• 콘크리트학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.63-69
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• 2000

This study investigates a new method of using a concrete disk to calculate stress intensity factor (SIF) for mixed mode cases. The results indicate that the disk method is more accurate than three point bending test (TPB) in obtaining correct SIF values for mixed mode fracture propagation. Stress intensity factors $K_{I}$ and $K_{II}$ are calculated using a center notched disk subjected to splitting load. The notch angle is calculated by finite element (FEM). Fracture toughness $K_\textsc{k}$ of the concrete is obtained from the load intensities at the initiation of crack propagation. According to the finite element analysis(FEA) and disk test, the results show that mode I and mixed mode cracks propagate toward the directions of crack face and loading point, respectively. The results from FEA with maximum stress theory compare well with the experimental date. Unlike TPB method where an accurate fracture toughness value is difficult to obtain due to the irregular shape of load deflection curve and delayed final crack propagation (following slow stable cracking). fracture toughness value is easily measured in the disk test from the crack initial load. Therefore, it is safe to conclude that disk method is more advantageous than TPB method in analyzing combined mode fracture problems.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2000년도 가을 학술발표회논문집(I)
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• pp.733-738
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• 2000

It is difficult to obtain accurate fracture toughness values by RILEM committees proposed three point bend test(TPB) because the shape of load-deflection curve is irregular and final crack propagation occurs after some slow stable cracking. However, for disk test, fracture toughness is easily obtained from crack initial load. We examined the cracked high strength concrete disk and the experimental results were compared with the results by finite element analysis(FEA). Also we compared experimental fracture locus with theoretical fracture locus.

• Computers and Concrete
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• 제27권4호
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• pp.369-383
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• 2021

This article deals with the frequency analysis of viscoelastic sandwich disk with graphene nano-platelets (GPLs) reinforced viscoelastic concrete (GPLRVC) face sheets and honeycomb core. The honeycomb core is made of aluminum due to its low weight and high stiffness. The rule of the mixture and modified Halpin-Tsai model are engaged to provide the effective material constant of the concrete. By employing Hamilton's principle, the governing equations of the structure are derived and solved with the aid of the Generalize Differential Quadrature Method (GDQM). In this paper, viscoelastic properties are modeled according to Kelvin-Voigt viscoelasticity. The deflection as the function of time can be solved by the fourth-order Runge-Kutta numerical method. Afterward, a parametric study is carried out to investigate the effects of the outer to inner radius ratio, hexagonal core angle, thickness to length ratio of the concrete, the weight fraction of GPLs into concrete, and the thickness of honeycomb core to inner radius ratio on the frequency of the viscoelastic sandwich disk with honeycomb core and FG-GPLRVC face sheet.

• 한국건축시공학회지
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• 제23권1호
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• pp.11-22
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• 2023

본 연구에서는 디스크형 공시체를 활용하여 콘크리트의 깊이별 열화도를 평가하기 위한 방법을 개발하고자 하였다. 이를 위해 원통형 콘크리트 시편의 동탄성계수는 양단자유공진주기법을, 디스크형 콘크리트 시편의 동탄성계수는 임펄스 기법과 충격공진기법을 활용하여 측정하였고, 이를 비교 분석하였다. 실험결과, 임펄스 기법 및 충격공진기법 모두 동일한 지름일 경우 두께가 두꺼워지면 디스크 시편의 동탄성계수는 원주형 공시체의 동탄성계수에 가깝게 측정되었으며, 그 값의 변동성 은 줄어들었다. 또한 같은 (두께)/(반지름) 비율일 경우 지름이 증가하면 디스크 시편의 동탄성계수 측정값의 변동성은 감소하였고, 이러한 경향은 충격공진기법을 이용한 측정에서 더욱 분명하게 나타났다. 디스크의 동탄성계수 측정 시 지름 100mm, 두께25mm의 시편에 대해 충격공진기법을 이용하는 것이 오차율을 줄일 수 있는 방법으로 확인되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권6호
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• pp.851-858
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• 2004

