• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권4호
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• pp.221-231
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• 2011

강섬유보강 초고성능 콘크리트(UHPC)는 압축강도가 200MPa에 이르고, 강성 및 인성이 크기 때문에 이를 이용하면 구조 부재를 얇고 가볍게 설계하는 것이 가능하다. 본 논문은 UHPC를 교량의 바닥판 슬래브에 적용하기 위해서 뚫림전단(punching shear)에 대한 저항능력을 평가한 것이다. 6개의 정사각형 슬래브를 제작하여 4변 완전고정 상태에서 뚫림전단 실험을 수행하였다. 슬래브의 두께는 40mm와 70mm였고, 재하판의 형상비는 1.0~2.5 범위였다. 40mm 실험체는 최대하중 이후에 연성적인 변형률 연화구간이 길고, 70mm 실험체는 상대적으로 더 취성적인 뚫림파괴를 보였다. 기존의 여러 뚫림전단강도 평가식을 이용하여 실험결과를 분석하였는데, 두께가 작은 40mm 실험체에서는 Ductal$^{(R)}$ 및 JSCE의 식이, 그리고 70mm 실험체에서는 Harajli et al. 및 ACI-Ductal$^{(R)}$의 제안식이 상대적으로 실험에 근접한 값을 예측하였다. 그러나 전반적으로 실험결과를 잘 예측하지 못하였으므로 실제 파괴메커니즘에 근거한 새로운 식을 제안하였다. 새로 제안한 식은 실험결과를 비교적 잘 예측하는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권2호통권54호
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• pp.215-222
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• 2009

콘크리트 공시편의 외부보강을 위해서 강판과 FRP 자켓을 이용하였다. 기존의 강판 또는 FRP 자켓 보강기법은 보강재와 콘크리트 사이에 접착제를 이용하여 시공하므로 콘크리트와 보강재가 합성거동 하게 된다. 그러나 본 연구에서 사용한 강판 보강기법은 외부압착에 의한 기법으로 강판과 콘크리트가 합성거동을 하지 않는다. 본 연구에서는 비합성거동과 합성거동을 하는 보강된 콘크리트 시편의 압축 변형률의 측정과 이를 보정하는 기법을 제시하였다. 비합성거동의 강판보강 콘크리트 시편의 압축변형률 측정은 강판의 표면에서 변형률을 측정하여 표시할 수 없으며, 시편에 설치하여 측정하는 compressometer를 사용할 수도 없었다. 따라서 시편의 상하단에 두꺼운 판을 설치하여 두 판사이의 변형을 측정한 후. 이를 압축변형률로 변환하였다. 합성 거동을 하는 FRP 보강의 경우는 FRP 튜브 표면에서 측정되는 수직방향의 변형률을 콘크리트의 압축변형률로 사용이 가능하다. 그러나 튜브 표면의 수직변형률은 시편의 부풀음에 의한 인장변형률이 포함되어 있기 때문에 콘크리트의 압축변형률을 추정하기 위해서는 이를 보정하여야 한다. 보정된 압축변형률은 콘크리트 내부에서 측정한 변형률과 기존의 콘크리트 연속체 모델과 비교하였을 때, 만족한 결과를 보였다. 보정 전의 응력-변형률 곡선은 콘크리트의 연성거동 및 에너지 소산능력을 보정 전에 비해 낮게 평가할 위험성이 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.106-112
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• 2017

본 연구에서는 콘크리트 시공줄눈 면의 전단마찰 내력을 합리적으로 평가하기 위하여 콘크리트 소성론의 상계치 이론에 기반한 수학적 모델을 제시하였다. 전단면에서 횡보강근의 전단전달에 대한 과대평가를 피하기 위하여 시공줄눈 면에서의 하중전달에 대한 스트럿-타이 모델에서 콘크리트 할렬 및 압괴의 한계상태로부터 전단마찰 내력의 상한값을 유도하였다. 제시된 모델은 시공줄눈 면에서 콘크리트 점착력과 마찰계수를 거친 면의 경우 각각 $0.27(f_{ck})^{0.65}$와 0.95를, 부드러운 면의 경우 각각 $0.11(f_{ck})^{0.65}$와 0.64로 결정하였는데, 여기서 $f_{ck}$는 콘크리트 압축강도이다. 직접전단에 대한 기존 문헌으로부터 수집한 146 실험데이터와의 비교로부터, 제시된 모델은 AASHTO 및 fib 2010 식에 비해 예측 값과 실험 값들의 비의 표준편차 및 변동계수에 대해 더 낮은 값을 보였다. 특히 전단마찰 내력 평가에서 기준식들의 상당한 과소평가 경향과 달리 제시된 모델은 실험결과와 잘 예측하였다.

