• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.69-84
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• 2002

본 논문에서는 축방향 인장 부재의 균열거동과 철근콘크리트 부재의 인장강화현상을 고려하기 위한 새로운 해석적 기법을 제시하였다 균열 후 거동 규명을 위하여 부착응력-슬립의 관계나 부탁 응력의 분포를 가정하는 기존의 해석방법과는 달리, 철근과 콘크리트의 변형률 분포 함수를 다항식으로 가정하여, 이를 바탕으로 일축 인장부재의 균열 해석 기법을 구성하였다. 제시한 균열 해석모델은 기존의 해석기법과 비교하여, 철근콘크리트 구조물의 유한요소해석을 위한 균열 후의 평균 응력-변형률 관계를 정의하거나, 부재의 길이방향으로 철근과 콘크리트가 분담하는 하중 및 슬립량 산정시 매우 효율적이다. 제안된 모델을 이용하여 얻어진 균열하중과 보강철근의 신장률 값을 다른 해석기법 및 실험값과 비교한 결과 만족할만한 정확도를 보여주었다.

• Computers and Concrete
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• 제4권5호
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• pp.403-424
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• 2007

The investigation of corrosion effects on the tensile behavior of reinforced concrete (RC) members is very important in region prone to high corrosion conditions. In this article, an experimental study concerning corrosion effects on tensile behavior of RC members is presented. For this purpose, a comprehensive experimental program including 58 cylindrical reinforced concrete specimens under various levels of corrosion is conducted. Some of the specimens (44) are located in large tub containing water and salt (5% salt solution); an electrical supplier has been utilized for the accelerated corrosion program. Afterwards, the tensile behavior of the specimens was studied by means of the direct tension tests. For each specimen, the tension stiffening curve is plotted, and their behavior at various load levels is investigated. Average crack spacing, loss of cross-section area due to corrosion, the concrete contribution to the tensile response for different strain levels, and maximum bond stress developed at each corrosion level are studied, and their appropriate relationships are proposed. The main parameters considered in this investigation are: degree of corrosion ($C_w$), reinforcement diameter (d), reinforcement ratio (${\rho}$), clear concrete cover (c), ratio of clear concrete cover to rebar diameter (c/d), and ratio of rebar diameter to reinforcement percentage ($d/{\rho}$).

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.569-577
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• 2021

현대 건설산업의 주 사용재료인 철근콘크리트는 철근과 콘크리트 사이의 부착이 용이하며, 두 부재간의 열팽창계수가 비슷하다는 장점을 가지고 있다. 하지만 철근은 각종 환경요인에 의하여 부식되는 단점을 가지고 있다. 철근 부식은 철근의 표면을 팽창시키게 되며, 콘크리트와의 부착응력에 영향을 주며 균열을 발생시키는 원인이 된다. 이러한 철근콘크리트의 단점을 보완하기 위하여 FRP 합성재료의 개발 연구가 진행되고 있다. FRP 합성재료는 높은 인장강도, 비부식성, 비 전자기성을 갖는 특징이 있다. 기존의 FRP 합성재료를 이용한 보강근은 현장에서 절단 및 구부리기가 용이하지 못하다는 단점을 가지고 있기 때문에 CFRP 보강근을 황용하는 연구가 진행되고 있다. CFRP 보강근 자체 인발시험, 부착응력, 묻힘길이 실험은 지속되어 왔지만 콘크리트 성능에 따른 부착특성에 관한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 콘크리트 강도에 따른 CFRP 보강근의 부착특성 검토하기 위한 실험적 연구를 진행하였다. 그 결과, 콘크리트 강도에 따른 CFRP 부착특성은 물/시멘트비가 증가할수록 부착응력과 비교하여 미끌림 길이가 증가하는 것으로 나타났다. 또한 단위수량에 따른 CFRP 부착특성은 단위수량이 높아 질수록 부착응력이 약간 씩 감소하는 것을 알 수 있었다. 향후 CFRP 보강근의 부착강도 특성 분석에 있어서, 미끌림이 발생하지 않도록 CFRP 보강근의 최적의 묻힘 길이 등에 추가적인 연구가 필요한 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.459-467
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• 2008

