인장특성의 경우에도 변형 속도가 증가함에 따라 인장강도와 변형능력이 크게 향상되었다. 후크형 강섬유보강 시멘트 복합체는 변형 속도가 증가함에 따라 섬유와 매트릭스의 부착력이 증가하는 것에 의해 인장강도와 변형능력이 크게 향상되었으며, 섬유가 매트릭스로부터 인발되는 파괴 특성이 나타났다. 한편, 폴리아미드 섬유보강 시멘트 복합체의 경우 섬유와 매트릭스의 부착력이 크기 때문에 섬유가 매트릭스로부터 인발되지 않고 끊어지는 파괴 특성이 나타났으며, 폴리아미드 섬유보강시멘트 복합체의 인장특성에 대한 변형 속도 효과는 섬유의 인장강도에 큰 영향을 받는 것으로 판단되었다. 이러한 결과로부터 폴리아미드 섬유보강 시멘트 복합체의 인장강도에 대한 변형 속도의 효과는 후크형 강섬유의 부착력에 대한 민감도 보다 큰 것으로 사료된다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2017년도 춘계 학술논문 발표대회
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• pp.122-123
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• 2017

In this study, the tensile behavior of single and hybrid fiber reinforced cement composite according to strain rate was evaluated. Experimental results, in the strain rate 10-6/s, fiber reinforced cement composite showed improved of tensile strength and decrease of strain at peak stress as SSF volume content increased. In the strain rate 101/s, the single and hybrid reinforced cement composite' s tensile properties are improved, because of the improved bond strength between the fiber and matrix. And hybrid fiber reinforced cement composite showed high energy absorption capacity, because the SSF prevented the cracking and fracture of the surrounding matrix when during the HSF pull-out.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2018년도 추계 학술논문 발표대회
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• pp.87-88
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• 2018

In this study, the tensile properties of single and hybrid fiber reinforced cement composite according to strain rate was evaluated. Experimental results, in the strain rate 10^-6/s, fiber reinforced cement composite showed improved of tensile strength and decrease of strain at peak stress as SSF volume content increased. In the strain rate 101/s, the single and hybrid reinforced cement composite's tensile properties are improved, because of the improved bond strength between the fiber and matrix. And hybrid fiber reinforced cement composite showed high energy absorption capacity, because the SSF prevented the cracking and fracture of the surrounding matrix when during the HSF pull-out.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.158-165
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• 2019

이 연구의 목적은 알칼리활성 슬래그 기반 섬유보강 복합재료를 보 부재의 재료로 활용하였을 때 휨거동을 해석적으로 분석하는 것이다. 7% 이상의 초고연성이 나타날 수 있는 알칼리활성 슬래그 기반 섬유보강 복합재료를 제조하기 위하여 재료 및 배합을 선정하였고, 재료의 압축강도와 인장성능을 평가하였다. 복합재료는 압축강도 32.7MPa, 인장강도 8.43MPa, 인장변형성능 7.52%를 나타내었다. 초고연성 복합재료로 구성된 보의 휨거동을 분석하기 위하여 4가지 단면에 대하여 비선형 단면 층상화 방법을 사용하여 해석을 수행하였다. 해석결과 초고연성 복합재료로 부분적으로 보강된 경우 8.0%, 콘크리트가 복합재료로 전부 치환되어 전체 보강된 경우 24.7%의 휨강도 증진효과가 있는 것으로 나타났다. 휨강도 증진 효과가 크지 않은 이유는 인장 연단의 변형률이 최대 1.38%로 초고연성 복합재료의 인장변형성능의 18.4%밖에 되지 않기 때문인 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.95-102
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• 2020

이 연구에서는 입경이 큰 골재를 사용하면서 2% 이상의 인장변형률 성능을 나타내는 고연성 PE 섬유보강 시멘트 복합체 개발을 목적으로 골재의 크기와 입도분포에 따른 고연성 섬유보강 시멘트 복합체의 인장거동 특성을 살펴보고자 하였다. 0.6 mm 이하의 입경들로 구성된 규사를 사용한 배합을 기준으로 최대입경 2.36 mm, 4.75 mm, 5.6 mm, 6.7 mm의 강모래 및 강자갈을 사용한 배합을 비교하여 성능평가를 실시하였다. 골재의 입도분포는 수정 A&A 모델에 기반한 최적입도분포곡선에 가깝도록 세분화된 입경별 혼합비율을 조절하였다. 직접인장실험을 통해 구한 인장거동은 모든 배합에서 뚜렷한 인장변형률 경화 거동을 보였다. 골재 입경별 혼합비율을 조절하여 입도분포가 최적곡선에 가깝도록 한 경우에는 모든 배합에서 규사를 사용한 경우보다 높은 인장변형률 성능을 나타내었다. 또한 골재의 최대입경이 커서 입도분포가 넓을수록 높은 인장변형률 성능을 보였으며, 최대입경 5.6 mm, 6.7 mm의 굵은 골재를 포함하는 경우 각각 4.83%와 5.89%의 매우 높은 인장변형률 성능을 나타내었다. 이 연구를 통해 적절한 입도분포 조절을 통해 굵은 골재를 사용하면서도 고연성 섬유보강 시멘트 복합체의 제조가 가능함을 보였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제21권8호
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• pp.89-96
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• 2004

Micro-tensile testing system, consisting of a micro tensile loading system and micro-ESPI(Electronic Speckle Pattern Interferometry) system, has been developed for measurement of micro-tensile properties of thin micro-materials. Micro-tensile loading system had a load cell with the maximum capacity of 50N and micro actuator with resolution of 4.5nm in stroke. The system was used to apply a tensile load to the micro-sized specimen. During tensile loading, the micro-ESPI system acquired interferornetric speckle patterns in the deformed specimen and measured the in-plane tensile strain. The ESPI system consisted of a CCD-camera with a lens and the window-based program developed for this experiment. Using this system, stress-strain curves for 4 kinds of electrolytic copper foil 18$\square$m thick were obtained. From these curves, tensile properties, including the elastic modulus. yielding strength and tensile strength, were determined and also values of the plastic exponent and coefficient based on Ramberg-Osgood relationship were evaluated.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권6호
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• pp.979-990
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• 2016

본 연구는 변형률 기반 설계를 위해 개발된 X80 라인파이프의 인장 변형성능을 검증하기 위해 금속의 비선형 거동을 해석할 수 있는 대표적 경험적인 모델인 GTN (Gurson-Tvergaard-Needleman) 모델을 이용한 비선형 유한요소 해석기법을 제시한다. GTN 모델은 재하과정중 금속 내부에서 발생하는 공극의 생성, 성장, 합체에 대한 모델링을 통해 재료의 손상거동을 묘사하는데, 본 연구에서는 GTN 모델에 대한 사용자 정의 재료모델을 작성하고 상용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS에 연동시켜 강재의 비선형 손상거동을 해석하였다. 비선형 손상해석을 위한 모재와 용접용 재료의 재료상수는 원형봉과 전두께 시편에 대한 인장시험 결과를 수치모사하여 결정하였으며, 결정된 재료상수를 이용하여 SENT (Single Edge Notch Tension) 시험과 CWPT (Curved Wide Plate Test)를 수치모사하였다. 수치해석 결과로부터 인장 변형성능을 산정하고 이를 시험결과 및 기존의 경험공식과 비교한 결과 본 연구에서 개발한 수치기법이 X80 라인파이프 부재의 인장 변형성능을 신뢰도 높게 평가하는 것을 확인하였으며, 결과적으로 변형률 기반 설계에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.