본 연구는 디스크로 콘크리트의 파괴인성을 구하는 경우에, 적절한 디스크의 크기(직경, 두께) 및 노치 길이 비를 제안하기 위해서 다양한 크기의 디스크와 RILEM 3점 휨 보의 파괴인성을 비교하였다. 또한 이렇게 정해진 디스크에 대하여 디스크의 노치 경사를 변화시키는 방법으로 혼합모드 응력확대계수를 조사하였다. 실험에 사용된 콘크리트의 압축강도는 44.9MPa이었으며 모드 I 시험에 사용된 디스크의 직경은 200, 300, 400mm 두께는 75, 100, 125mm, 노치 길이 비 a/R은 0.3, 0.4, 0.5, 0.6이고 혼합모드 시험에 사용된 치수는 직경이 300mm, 두께는100mm 노치 길이 비 a/R은 0.3, 0.4, 0.5, 0.6이었다. 디스크의 응력확대계수는 유한요소해석(FEA), 5개항 근사법, 소균열 근사법, Fowell & Xu의 방법으로 구하고 각각의 결과를 서로 비교하여 해석방법의 타당성을 조사하였다. 모드 I 실험 결과 디스크의 직경 D가 300mm이고 두께 t가 100mm일 때의 파괴인성 $K_{IC}$ 값이 RILEM 3점 휨 시험의 결과에 가장 근접하여 디스크 시험으로 파괴인성치를 쉽게 구할 수 있음을 알 수 있었다. 또한 디스크 시편은 혼합모드 파괴의 연구 및 시험에 유용함을 알 수 있었다.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제11권2호
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• pp.343-363
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• 2017

The objective of this work was finding out the most advisable testing conditions for an effective and robust characterization of the tensile strength (TS) of concrete disks. The independent variables were the loading geometry, the angle subtended by the contact area, disk diameter and thickness, maximum aggregate size, and the sample compression strength (CS). The effect of the independent variables was studied in a three groups of experiments using a factorial design with two levels and four factors. The likeliest location where failure beginning was calculated using the equations that account for the stress-strain field developed within the disk. The theoretical outcome shows that for failure beginning at the geometric center of the sample, it is necessary for the contact angle in the loading setup to be larger than or equal to a threshold value. Nevertheless, the measured indirect tensile strength must be adjusted to get a close estimate of the uniaxial TS of the material. The correction depends on the loading geometry, and we got their mathematical expression and cross-validated them with the reported in the literature. The experimental results show that a loading geometry with a curved contact area, uniform load distribution over the contact area, loads projected parallel to one another within the disk, and a contact angle bigger of $12^{\circ}$ is the most advisable and robust setup for implementation of BT on concrete disks. This work provides a description of the BT carries on concrete disks and put forward a characterization technique to study costly samples of cement based material that have been enabled to display new and improved properties with nanomaterials.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.161-167
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• 2001

RILEM위원회가 제시한 3점 휨 시험은 하중-변위곡선 형상이 불규칙하고 안정된 균열 발생 후 최종 균열이 발생하기 때문에 정확한 파괴인성을 구하는 것은 어렵다. 그러나 디스크 시험은 균열개시하중만 알면 쉽게 파괴인성을 구할 수 있다. 따라서, RILEM위원회가 제시한 3점 휨 시험보다 파괴인성 계산의 편리함을 보이기 위해 중앙에 노치가 있는 고강도 콘크리트 디스크를 실험하여 실험결과와 유한요소해석에 의한 결과를 비교하였다. 또한 실험에 의한 파괴 포락선과 이론에 의한 파괴 포락선도 비교하였으며, 콘크리트 강도수준에 따른 파괴특성의 차이를 나타내었다. 본 연구의 결과는 다음과 같다 유한요소해석과 실험결과를 비교해 볼 때, 최대 원주방향 인장응력 이론을 적용한 유한요소해석은 실험결과와 좋은 일치를 보였다. 그리고 콘크리트의 강도수준에 따른 파괴특성의 차이는 균열개시하중과 파괴인성 등에 영향을 끼치지만 최종 균열전파각의 변화에는 큰 영향이 없었다. 또한, 최대 원주방향 인장응력이론에 의한 파괴 포락선과 실험에 의한 포락선이 일치하지 않는 이유는 콘크리트에서 혼합모드와 면내전단모드(모드 II) 파괴를 유발하는 데 필요한 에너지량이 크기 때문이라고 판단된다

