• 한국도로학회논문집
• /
• 제5권3호
• /
• pp.11-20
• /
• 2003

교량, 도로, 공항 및 해양구조물 등은 반복하중을 받게 되는 대표적 토목구조물이다. 특히 공항이나 도로포장체는 휨에 의한 인장에 의해 파괴되기 때문에 사용재료의 특성에 기초한 피로수명의 고찰은 매우 중요하다. 따라서, 이 논문에서는 포장 콘크리트의 피로수명을 주요 실험변수에 따라 실험하고 실험방법에 따라 비교 분석하고자 하였다. 피로실험은 쪼갬인장 피로실험 ($\phi150mm{\times}75mm$)과 휨인장 피로실험 ($150mm{\times}150mm{\times}550mm$) 방법을 적용하여 하중재하 속도(1, 5, 10, 20Hz), 하중재하 형상(사각파, 정현파, 삼각파). 시험체의 습윤조건(건조상태 습윤상태) 및 양생기간(28일, 56일)을 주요 실험변수로 하여 수행하였다. 실험결과 하중재하 속도가 느릴수록 피로수명은 현저히 감소하는 것으로 나타났으며, 하중재하 속도가 빠를수록 피로수명은 증가하는 것으로 나타났다. 하중재하 형상에 따라서는 정현파를 기준하여 사각파에서는 피로수명의 급격한 감소를 나타냈으며 삼각파에서는 피로수명이 증가하는 것으로 나타났다 또한, 시험체의 습윤조건에 따라서는 건조상태에 비하여 습윤상태에서는 피로수명이 감소하였으며, 양생기간에 따라서는 재령 28일에서 56일로 증가함에 따라 피로수명이 증가함을 나타내었다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제10권1호
• /
• pp.41-49
• /
• 2006

지난 1982년 우라카와 근해지진 및 1995년 효고현 남부 지진 등에 의하여 주철근이 겹침이음된 많은 교각들이 주철근 겹침이음부의 활동에 의한 휨-전단파괴를 발생하였음을 경험하였다. 철근콘크리트 교각의 내진성능은 소성힌지구간의 변형능력에 좌우되고 있으며, 이는 곡률연성도로서 평가된다. 우리나라에서는 1992년 내진 설계가 도입된 이후 철근콘크리트 교각의 주철근겹침이음에 대한 규정이 없었으나, 2005년 도로교 설계기준에서 주철근겹침음을 50% 이내에서 허용하고 있다. 본 연구는 단면 직경이 600 mm이고 형상비가 2.5 및 3.5인 주철근 겹침이음이 있는 철근콘크리트 교각에 대하여 지진시 소성힌지부의 곡률분포 및 곡률연성도에 대하여 조사하였다. 실험은 일정한 축력 $P=0.1f{ck}A_g$가 재하된 상태에서 변위제어 방식으로 준정적실험을 실시하였다. 실험결과 반복하중에 의한 주철근 겹침이음부에 활동이 발생하면, 주철근 겹침이음 구간 내의 곡률이 주철근 겹침이음이 없는 경우와 다르게 나타났다. 다시 말하면 주철근 겹침이음 실험체의 겹침이음 구간 중의 하부 곡률은 주철근 겹침이음이 없는 실험체의 경우보다 큰 값을 보이고 있으며, 상부는 작은 값을 보였다. 이로 인하여 교각실험체의 손상은 겹침이음 구간의 하부에 집중되어 휨파괴되는 모습으로 보이는 양상을 보였다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제25권2호
• /
• pp.137-144
• /
• 2013

철근콘크리트(reinforced concrete) 구조부재에서 철근의 부식으로 인한 문제점을 개선하고자 섬유보강 복합재료(FRP) 보강근(rebar)을 사용하는 것에 대한 연구가 꾸준히 진행되어져 오고 있다. 하지만 이러한 FRP 보강근을 사용한 콘크리트 부재의 환경에 대한 장기거동에 대한 연구가 아직도 미흡한 수준이다. 이 연구는 GFRP(glass fiber reinforced polymer) 보강근을 사용한 콘크리트 부재를 온도 약 $46^{\circ}C$와 습도가 80%인 인위적인 실험실에서 최대 300일까지 노출시킨 후의 장기 거동에 대한 실험적 연구를 제시하였다. 비교를 위하여 두가지 서로 다른 GFRP 보강근과 철근을 보강한 콘크리트 보 시험체를 제작하였다. 실험 결과, 장기 노출환경에서도 GFRP 보강근을 보강한 콘크리트 보 시험체의 파괴형태는 철근 보강 콘크리트 보시험체와 매우 유사한 파괴형태를 나타내었으며, 노출 시간에 따른 하중저항 감소값은 철근이 보강된 경우가 GFRP 보강근이 보강된 경우보다 하중저항 감소값이 크게 일어났다. 또한 GFRP 보강근 보강 콘크리트 보 시험체를 설계할 시에는 철근 보강보다 취성파괴에 대한 충분한 대비가 요구됨을 알 수 있었다. 그리고 압축파괴에 대한 변형도 계수(deformability factor)는 모든 경우에서 노출시간에 관계없이 큰 변화가 없음을 알 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제32권6호
• /
• pp.359-366
• /
• 2019