• 국제초고층학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.335-344
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• 2021

In structural engineering practice, understanding the performance of composite columns under extreme loading conditions such as high-rise bulding, long span and heavy loads is essential to accuratly predicting of material responses under severe loads such as fires or earthquakes. Hitherto, the combined effect of partial axial loads and subsequent elevated temperatures on the performance of hollow steel column filled fly ash concrete have not been widely investigated. Comprehensive test was carried out to investigate the effect of elevated temperatures on partial axially loaded square hollow steel column filled fly ash concrete as reported in this paper. Four batches of hollow steel column filled fly ash concrete ( 30 percent replacement of fly ash), (HySC) and normal concrete (CFHS) were subjected to four different load levels, n_f of 20%, 30%, 40% and 50% based on ultimate column strength. Subsequently, all batches of the partially damage composite columns were exposed to transient elevated temperature up to 250℃, 450℃ and 650℃ for one hour. The overall stress - strain relationship for both types of composited columns with different concrete fillers were presented for each different partial load levels and elevated temperature exposure. Results show that CFHS column has better performance than HySC at ambient temperature with 1.03 relative difference. However, the residual ultimate compressive strength of HySC subjected to partial axial load and elevated temperature exposure present an improvement compared to CFHS column with percentage difference in range 1.9% to 18.3%. Most of HySC and CFHS column specimens failed due to local buckling at the top and middle section of the column caused by concrete crushing. The columns failed due to global buckling after prolong compression load. After the compression load was lengthened, the columns were found to fail due to global buckling except for HySC02.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권2호
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• pp.208-215
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• 2021

본 연구에서는 북한 건설환경을 고려한 초고성능 콘크리트 프리캐스트 교량 시스템을 개발하고자 한다. 맞춤형 교량 시스템은 최근에 개발된 압축강도 120MPa 이상, 직접인장강도 7MPa 이상을 갖는 초고성능 콘크리트를 적용하여 설계, 제작 및 구조성능평가를 통하여 북한의 적용 가능성을 분석하였다. 설계를 위해 북한의 자동차짐(30, 40, 55)을 남한의 KL-510 하중과 비교한 결과, 하중이 증가함에 따라 단면이 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 구조성능평가를 위하여 지간장 30m 교량 실험체를 초고성능 콘크리트를 이용하여 제작하였다. 휨 실험을 통하여 하중 분석을 수행한 결과, 설계하중 대비 측정하중은 초기균열하중상태에서 약 167%의 단면성능과 극한한계상태에서 약 134% 이상의 내하력을 확보하여 본 실험에서 요구하는 성능을 만족하였다. 이러한 결과는 기존의 강합성 거더교로 제작하는 장지간 교량 대비 약 11%의 상부공사비가 감소하는 것으로 분석되었다. 그러므로, 본 연구를 통하여 개발된 60m 이상 장지간 맞춤형 교량 시스템을 활용한다면 충분한 가격 경쟁력을 확보 할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.31-38
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• 2019

최근 도심지에서 지반함몰의 발생이 증가하고 있으며, 이러한 경우 신속한 복구를 통해 안전사고 및 통행에 대한 불편을 최소화하는 것이 중요하다. 현재의 지반함몰 복구 방법으로는 함몰지반을 개착한 후에 되메우기를 하거나 그라우팅 주입재를 사용하여 지반을 복구하는 방법이 주로 적용되고 있으나. 지반 함몰복구 시 사용되는 재료에 대한 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 함몰지반에 사용되는 되메움재료의 특성을 규명하기 위하여 준설점토를 친환경 고화재를 이용하여 개량한 후 고화재의 혼합비율 및 화강풍화토의 혼합비율을 변화시켜 3, 7, 14, 28일 양생시킨 후 일축압축 강도특성을 분석하였으며, 기존에 사용되던 고화재인 시멘트의 일축압축강도와 비교하였다. 되메움재료의 강도특성을 평가하기 C.B.R 시험을 수행하였고, 되메움 재료가 상하수도관 등의 부식에 영향을 주는지에 대한 검토를 위하여 토양비저항시험을 수행하였다. 시험결과 긴급을 요하는 함몰지반 복구공사의 경우 12%의 고화재를 혼합하여 3일 이상 양생하는 것이 좋다고 판단되며, 가스관이나 상하수도관의 부식에 영향을 미치지 않도록 하기 위하여 화강풍화토를 30% 이상 혼합할 것을 제안한다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.267-274
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• 2018

습식바텀애시가 경량골재로서 오랫동안 사용되어 왔지만, 화력발전소에서 배출되는 새로운 타입의 건식 바텀애시에 관해서는 거의 연구되지 않았다. 건식 바텀애시는 건설재료의 관점에서 매우 우수한 경량골재이다. 본 연구는 경량골재 콘크리트의 굳지않은 상태 및 경화상태에서의 다양한 특성을 실험적으로 검토함으로서 바텀애시 경량골재가 경량골재 콘크리트용 잔골재로서의 사용 가능성이 있는지의 여부를 평가한 것이다. 연구결과 건식 바텀애시 대체율 75%까지 슬럼프 저하가 크지 않게 나타났고, 공기량은 건식 바텀애시의 대체율에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 콘크리트의 블리딩량은 건식 바텀애시 대체율 75%이하에서는 $0.025cm^3/cm^2$미만으로 나타났으며, 콘크리트 경화 후 압축강도에서는 대체율 75%까지 강도 저하율이 10% 미만으로 나타났다. 잔골재를 건식 바텀애시로 100% 대체시 절건 단위질량은 8.9%의 감소를 보였고, 건식 바텀애시 잔골재 대체율이 증가할수록 건조수축이 감소하는 경향을 보였다. 콘크리트 탄성계수는 건식 바텀애시 잔골재 대체율 50%까지는 저하를 보이지 않았지만, 대체율이 그 이상으로 증가시 탄성계수가 저하하였다. 이상의 결과로부터 건식 바텀애시는 잔골재로 사용 시 다른 잔골재와 혼합 사용할 경우 품질의 저하 없이 사용하는 것이 가능함을 알 수 있었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.21-32
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• 2020

