• Nuclear Engineering and Technology
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• 제51권2호
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• pp.588-599
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• 2019

This research presents a structural design of high-level waste (HLW) container using ultra-high performance fiber reinforced concrete (UHP-FRC) material. The proposed design aims to overcome the drawbacks of the existing concrete containers which are heavy, difficult to fabricate, and expensive. In this study, the dry storage container (DSC) that commonly used at Canadian Nuclear facilities is selected to present the proposed design. The design has been performed such that the new UHP-FRC alternative has a structural stiffness equivalent to the existing steel-concrete-steel container under various loading scenarios. Size optimization technique is used with the aim of maximizing stiffness, and minimizing the cost while satisfying both the design stresses and construction requirements. Then, the integrity of the new design has been evaluated against accidental drop-impact events based on realistic drop scenarios. The optimization results showed: the stiffness of the UHP-FRC container (300 mm wall thick) is being in the range of 1.35-1.75 times the stiffness of existing DSC (550 mm wall thick). The use of UHP-FRC leads to decrease the container weight by more than 60%. The UHP-FRC container showed a significant enhancement in performance in comparison to the existing DSC design under considered accidental drop impact scenarios.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.177-185
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• 2016

이 논문에서는 강섬유 보강 초고성능 콘크리트(UHPC)의 부재의 휨거동을 특성을 파악하고자 하였다. 하이브리드 강섬유보강 초고성능 콘크리트의 압축강도는 150 MPa이다. 부피비 1.5%의 하이브리드 강섬유 보강 초고성능 콘크리트의 휨거동 특성 실험을 수행하였다. 강섬유보강 콘크리트의 압축 및 인장거동 재료 특성은 구조거동 예측을 위해 매우 중요하다. 강섬유 보강 초고성능 콘크리트의 하중-균열개구변위 측정결과를 이용하여 인장거동 특성을 파악하였다. 실험결과는 하이브리드 강섬유 보강 UHPC는 균열제어에 유리한 것을 나타낸다. 또한, 강섬유 보강 UHPC 보의 연성지수는 1.6~3.0을 나타내어 연성거동에 효과적임을 나타낸다. 모멘트-곡률 관계 측정결과와 해석결과를 비교하였다. 휨철근을 배근하지 않은 UHPC 보에 대한 휨강도 예측결과는 측정 휨강도를 다소 과다평가하고 있다. 전반적으로 본 연구에서 제시한 강섬유 보강 초고성능 콘크리트 재료 및 휨 거동 모델링 제안기법에 의해 압축강도 150 MPa 급의 강섬유 보강 콘크리트 보의 합리적인 휨성능 예측이 가능하다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2010년도 춘계 학술대회 제22권1호
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• pp.101-102
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• 2010

본 논문에서는 강섬유 보강 초고성능 콘크리트를 사용하여 제작한 PSC 보의 휨부재 실험을 통하여 부재의 균열발생양상, 초기균열강도, 극한강도 등의 구조적 거동 특성 등을 파악하고자 하였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제17권4호
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• pp.321-329
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• 2017

콘크리트는 반취성 재료로서 우수한 압축력을 갖는 소재이나 인장력은 취약한 단점이 있다. 이러한 콘크리트의 단점을 개선하기 위한 섬유 보강 콘크리의 사용은 효과적인 인성강화에 대한 효과적인 방안이 될 수 있으며, 휨인성에 취약한 구조체에는 강섬유 보강 콘크리트를 사용함으로 성능을 개선하고 있다. 그러나 강섬유의 부식과 시공성 저하의 문제로 인해 대체 소재의 요구되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 확산성이 우수한 매크로 포타섬유를 사용한 콘크리트의 굳지 않은 콘크리트의 특성과 물리적 특성 및 건조수축 특성을 평가함으로 강섬유의 대체 가능성을 평가하고자 하였다. 실험 결과, 매크로 포타섬유는 강섬유 보강 콘크리트와 비교하였을 때 유동성 향상 및 역학적 성능이 우수한 것으로 나타났다. 매크로 포타 섬유를 사용한 콘크리트의 균열 저항성 부분에서도 강섬유 보강 콘크리트에 비하여 구조적인 균열과 건조 수축 저항성을 개선하는데 효과적인 것을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.31-38
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• 2011

이 연구에서는 FRP와 강섬유로 보강한 콘크리트 시편의 충격하중과 정적하중에서의 거동을 보기 위해 휨 실험과 펀칭 실험을 수행하였다. 1방향 휨 실험과 2방향 펀칭 실험에서 콘크리트 시편은 각각 $50{\times}100{\times}350$ mm와 $50{\times}350{\times}350$ mm의 크기로 제작하였다. 0.75% 혼입률의 강섬유 보강 콘크리트는 2방향 충격하중 및 정적하중에서 높은 저항 성능을 보였다. 일반 콘크리트와 강섬유 보강 콘크리트에서 FRP 보강은 높은 성능 증가를 보였다. 초고성능 콘크리트는 콘크리트 자체가 가지고 있는 높은 인장강도와 인성으로 인해, CFRP로 보강한 경우 강도와 에너지 소산 능력이 크게 증가하지 않았다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.209-217
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• 2021