• 한국도로학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.37-45
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• 2016

PURPOSES : The objective of this study was to develop an impact resonance (IR) test procedure for thin disk-shaped specimens in order to determine the ${\mid}E^*{\mid}$ and phase angle values of various asphalt mixtures. METHODS : An IR test procedure was developed for evaluating thin disk-shaped specimens, in order to determine the dynamic modulus (${\mid}E^*{\mid}$) of various asphalt mixtures. The IR test method that was developed to determine the elastic modulus values of Portland cement concrete was evaluated, which method uses axisymmetric flexural vibration proposed by Leming et al. (1996). The IR tests were performed on three different mixtures of New York with varying nominal maximum aggregate sizes (NY9.5, NY19, and NY25) at six different temperatures ($10-60^{\circ}C$). The ${\mid}E^*{\mid}$ values obtained from the IR tests were compared with those determined by the commonly used AASHTO T342-11 test. RESULTS AND CONCLUSIONS : The IR test method was employed to determine the ${\mid}E^*{\mid}$ values of thin-disk-shaped specimens of various asphalt mixtures. It was found that the IR test method when used with thin disk-like specimens is a simple, practical, and cheap tool for determining the ${\mid}E^*{\mid}$ values of field cores. Further, it was found the ${\mid}E^*{\mid}$ values obtained from the IR tests using thin disk-like specimens were almost similar to those obtained using the AASHTO T342-11 test.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제10권3호
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• pp.185-196
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• 2006

파괴인성은 균열의 개시와 전파에 대한 재료 고유의 상수로서 파괴역학에서 가장 중요한 재료상수 중의 하나이다. 콘크리트의 모드 I 파괴인성 측정에 대하여 RILEM 기술 위원회 89-FMT는 2-파라메타 모델에 근거한 3점 휨 시험법을 제시하였다. 그러나 혼합모드에 대한 시험법은 아직까지 표준으로 제안된 방법이 없는 실정이며, 또한 RILEM에서 제안한 3점 휨 시험법은 실험법이 복잡하다. 따라서 본 연구에서는 굵은골재의 최대치수가 각각 20mm, 40mm이고, 동일한 설계기준강도를 가지는 콘크리트로써 다양한 크기의 브라질리언 디스크를 제작하였다. 그리고 브라질리언 디스크의 모드 I 파괴인성을 RILEM 3점 휨 시험결과와 비교하였다. 비교 결과, 굵은골재의 최대치수에 따른 브라질리언 디스크의 적정 크기(두께, 직경) 및 노치 길이 비를 제시하였다. 또한 모드 I 시험으로부터 결정된 치수의 브라질리언 디스크로 혼합모드 시험을 수행한 결과 디스크 시편은 혼합모드 파괴의 연구 및 시험에 유용함을 알 수 있었다. 모드 I 및 혼합모드 시험에서 브라질리언 디스크의 응력확대계수는 유한요소해석(FEA)으로 구하였으며 FEA의 결과를 검증하기 위하여 5개항 근사법(Five terms approximation)에 의한 결과와 비교하였다.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제11권2호
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• pp.215-228
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• 2017

A new approach for measuring the specific fracture energy of concrete denoted modified disk-shaped compact tension (MDCT) test is presented. The procedure is based on previous ideas regarding the use of compact tension specimens for studying the fracture behavior of concrete but implies significant modifications of the specimen morphology in order to avoid premature failures (such as the breakage of concrete around the pulling load holes). The manufacturing and test performance is improved and simplified, enhancing the reliability of the material characterization. MDCT specimens are particularly suitable when fracture properties of already casted concrete structures are required. To evaluate the applicability of the MDCT test to estimate the size-independent specific fracture energy of concrete ($G_F$),the interaction between the fracture process zone of concrete andthe boundary of theMDCTspecimens at the end of the test is properly analyzed. Further, the experimental results of $G_F$ obtained by MDCT tests for normal- and high-strength self-compacting concrete mixes are compared with those obtained using the well-established three-point bending test. The procedure proposed furnishes promising results, and the $G_F$ values obtained are reliable enough for the specimen size range studied in this work.