PS 강거더의 비선형, 비탄성 거동에 대한 편향부 효과를 조사하기 위하여 PS 시스템의 거동특성에 대한 실험적 및 이론적 연구를 수행한다. 이를 위하여 H빔, 편심을 갖는 직선 케이블, 정착부, 그리고 편향부를 갖는 4개의 시험체를 제작하여 2점 하중에 의한 파괴거동시험을 수행한다. 또한, 편향부가 없는 경우와 등간격으로 3개의 편향부가 설치된 경우의 PS 시스템에 대하여 면내 변형이론을 새로이 정식화하고 symbolic 연산을 수행할 수 있는 메스메티카를 이용하여 비선형해를 구한다. 실험 및 이론적 연구의 타당성을 검증하기 위하여 박벽보요소, 강성이 매우 큰 보요소, 그리고 케이블-트러스요소로 구성되는 유한요소모델을 구축하고 비탄성해석을 수행하여 그 결과를 실험결과 및 해석해와 비교한다. 결과적으로 외부에 설치된 비부착 편향부로 인하여 H빔의 횡변위가 강하게 구속되어 PS 시스템의 강성 및 파괴강도는 편향부가 없는 경우와 비교할 때 크게 증가한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제20권4호
• /
• pp.144-152
• /
• 2016

본 논문은 단차가 있는 철근콘크리트 보에서 인장을 받는 하부 철근의 겹침이음 상세에 고강도 갈고리 철근 및 확대머리 철근을 사용하기 위하여 겹침이음 성능평가를 위한 실험적 연구결과를 다룬다. 겹침이음길이와 겹침이음구간내 스터럽 보강유무를 주요 변수로 한 실험을 통하여, 파괴유형, 초기강성, 최대내력, 변형성능 등을 분석하였고, KCI2012 정착설계식을 모델로 한 이론내력과 비교하였다. 그 결과, 모든 실험체들에서 확대머리 철근이 위치한 배근 방향으로 발생한 균열에 의하여 최종파괴가 나타났고, 초기 강성 및 휨균열 이후의 강성이 유사하게 나타났다. 스터럽 보강되지 않은 실험체에 대하여 HS 계열 실험체들은 겹침이음길이가 25% 증가할 때, 최대 실험내력은 11.8~18.1% 증가한 반면에, HH 계열 실험체들은 확대머리 철근의 프라이아웃거동에 의한 파괴로 내력 증가의 효과가 없었다. 현행 KCI2012에 의한 정착길이 설계식을 바탕으로 B급 겹침이음과 스터럽보강에 따른 감소계수 0.8을 고려하여 이론 겹침이음내력을 산정한 결과, HS 계열실험체는 이론 내력이 실험내력을 안전측으로 평가하고 있다. 반면에 스터럽이 보강되지 않은 HH 계열 실험체들은 이론내력이 실험내력을 불안전측으로 평가하고 있어 겹침이음 구간 내 스터럽 보강을 하여야 할 것으로 사료된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제26권6호
• /
• pp.238-246
• /
• 2022

본 논문은 목재 보의 휨성능을 향상시키기 위한 CFRP 판의 보강상세 개발과 보강성능평가를 정리한 것이다. 본 연구에서 EBM 공법에 의한 CFRP 판으로 목재 보를 보강하는 상세로서 고력볼트에 의한 단부구속보강상세를 개발하였다. 이에 대한 휨성능을 평가하기 위하여 단부 구속이 없는 EBM 공법과 NSM 공법 등의 보강 상세와 함께 휨실험을 실시하였다. 실험결과로부터, 단부구속되지 않은 CFRP 판 보강실험체는 CFRP 판의 부착파괴와 목재의 쪼갬파괴가 동시에 일어났으며, 고력볼트로 단부구속된 CFRP 판 보강실험체는 목재의 쪼개짐에 의해 최종파괴되었다. 하중-변위곡선에서 무보강 실험체들은 선형탄성거동을 하다가 최대하중 이후 취성파괴되는 거동을 나타내었으며, EBM 공법으로 보강된 실험체들은 탄성변형후 휨강성 기울기가 감소되며 최대하중에 도달하는 거동을 나타내었다. EBM 공법으로 보강된 실험체들의 최대하중은 무보강 실험체들에 비하여 31.5~63.0% 증가하였으며, 고력볼트의 단부구속에 따른 최대하중은 24.0% 증가효과를 나타내었다. 동일한 CFRP 판의 보강량을 기준으로 EBM 보강이 NSM 보강에 비하여 최대하중 증가율에서 2.67배 크게 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제21권3호
• /
• pp.337-345
• /
• 2009

