콘크리트구조물의 시간의존거동을 예측하기 위해서 콘크리트의 크리프와 건조수축 등 시간의존특성을 묘사하는 모델을 이용한다. 그러나 크리프와 건조수축 모델 자체의 불확실성과 환경조건의 불확실성 때문에 이러한 모델을 이용하여 얻은 처짐과 실제로 측정된 처짐 사이에는 상당한 차이가 있다. 이러한 오차와 불확실성을 줄이기 위하여 실제 구조물에 이용된 콘크리트를 이용한 크리프 시험에 의한 결과를 이용하여 모델의 불확실성을 줄이는 노력을 하기도 한다. 하지만 이 방법도 실제 구조물이 놓인 환경조건을 정확히 모사할 수 없다는 점과 재료 자체의 불확실성 때문에 실험에서 얻은 크리프와 건조수축의 예측 값이 실제 구조물에서 발생하는 값과 다를 수 있다. 이 연구에서는 콘크리트의 시간의존거동에 영향을 미치는 요소 중 크리프에 대하여 살펴보고, 크리프 모델 불확실성 인자를 오차요인으로 고려하여 콘크리트 부재에서 측정된 처짐으로부터 크리프 계수를 추정하는 방법을 제시하였다. 이중 강합성 거더와 콘크리트 보 부재의 해석 예제를 통하여 이 연구에서 제시하는 방법의 타당성을 검증하였다. 이 연구에서 제시된 크리프를 오차요인으로 보고 크리프 계수를 추정하는 방법은 특히, 장지간 PSC 교량이나 콘크리트 사장교처럼 처짐이 중요한 형상관리인자인 경우에 구조물의 장기거동에 대한 합리적 예측에 도움을 줄 것으로 사료된다.
Yeghnem, Redha;Guerroudj, Hicham Zakaria;Amar, Lemya Hanifi Hachemi;Meftah, Sid Ahmed;Benyoucef, Samir;Tounsi, Abdelouahed;Bedia, El Abbas Adda
Computers and Concrete
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제19권5호
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pp.579-588
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2017
Creep and shrinkage are the main types of volume change with time in concrete. These changes cause deflection, cracking and stresses that affect durability, serviceability, long-term reliability and structural integrity of civil engineering infrastructure. Although laboratory test may be undertaken to determine the deformation properties of concrete, these are time-consuming, often expensive and generally not a practical option. Therefore, relatively simple empirically design code models are relied to predict the creep strain. This paper reviews the accuracy of creep and shrinkage predictions of reinforced concrete (RC) shear walls structures strengthened with carbon fibre reinforced polymer (CFRP) plates, which is characterized by a widthwise varying fibre volume fraction. This review is yielded by three commonly used international "code type" models. The assessed are the: CEB-FIP MC 90 model, ACI 209 model and Bazant & Baweja (B3) model. The time-dependent behavior was investigated to analyze their seismic behavior. In the numerical formulation, the adherents and the adhesives are all modelled as shear wall elements, using the mixed finite element method. Several tests were used to demonstrate the accuracy and effectiveness of the proposed method. Numerical results from the present analysis are presented to illustrate the significance of the time-dependency of the lateral displacements and eigenfrequencies modes.
The response of a reinforced concrete structure to loading is both immediate and time-dependent. Under a sustained load, the deflections caused by creep and shrinkage may be several times their instantaneous values. The paper describes a general finite element procedure, based on the so-called layered model, to analyse reinforced concrete members, and shows in particular how the simple Step by Step Method may be incorporated into this procedure. By invoking the Modified Newton Raphson Method as a solution procedure, the accuracy of the finite element method is verified against independent test results, and then applied to a variety of problems in order to demonstrate its efficacy. The method forms a general method for analysing highly indeterminate concrete structures in the time domain.
실제 FCM 교량에 적용되는 고강도 콘크리트의 시간의 다양한 양생 환경에서의 시간 의존적 거동을 평가하기 위해, 기건 및 도포, 습윤 환경에서의 100${\times}$100${\times}$400mm 각주형 공시체의 수축량을 측정하였다. 또한 상수와 10% CaCl$_2$ 수용액에 노출된 콘크리트의 3일 및 28일 재령에서의 압축크리프를 측정하였고, 일반적인 기건 및 도포 공시체의 실험 결과와 비교하였다. 도포와 습윤 양생 환경에 노출된 콘크리트의 시간 의존적 거동은 건조수축과 크리프 모두 상당한 차이를 보였다. 따라서 기존의 크리프 실험 방법으로 실제 콘크리트 구조물의 크리프와 건조수축을 측정하는 것에 대한 재고가 필요하다고 판단된다.
In this study, the properties of super flowing cocrete containing gly ash were experimentally investigated and compared with those of ordinary concrete. Tests were carried out on five types of super flowing concrete mixes containing fly ash and three types of ordinary concrete mixes without fly ash. Flow test, O-funnel test, box test, Ltype thest and slump test were carried out to obtain the properties for the workability of fresh concrete. Compressime strength, splitting tensile strength, modulus of elasticity. creep and shrinkage test were also obtained as the mechanical properties of hardened concrete. In fresh concrete, it was found that super flowing concrete had excellent workability and flowability compared with ordinary concrete, and the volume ratio of coarse aggregate to concrete volume greatly influenced flowability. Super flowing concrete also had good mechanical properties at both early and late ages with compressive strengths reaching as high as 40 MPa at 28 days. The creep deformation of super flowing concrete investigated were relatively lower than that of ordinary concrete.
