• Advances in concrete construction
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• 제2권2호
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• pp.109-123
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• 2014

This paper presents chloride induced corrosion durability of reinforcing steel in geopolymer concretes containing different contents of sodium silicate ($Na_2SiO_3$) and molarities of NaOH solutions. Seven series of mixes are considered in this study. The first series is ordinary Portland cement (OPC) concrete and is considered as the control mix. The rest six series are geopolymer concretes containing 14 and 16 molar NaOH and $Na_2SiO_3$ to NaOH ratios of 2.5, 3.0 and 3.5. In each series three lollypop specimens of 100 mm in diameter and 200 mm in length, each having one 12 mm diameter steel bar are considered for chloride induced corrosion study. The specimens are subjected to cyclic wetting and drying regime for two months. In wet cycle the specimens are immersed in water containing 3.5% (by wt.) NaCl salt for 4 days, while in dry cycle the specimens are placed in open air for three days. The corrosion activity is monitored by measuring the copper/copper sulphate ($Cu/CuSO_4$) half-cell potential according to ASTM C-876. The chloride penetration depth and sorptivity of all seven concretes are also measured. Results show that the geopolymer concretes exhibited better corrosion resistance than OPC concrete. The higher the amount of $Na_2SiO_3$ and higher the concentration of NaOH solutions the better the corrosion resistance of geopolymer concrete is. Similar behaviour is also observed in sorptivity and chloride penetration depth measurements. Generally, the geopolymer concretes exhibited lower sorptivity and chloride penetration depth than that of OPC concrete. Correlation between the sorptivity and the chloride penetration of geopolymer concretes is established. Correlations are also established between 28 days compressive strength and sorptivity and between 28 days compressive strength and chloride penetration of geopolymer concretes.

• Advances in concrete construction
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• 제10권5호
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• pp.443-454
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• 2020

In recent years, many studies have been done on the performance of concrete containing glass powder (GP). For the purpose of widespread use of GP in concrete mixes, a knowledge of the performance of such a mixture after a fire is essential for the perspective of structural use. This research work was carried out to evaluate the performance of High Performance Concrete (HPC) made with GP after being exposed to elevated temperature. The studied mixtures include partial replacement of cement by GP with up to 30%. The mechanical performance and structural alterations were assessed after high temperature treatment from 200℃ to 800℃. The mechanical performance was evaluated by testing the specimens to the compressive and tensile strength. In addition, the mass loss and the porosity were measured to notice the structural alterations. Changes in microstructure due to temperature was also investigated by the X-ray diffraction (XRD) and thermal gravimetric analyses (TGA) as well as porosity adsorption tests. The results of the concrete strength tests showed a slight difference in compressive strength and the same tensile strength performance when replacing a part of the cement by GP. However, after high temperature exposition, concrete with GP showed better performance than the reference concrete for temperature below 600℃. But, after heating at 800℃, the strength of the concrete with GP drop slightly more than reference concrete. This is accompanied by an important increase in mass loss and water porosity. After the microstructure analysis, no important changes happened differently for concrete with GP at high temperature except a new calcium silica form appears after the 800℃ heating.

• Steel and Composite Structures
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• 제22권5호
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• pp.937-974
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• 2016

While extensive efforts have been made in the past to develop finite element models (FEMs) for concrete-filled steel tubular columns (CFSTCs), these models may not be suitable to be used in some cases, especially in view of the utilisation of high strength steel and high strength concrete. A method is presented herein to predict the complete stress-strain curve of concrete subjected to tri-axial compressive stresses caused by axial load coupled with lateral pressure due to the confinement action in square and rectangular CFSTCs with normal and high strength materials. To evaluate the lateral pressure exerted on the concrete in square and rectangular shaped columns, an accurately developed FEM which incorporates the effects of initial local imperfections and residual stresses using the commercial program ABAQUS is adopted. Subsequently, an extensive parametric study is conducted herein to propose an empirical equation for the maximum average lateral pressure, which depends on the material and geometric properties of the columns. The analysis parameters include the concrete compressive strength ($f^{\prime}_c=20-110N/mm^2$), steel yield strength ($f_y=220-850N/mm^2$), width-to-thickness (B/t) ratios in the range of 15-52, as well as the length-to-width (L/B) ratios in the range of 2-4. The predictions of the behaviour, ultimate axial strengths, and failure modes are compared with the available experimental results to verify the accuracy of the models developed. Furthermore, a design model is proposed for short square and rectangular CFSTCs. Additionally, comparisons with the prediction of axial load capacity by using the proposed design model, Australian Standard and Eurocode 4 code provisions for box composite columns are carried out.