본 연구에서는 탄소섬유판이 외부 부착, 표면 매입 그리고 외부부착 및 표면매입이 혼합된 보강 방식의 철근콘크리트 부재의 전단 거동 및 전단 보강 효과를 구명하고자 하였다. 본 연구 결과, 표면매입 탄소섬유판 및 외부부착과 표면매입으로 혼용된 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 보의 전단 강성 및 극한 전단강도는 섬유판으로 보강되지 않은 보에 비하여 크게 증진되는 것으로 나타났다. 표면매입 탄소섬유판 및 외부부착과 표면매입으로 혼용된 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 보의 파괴는 전단균열로 시작되었으며, 하중이 증가함에 따라 하중 재하점과 가장 인접한 매입 탄소섬유판 하단 모서리에서 발생한 휨 균열은 하중재하점 방향으로 급격하게 진행되었고, 하중 재하점과 휨 균열을 연결하는 압축파괴가 발생되었다. 이러한 사실은 매입 섬유판의 전단보강 효과가 매우 우수하여 보가 전단으로 파괴되지 않고 섬유판이 매입 보강되지 않은 휨 구역에서 압축파괴가 발생하고 있음을 설명하고 있다. 매입 탄소섬유판 보강부재 및 탄소섬유판 부착 및 매입을 혼용한 부재에서는 매입 탄소섬유판의 변형률이 각각 0.45% 및 0.35%로 나타났으며, 외부 부착 탄소섬유판의 변형률이 약 0.3%로 나타났다.

• Earthquakes and Structures
• /
• 제7권2호
• /
• pp.179-199
• /
• 2014

The steel tube-reinforced concrete (ST-RC) composite column is a novel type of composite column, consisting of a steel tube embedded in reinforced concrete. The objective of this paper is to investigate the effect of cumulative damage on the seismic behavior of ST-RC columns through experimental testing. Six large-scale ST-RC column specimens were subjected to high axial forces and cyclic lateral loading. The specimens included two groups, where Group I had a higher amount of transverse reinforcement than Group II. The test results indicate that all specimens failed in a flexural mode, characterized by buckling and yielding of longitudinal rebars, failure of transverse rebars, compressive crushing of concrete, and steel tube buckling at the base of the columns. The number of loading cycles was found to have minimal effect on the strength capacity of the specimens. The number of loading cycles had limited effect on the deformation capacity for the Group I specimens, while an obvious effect on the deformation capacity for the Group II specimens was observed. The Group I specimen showed significantly larger deformation and energy dissipation capacities than the corresponding Group II specimen, for the case where the lateral cyclic loads were repeated ten cycles at each drift level. The ultimate displacement of the Group I specimen was 25% larger than that of the Group II counterpart, and the cumulative energy dissipated by the former was 2.8 times that of the latter. Based on the test results, recommendations are made for the amount of transverse reinforcement required in seismic design of ST-RC columns for ensuring adequate deformation capacity.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제33권6호
• /
• pp.2195-2209
• /
• 2013

스트럿-타이 모델 방법을 이용하여 철근콘크리트 깊은 보를 정확하게 해석하고 안전하게 설계하기 위해서는 콘크리트 스트럿의 유효강도를 정확하게 결정하여야 한다. 이 연구에서는 여러 설계기준서 및 연구문헌에서 제안된 세 종류의 대표적인 철근콘크리트 깊은 보의 스트럿-타이 모델을 위하여 철근콘크리트 깊은 보의 전단경간 비, 콘크리트의 압축강도, 그리고 휨철근 및 전단철근 비 등의 주요 설계변수들의 영향을 정확하게 반영할 수 있는 콘크리트 스트럿의 유효강도 식을 개발, 제안하였다. 현행 설계기준서 및 여러 연구문헌의 콘크리트 스트럿의 유효강도 식과 이 연구에서 제안한 유효강도 식을 이용하여 파괴실험이 수행된 241개 철근콘크리트 깊은 보의 극한강도를 평가하였으며, 그 결과의 비교분석을 통해 이 연구에서 제안한 스트럿 유효강도 식의 적합성을 평가하였다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제16권5호
• /
• pp.697-707
• /
• 2004

내진설계편이 제정된 1992년 이전의 설계규정에 따라 설계$\cdot$시공된 교량은 내진상세가 적용되지 않아 지진에 취약할 것으로 예상된다. 특히, 주철근의 겹침이음은 교각의 상당한 내진성능저하를 야기하는 것으로 보고되고있다. 하지만, 이들 교량에 대한 내진성능평가 및 내진보강에 관한 연구는 아직 체계적으로 이루어지지 않고 있는 실정이다. 따라서, 이에 대한 대책마련이 시급한 것으로 사료된다. 본 연구에서는 이러한 비내진 교각의 내진성능을 평가하고자 형상비 4.0인 실물크기의 철근콘크리트 교각시험체를 제작하여 준정적실험을 수행하였다. 실험결과를 통하여 주철근 겹침이음된 비내진교각은 띠철근 형태와 상관없이 현행 도로교설계기준의 요구성능을 만족하지 못하는 것으로 조사되어 시급히 보강을 하여야 할 것으로 판단된다. 또한 주철근 겹침이음에 대한 내진규정의 보완이 요구된다.