이 논문은 철근콘크리트 휨부재의 균열폭과 처짐 계산에 대한 해석적 모델을 제안한 것이다. 균열 안정화단계에서 철근과 콘크리트 경계면에서 발생하는 실제와 유사한 형태의 부착응력-미끌림 관계와 인장증강효과를 수치적으로 유도한 후, 균열과 균열 사이에서 철근의 매입길이 방향으로 발생하는 철근과 콘크리트의 변형률 차이가 균열면으로 누적되는 양을 계산할 수 있는 평형방정식을 이용하였다. 이로부터 두 재료의 변형량 차이로부터 평균 균열폭을 계산할 수 있는 모델과 인장증강효과를 반영한 철근의 평균변형률과 모멘트-곡률 관계를 도입하여 처짐을 계산하는 모델을 제안하였다. 이렇게 정식화된 새로운 균열폭 및 처짐 모델을 기존 문헌에 발표된 여러 연구자들의 실험자료에 적용하여 그 정확성을 검증한 결과, 제안식에 의한 예측값은 현재 사용되고 있는 여러 설계기준의 사용성 규정으로 계산한 결과와 비교할 때 실험값을 비교적 정확하게 예측하는 것으로 나타났다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.175-182
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• 2020

철근 부식으로 인한 철근 콘크리트 구조물의 내구성능 저하를 방지하는 방법 중 하나인 에폭시 도막 철근의 사용이 증가하고 있으나, 에폭시 도막으로 인한 콘크리트와 철근의 부착성능 부족으로 정착길이 및 겹침이음길이를 증가시켜야하는 것이 문제가 된다. 이 논문은 에폭시 도막 철근의 부착성능을 개선하여 직접인발시험에서 확인한 기본정착길이의 감소 가능성을 실제 휨부재의 이음길이 산정에 반영할 수 있는지를 확인하기 위하여 수행한 실험연구를 정리한 것이다. 휨부재에서 일반철근과 에폭시 도막 철근의 겹침이음 특성을 비교하기 위하여 철근지름 및 겹침이음길이를 변수로 하여 36개의 시험체로 보-단부 실험을 통해 겹침 이음 성능평가를 하였다. 실험결과에 의하면 현행설계기준에 따라 이음길이에 보정계수 1.2를 사용한 에폭시 도막 철근 부착강도와 일반철근 부착강도를 비교한 결과 파괴 양상, 처짐특성 및 균열폭 등을 고려할 때 현행 설계기준에 따른 보정계수의 필요성을 확인하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2009년도 춘계 학술대회 제21권1호
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• pp.201-202
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• 2009

본 연구는 화이버요소를 이용하여 철근콘크리트부재에서 실제 발생 가능한 대부분의 효과들을 고려 할 수 있는 비선형 유한요소 해석프로그램의 개발이 목적이다. 프로그램은 연성도법을 기반으로 하여 베르누이 빔 요소 해석이 가능하도록 개발되었다. 그리고 화이버요소를 사용함으로써 철근콘크리트의 횡구속과 같은 3 차원효과를 화이버의 일축 거동으로 나타낼 수 있도록 하였다. 추가적으로 철근 부착, 전단력과 같은 효과들을 적용하기 위해 가장 적합한 형태의 모델링 기법을 도입하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제41권5호
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• pp.645-662
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• 2012

Deteriorative effects of steel corrosion on the structural response of reinforced concrete are simulated for varying degrees of corrosion. The simulation approach is based on a three-dimensional irregular lattice model of the bulk concrete, in which fracture is modeled using a crack band approach that conserves fracture energy. Frame elements and bond link elements represent the reinforcing steel and its interface with the concrete, respectively. Polylinear stress-slip properties of the link elements are determined, for several degrees of corrosion, through comparisons with direct pullout tests reported in the literature. The link properties are then used for the lattice modeling of reinforced concrete beams with similar degrees of corrosion of the main reinforcing steel. The model is successful in simulating several important effects of steel corrosion, including increased deflections, changes in flexural cracking behavior, and reduced yield load of the beam specimens.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.293-302
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• 2004