• 한국농공학회지
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• 제33권2호
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• pp.112-119
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• 1991

Some experiments were carried out to investigate the effects of freezing and thawing on the strength and strain characteristics of alluvial silty clay under the different temperatures, loading and moisture conditions. The results were as follows; 1. The soil used was proved to be consisted of silty clay with honey-combed structure, and showed higher dilatancy, frost activity and lower stability in natural state. 2. Soil treated with freezing and thawing cycles showed lower compressive strength compared with the non treated, The strength decreased with incement of freezing and thawing cycles. It's shapes of stress-strain curves were flat and did not formulate a peak while the peak strength of higher moisture content soil decreased with the increment of moisture content. It's decrement ratio was most distinctly shown at the first one cycle of freezing and thawing. 3. The cohesion decreased due to freezing and thawing cycles but internal frcition angle was not changed. 4. The liquid limit decreased with increment of freezing and thawing cycles, and became almost constant after three cycles of freezing and thawing. 5. The strength under simple loading at failure mode was appeared to be higher compared with the cyclic loading after freezing and thawing but initial moisture content effect was not observed. 6. Ice lense was not observed within 50% of ice content ratio but observed over 100%. The higher the ice content ratio, the higher the peak strength. As a matter of fact, it seems that an optimum ice content ratio exists for plastic mode and the least compressive strength.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제4권4호
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• pp.454-462
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• 2016

지오폴리머 콘크리트는 콘크리트 생산과정에서 발생하는 이산화탄소 배출을 감소시킬 수 있는 대안의 하나로 고려되는 새로운 건설재료이다. 지오폴리머 콘크리트의 재료 개발 및 재료 특성 연구는 많이 진행되고 있으나, 이의 구조부재 적용에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 이 논문은 지오폴리머 콘크리트에 매입된 철근의 부착특성에 대한 것으로 압축강도 수준 20, 30 및 40MPa 지오폴리머 콘크리트에 대하여 공칭지름 10,16 및 25mm 철근을 매입한 실험체에 대한 연구를 수행하였다. 총 27개의 시험체를 제작하여 EN10080의 규정에 따라 부착강도 및 부착-슬립 관계를 계측한 내용을 정리한 것이다. 실험결과에 따르면, 압축강도 증가에 따라 부착강도가 증가하는 것을 확인하였고, 일반 콘크리트와 유사하게 철근의 지름이 증가함에 따라 부착강도는 감소하였다. 또한, 이 실험의 결과에 근거하여 지오폴리머 콘크리트에 매입된 철근의 기본 정착길이 산정식을 제안하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.543-551
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• 2015

뛰어난 단열성능을 가지는 폴리우레탄 폼(polyurethane foam, PUF)은 다양한 구조물에서 다른 재료들과 함께 사용되고 있다. 현재 LNG 운반선의 단열시스템에는 유리섬유로 강화된 폴리우레탄 폼(reinforced-polyurethane foam, R-PUF)이 사용되고 있으며, 이는 단열재 역할뿐만 아니라 슬로싱 하중을 포함한 다양한 압축하중에 대한 구조부재 기능을 수행하고 있다. 폴리우레탄 폼은 혼합과 발포를 통해 제작되는 다공성 재료이기 때문에, 본 연구에서는 기공체적비율을 통해 재료의 거동을 모사할 수 있는 Gurson damage model을 사용하여 폴리우레탄 폼의 비선형 압축거동을 모사하였으며, 폴리우레탄 폼의 기계적 성질에 영향을 미치는 영향변수로서 기공체적비율에 의존적으로 알려져 있는 밀도를 설정하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제17권3호
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• pp.295-300
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• 2011

선박은 상자형태 구조로 구성되어 있으며 선박의 선 수미, 선저만곡부, 갑판 등에 주로 사용하고 있다. 이런 구조는 박판구조이며 1차 지지부재로 사용된다. 평판구조와 비교하였을 때 상이한 거동을 보이며 일반적으로 압축하중을 받을 경우 곡률변화에 따라 다른 좌굴 및 최종 강도 경향을 나타냈다. 따라서 본 논문에서는 압축하중을 받고 있는 보강곡판인 1/2+1+1/2 bay 모델에 대하여 비선형유한요소해석을 수행하였으며 매개변수 영향은 곡률변화뿐만 아니라 세장비, 웨브높이/두께 등을 고려하여 해석모델에 대한 붕괴모드에 대해 검토하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제50권5호
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• pp.635-652
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• 2014