본 연구에서는 고강도 강섬유보강 콘크리트(HSFRC)의 설계 및 시공을 위한 기초 자료를 제공하기 위하여 역학적 특성 및 장기변형 특성에 관한 연구를 수행하였으며, 탄성계수, 압축강도, 인장강도, 휨강도, 건조수축 및 크리프에 미치는 강섬유 혼입의 영향을 검토하고, 휨파괴인성을 평가하였다. 연구결과, HSFRC의 압축강도에 미치는 강섬유의 혼입효과는 그다지 크지 않았고, 탄성계수는 섬유혼입률이 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났으며, 인장강도, 휨강도 및 휨인성에 미치는 섬유혼입률($V_f$) 및 섬유형상비($l_f/d_f$)의 영향은 대단히 큰 것으로 나타났다. 이는 $V_f$ 및 $l_f/d_f$의 증가와 함께 극한하중에 상응하는 처짐량이 증가하고, 강섬유의 균열구속성능에 의해 하중-처짐곡선의 하강곡선이 완만하게 감소하기 때문인 것으로 판단된다. 또한 크리프 및 건조수축에 미치는 섬유혼입률($V_f$)의 영향은 대단히 큰 것으로 나타났으며, 특히 고강도 콘크리트에 강섬유를 혼입하면 크리프 변형에 비해 건조수축 변형의 저감에 더욱 효과가 큰 것으로 나타났다.
본 연구에서는 콘크리트의 건조수축을 저감하기 위한 연구의 일환으로 분말형 수축저감제와 플라이애쉬를 활용한 콘크리트의 건조수축 특성에 관한 일련의 실험을 수행하였다. 수축저감제와 플라이애쉬로 각각 2% 및 20%씩 시멘트를 대체한 배합에 대해, 강도 실험과 수축실험을 실시하였다. 역학적 특성은 목표 강도를 획득하는 것으로 확인되었고, 비구속 수축실험 결과 수축저감제가 약 $200{\mu}{\varepsilon}$의 건조수축 감소 효과를 발생시키는 것으로 나타났다. 링테스트에서는 수축저감제를 적용한 배합은 인장크리프 효과로 인해 균열 발생시기가 약 2배 정도 증가하였다.
Solid state diffusion bonding is the joining process performed by creep and diffusion, which is accelerated by heating below melting temperature and proper pressing, in vacuum or shielding gas atmosphere. By this process we can obtain sufficient joint which can't be expected from the fusion welding. For Ti-6Al-4V alloy, the optimum solid state diffusion bonding condition and mechanical properties of the joint were found, and micro void morphology at bond interface was observed by SEM. The results of tensile test showed sufficient joint, whose mechanical properties are similar to that of base metal. 850$^{\circ}$C, 3MPa is considered as the optimum bonding condition. Void morphology at interface is long and flat at the initial stage. As the percentage of bonded area increases, however, small and round voids are found. Variation of void shape can be explained as follows. As for the void shrinkage mechanism, at the initial stage, power law creep is the dominant, but diffusion mechanism is dominant when the percentage of bonded area is increased.
최근 국내에서는 철근콘크리트 초고층 건물이 계획 또는 시공 중에 있다. 콘크리트가 가지는 시간의존적인 재료특성인 크리프 및 건조수축 특성파악이 초고층 건물 시공에서 이슈화 되고 있는 부등축소량 해결의 출발점이 되고 있다. 본 연구는 잠실 제2롯데월드의 부등축소량 해결을 위한 사전단계인 재료연구를 포함하고 있으며 당사 프로젝트 코어부 콘크리트 배합 50, 60, 70MPa에 대한 재료연구의 첫 번째 단계로 진행 중인 콘크리트 테스트 프로그램의 결과 값과 예측 모델식에 의한 결과 값을 전체 건조수축 변형과 단위 응력당전체 크리프 변형(Compliance)에 근거한 분석이 이루어졌으며 사용된 예측 모델식은 ACI209R Model,Ba${\check{z}}$ant-Baweja B3 Model, CEB MC99 Model, 및 GL2000 Model등과 같다. 그리고 사전설계 단계에서 재료실험 없이 콘크리트의 크리프 및 건조수축 특성을 간단히 파악하는 데 도움이 될 수 있도록고성능 고강도 콘크리트에 대한 적절한 예측 모델식을 제안하고자 하였다.
본 연구에서는 5종류의 플라이애쉬를 포함한 초유동 콘크리트와 3종류의 일반 콘크리트에 대한 재료물성을 측정하여 서로 비교.분석하였다. 경화 전의 물성측정을 위해서 슬럼프 실험, 슬럼프 플로우 실험, O형 깔대기 실험, 박스 충전성 실험, L형 충전성 실험을 수행하였고 경화 후의 물성측정을 위해 압축강도 실험, 할렬인장강도 실험, 탄성계수 실험, 크리프 실험, 건조수축 실험 등을 수행하였다. 경화전의 물성측정 실험결과들을 바탕으로 초유동 콘크리트와 일반 콘크리트의 유동성과 충전성을 평가하였고 두 결과를 비교.분석하였다. 또한 경화 후의 물성측정 실험결과를 통하여 초유동 콘크리트의 재료역학적인 특성을 파악하였다. 자기충전성을 만족시킬만한 유동성과 작업성을 가지면서 40 MPa이상의 28일 압축강도를 갖는 양호한 재료역학적인 특성을 나타내는 초유동 콘크리트의 개발 가능성을 보였다. 일반적으로 초유동 콘크리트의 크리프 변형량은 일반 콘크리트보다 상대적으로 작았지만 건조수축은 일반 콘크리트보다 30%이상 컸다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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