국내외의 건설공사에 프리텐션 방식을 이용한 프리스트레스트 콘크리트 구조물이 폭넓게 활용됨에 따라 프리텐션부재 단부에서의 응력전달에 관한 관심이 증가되고 있다. 그러나 전달길이에 대한 현행 기준에서는 프리스트레스 힘의 크기와 PS 강재의 직경만을 고려하고 있으나 프리스트레스를 도입할 때의 콘크리트의 강도 및 피복두께 등의 인자들도 전달길이에 영향을 미치는 것으로 나타나고 있다. 따라서 본 연구에서는 강선의 직경과 유효 프리스트레스의 크기뿐만 아니라 콘크리트의 압축강도와 콘크리트의 피복두께 등이 PSC부재의 전달길이에 미치는 영향을 정량적으로 규명하고, 이로부터 이 영향 인자들을 고려한 합리적인 전달길이 예측식을 제안하였다. 이 식의 제안을 위하여 먼저 강선과 콘크리트 사이의 부착거동에 대한 부착응력-슬립 모델을 실험 자료로부터 도출한 후 이를 계면요소에 도입하여 다양한 설계변수에 대하여 유한요소해석을 실시하여 전달길이를 구하였다. 이로부터 각 변수가 전달길이에 미치는 영향을 분석하고 이를 바탕으로 설계시 사용할 수 있는 전달길이의 예측식을 유도하여 제안하였다. 본 연구에서 제시한 예측식은 보다 실제적이고 정확한 전달길이를 결정하는데 유용하게 사용될 수 있으며 프리텐션 프리스트레스트 콘크리트 부재의 전달길이에 대한 현행 설계기준을 개선하는 데에 유용한 자료를 제공할 것으로 사료된다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제58권3호
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• pp.577-596
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• 2016

FRP-concrete interfacial mechanical properties determine the strengthening effect of RC beams strengthened with FRP. In this paper, the model experiments were carried out with eight specimens to study the failure modes and the strengthening effect of RC beams strengthened with FRP. Then a theoretical model based on interfacial performances was proposed and interfacial mechanical behaviors were studied. Finite element analysis confirmed the theoretical results. The results showed that RC beams strengthened with FRP had three loading stages and that the FRP strengthening effects were mainly exerted in the Stage III after the yielding of steel bars, including the improvement of the bearing capacity, the decreased ultimate deformation due to the sudden failure of FRP and the improvement of stiffness in this stage. The mechanical formulae of the interfacial shear stress and FRP stress were established and the key influence factors included FRP length, interfacial bond-slip parameter, FRP thickness, etc. According to the theoretical analysis and experimental data, the calculation methods of interfacial shear stress at FRP end and FRP strain at midspan were proposed. When FRP bonding length was shorter, interfacial shear stress at FRP end was larger that led to concrete cover peeling failure. When FRP was longer, FRP reached the ultimate strain and the fracture failure of FRP occurred. The theoretical results were well consistent with the experimental data.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.393-401
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• 2021

본 논문에서는 폭발하중을 받는 부재의 저항성능 평가를 위한 모멘트-곡률 관계 기반 수치해석 기법을 소개한다. 직접전단 파괴 모드를 고려하기 위하여 경험적인 직접전단응력-슬립양 관계를 기반으로 하는 무차원 스프링 요소를 도입하였다. 재료에 대해 정의된 동적증가계수 식을 바탕으로 단면의 모멘트-곡률 관계에 직접적으로 적용가능한 단면의 곡률 변화율에 따른 동적증가계수 식을 제작하였다. 또한 부착슬립의 영향을 고려하기 위하여 소성힌지영역 내에 등가 휨강성을 도입하였다. 제안된 수치해석 모델의 타당성 검증을 위하여 실험결과와의 비교연구를 수행하였으며, 단자유도계 모델의 해석결과와의 비교를 통해 본 수치해석 모델의 우수성을 확인하였다. P-I 선도를 제작하여 부재의 휨 파괴 및 직접전단 파괴에 대한 저항성능을 평가하였으며, 매개변수 연구를 수행하여 P-I 선도 및 저항성능의 변화를 확인하였다.