Creep and shrinkage behaviour of an ultra lightweight cement composite (ULCC) up to 450 days was evaluated in comparison with those of a normal weight aggregate concrete (NWAC) and a lightweight aggregate concrete (LWAC) with similar 28-day compressive strength. The ULCC is characterized by low density < 1500 $kg/m^3$ and high compressive strength about 60 MPa. Autogenous shrinkage increased rapidly in the ULCC at early-age and almost 95% occurred prior to the start of creep test at 28 days. Hence, majority of shrinkage of the ULCC during creep test was drying shrinkage. Total shrinkage of the ULCC during the 450-day creep test was the lowest compared to the NWAC and LWAC. However, corresponding total creep in the ULCC was the highest with high proportion attributed to basic creep (${\geq}$ ~90%) and limited drying creep. The high creep of the ULCC is likely due to its low elastic modulus. Specific creep of the ULCC was similar to that of the NWAC, but more than 80% higher than the LWAC. Creep coefficient of the ULCC was about 47% lower than that of the NWAC but about 18% higher than that of the LWAC. Among five creep models evaluated which tend to over-estimate the creep coefficient of the ULCC, EC2 model gives acceptable prediction within +25% deviations. The EC2 model may be used as a first approximate for the creep of ULCC in the designs of steel-concrete composites or sandwich structures in the absence of other relevant creep data.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.337-356
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• 2012

본 연구에서는 3차원 유한요소해석을 실시하여 사용 중인 단독말뚝 및 군말뚝의 측면에서 실시된 터널굴착에 의한 말뚝의 거동을 분석하였다. 수치해석에서는 터널굴착으로 유발된 말뚝-지반 경계면에서의 전단응력전이를 미끄러짐(slip)을 고려할 수 있는 접촉요소(interface element)를 이용하여 분석하였다. 본 연구는 말뚝-지반경계면에서의 전단응력, 말뚝의 축력 및 지반 및 말뚝의 변형에 대한 분석을 포함한다. 탄성이론에 근거한 기존의 연구는 말뚝의 거동에 영향을 미치는 주요인자들을 적절히 고려하지 못하여 말뚝의 거동을 명확하게 분석할 수 없는 것으로 나타났다. 터널굴착으로 유발된 말뚝-지반 사이에서의 전단응력전이로 인하여 말뚝인접 지반의 전단응력 및 말뚝의 축력분포가 크게 변하는 것으로 나타났는데, 터널 springline 상부에서는 하향의 마찰력이 발생하였으며, 그 하부에서는 상향의 저항력이 발현되어 말뚝에는 압축력이 발생하였다. 경계면에서의 전단응력 발현정도는 말뚝-지반의 상호거동에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 군말뚝의 축력분포에 대한 분석결과 단독말뚝에 비해 터널굴착의 영향을 덜 받는 것으로 나타났다. 터널굴착으로 유발된 말뚝의 침하와 관련된 말뚝의 겉보기 지지력 감소는 크지 않은 것으로 분석되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권2호
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• pp.91-105
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• 2015

본 연구에서는 3차원 유한요소해석을 실시하여 말뚝의 하부에서 실시된 터널시공으로 인한 말뚝의 거동을 말뚝선단의 상대위치를 고려하여 분석하였다. 수치해석에서는 순수하게 터널굴착으로 인해 유발된 (tunnelling-induced) 말뚝침하, 축력분포, 전단응력 및 겉보기안전율의 변화를 심도 있게 고찰하였다. 말뚝의 선단이 터널굴착에 대한 말뚝선단의 위치를 고려한 영향권 내부에 존재하는 경우 말뚝의 침하는 Greenfield 조건의 최대침하와 인근지반의 침하를 초과하는데 비해, 횡방향 이격거리가 증가하여 영향권 외부에 있는 경우 말뚝의 침하는 그 반대의 경향을 보였다. 말뚝선단이 영향권 내부에 존재하는 경우 tunnelling-induced 인장력이 발생하지만, 말뚝선단이 영향권의 외부에 존재할 경우 말뚝침하를 초과하는 인근지반의 침하로 인해 압축력이 발생하는 것으로 분석되었다. 터널굴착으로 인한 말뚝침하의 증가로 말뚝의 겉보기안전율(apparent factor of safety)은 말뚝선단이 영향권 내부에 존재할 경우 1.0 미만으로 감소하는 것으로 나타나 말뚝의 사용성에 심각한 문제가 발생할 수 있는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 분석한 말뚝선단의 위치에 대한 영향권 내부 및 외부에서의 말뚝의 거동을 말뚝의 침하, 축력 및 겉보기안전율에 대해 심도 있게 고찰하였다.