세계적으로 대규모 인프라 구조 건설 시장이 확대됨에 따라 극한지 및 극서지와 같은 극한 환경에서의 토목 구조물 시공이 계획 혹은 시공 중에 있다. 이에 따라 구조물의 지지력 확보를 위한 말뚝 기초의 시공이 필수적이나 극한지 및 극서지의 지반 변형 가능성으로 인해 말뚝 기초의 안정성 및 기능 상실이 우려된다. 따라서 본 연구에서는 새로운 형식의 말뚝 기초를 개발함으로써 지반 변형에 대응하고자 하며, 극한지 및 극서지에서 발생 가능한 지반 변형을 크게 융기 및 침하로 구분하였다. 지반 변형 대응형 말뚝은 강관 말뚝 내부에 수축 및 팽창이 가능한 실린더가 삽입된 형태로 융기 및 침하 과정에서 실린더의 거동에 따른 말뚝 영향을 수치해석적으로 분석하였다. 수치해석 결과 지반 융기는 말뚝의 과도한 인장응력을 발생시켰으며, 실린더의 팽창 조건은 말뚝에 작용하는 인장 응력을 분담해 주어 전체적으로 말뚝에 작용하는 축 응력을 감소시켰다. 지반 침하는 부주면 마찰력 발생에 따른 말뚝의 압축응력을 증가시켜 주었는데, 실린더는 중립점 이하에 위치하여 수축 거동 시 최적의 효율을 보여주었다. 하지만 지반 변형 대응형 말뚝 시공 시 수축 및 팽창량은 상부 구조체의 허용 변위 범위를 준수하여야 하며, 설계 시 이에 따른 고려가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.351-357
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• 2022

본 연구에서는 해양 건설환경을 고려한 초고성능 콘크리트 해상 모듈러 잔교 시스템을 개발하고자 한다. 해상 모듈러 잔교 시스템은 최근에 개발된 압축강도 120 MPa 이상, 직접인장강도 7 MPa 이상을 갖는 초고성능 콘크리트 적용하여 설계, 제작 및 구조성능평가를 통하여 적용 가능성을 분석하였다. 기존에 프리캐스트 콘크리트로 시공된 해상 잔교는 시공단계에서 기초 파일부 항타 시 위치 또는 수직 변형으로 인한 오차를 해결하기 위한 아이디어와 가능성을 검증하고자 하였다. 또한, 구조성능 평가를 위하여 잔교 실험체를 초고성능 콘크리트를 이용하여 제작하였다. 휨 실험을 통하여 하중 분석을 수행한 결과, 예측 휨강도 대비 측정 휨강도는 극한한계상태에서 약 9 % 이상의 내하력을 확보하여 본 실험에서 요구하는 성능을 만족하였다. 향후 본 연구를 통하여 개발된 해상 모듈러 잔교 시스템을 활용한다면 충분한 내구성과 시공성으로 인한 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권5호
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• pp.81-88
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• 2021

최근 지진 빈도 증가로 구조물 건전도 모니터링 (SHM: Structural Health Monitoring, 이하 SHM) 시스템에 대한 관심이 증가하고 있다. Smart concrete는 전기-역학적 거동을 바탕으로 구조물 상태를 분석할 수 있는 기술이다. 하지만 콘크리트 구조물은 지진 시 정적 변형률 또는 하중 속도 보다 10배 이상 빠른 하중 속도가 작용하나 기존 연구 대부분은 정적 하중 속도에서의 감지 능력을 주로 조사하고 있다. 본 연구는 지진과 같이 높은 하중 속도에서 자가 응력감지 능력을 평가하기 위해 만능재료시험기 (UTM: Universal Testing Machine, 이하 UTM)를 사용하여 3가지 하중 재하 속도 (1, 4, 8 mm/min) 하에서 Smart Ultra High Performance Concrete (S-UHPC)의 전기-역학적 거동을 측정하였다. S-UHPC의 최대 압축 하중에서 Stress sensitive Coefficient (SC)는 1 mm/min 하중 속도 기준 -0.140%/MPa로 측정되었으나, 하중 속도가 각각 4, 8 mm/min으로 증가함에 따라 42.8 %, 72.7% 감소하였다. 전도성 재료의 변형 감소, 미세균열 증가로 인하여 S-UHPC의 감지능력이 하중속도 증가에 따라 감소하였지만, 그럼에도 불구하고 높은 하중 속도 하에서도 우수한 감지 성능을 보여 구조물 지진 하중 감지를 위한 SHM 시스템에 활용 가능함을 확인하였다.