이 논문은 고강도 후크형 강섬유 보강량과 형상비에 따른 콘크리트의 압축 및 휨 성능에 미치는 영향에 대하여 다룬다. 이를 위하여 총 10개 콘크리트 배합이 계획되었다. 설계기준강도 30 MPa인 콘크리트에 형상비(l/d)가 64, 67, 80인 강섬유를 0.25%, 0.50%, 0.75% 혼입하여 강섬유 보강콘크리트가 제조되었다. 형상비 64, 67, 80인 강섬유의 인장강도는 각각 2,000, 2,400, 2,100 MPa이다. 시험 결과로부터 고강도 후크형 강섬유의 혼입량은 콘크리트의 압축 및 휨 성능에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 강섬유 혼입량이 증가함에 따라 푸아송비 및 압축인성은 향상되었으나 콘크리트의 압축강도 및 탄성계수에 큰 변화를 보이지 않았다. 강섬유 보강 콘크리트의 균열발생후 휨거동의 특성을 나타내는 잔여 휨강도 및 노치에서 시작된 균열면에서 에너지 소산능력은 강섬유의 혼입률 및 형상비에 따라 크게 좌우되었다. 특히 MC2010에서 정의된 사용 및 극한 상태한계에서의 잔여 휨강도는 강섬유 혼입량과 형상비가 증가함에 따라 증가되었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2006년도 춘계학술발표회 논문집(I)
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• pp.162-165
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• 2006

I-section prestressed concrete(I-PC) beam crack due to low tensile strength, may decrease rigidity and structural performance by excessive deflection. In an effort to this problem, in this research, I-section prestressed dual concrete(I-PDC) beam has been proposed, consisting of normal strength concrete in compression zone, and high performance steel fiber reinforced concrete(HPSFRC) with a bottom flange depth in tensile zone. Crack formation and its propagation are controlled by the HPSFRC in I-PDC beam. The initial cracking and service limit loads are increased along with the load carrying capacity and flexural stiffness.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권1A호
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• pp.55-64
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• 2012

이 연구에서는 강섬유 보강 초고성능 콘크리트 보의 전단거동를 파악하기 위한 실험연구를 수행하였다. I-형 단면을 갖는 단순지지 6개의 보 부재에 대해 3점하중 정적재하실험을 수행하여 전단 거동 특성을 분석하였다. 부재의 실험변수는 강섬유 혼입량과 전단지간-유효깊이 비이다. 강섬유 혼입량은 1.0, 1.5 및 2.0%로 변화하였고, 전단지간-유효깊이 비는 2.5 및 3.4로 변화하였다. 실험결과는 강섬유량이 증가할수록 극한전단강도가 증가하고, 전단지간-유효깊이 비가 증가할수록 극한전단강도가 감소하는 것을 나타낸다. 실험결과를 이용하여 기존 강섬유 보강 콘크리트 보의 전단강도 예측식의 적합성을 평가하고자 하였다. 전단강도 실험값을 기존의 제안식에 의한 전단강도 예측값과 비교하였으며, 비교결과는 예측식의 유효성을 나타내고 있다. AFGC와 JSCE의 제안식에 의한 전단강도 예측 평균값이 실험값에 거의 근접하고 있으며, 예측식 중에서 이들 제안식의 정확도가 가장 높은 것으로 나타난다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2004년도 추계 학술발표회 제16권2호
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• pp.61-64
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• 2004

This study presents results from an experimental work for two normal prestressed concrete beams and three dual prestressed concrete beams. The dual prestressed concrete beams made with normal concrete in compression zone and high performance steel fiber reinforced concrete in partial depth of tension zone. Through cyclic loading test under low frequency, structural behavior and resistance to dynamic loading for dual prestressed concrete beams are investigated. Considerable increase of crack and yield load capacity of Dual prestressed concrete beam is shown compared with normal prestressed concrete beam. In addition, re-loading and un-loading rigidity of dual prestressed concrete beam under cyclic loading are increased comparing with normal prestressed concrete beam.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제71권3호
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• pp.211-221
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• 2019

To study the eccentric compression behavior of ultra-high performance fiber reinforced concrete (UHPFRC) columns, six UHPFRC columns and one high-strength concrete (HSC) column were tested. Variation parameters include load eccentricity, volume of steel fibers and stirrup ratio. The crack pattern, failure mode, bearing capacity, and deformation of the specimens were studied. The results showed that the UHPFRC columns had different failure modes. The large eccentric compression failure mode was the longitudinal tensile reinforcements yielded and many horizontal cracks appeared in the tension zone. The small eccentric compression failure mode was the longitudinal compressive reinforcements yielded and vertical cracks appeared in the compressive zone. Because of the bridging effect of steel fibers, the number of cracks significantly increased, and the width of cracks decreased. The load-deflection curves of the UHPFRC columns showed gradually descending without sudden dropping, indicating that the specimens had better deformation. The finite element (FE) analysis was performed to stimulate the damage process of the specimens with monotonic loading. The concrete damaged plasticity (CDP) model was adopted to characterize the behaviour of UHPFRC. The contribution of the UHPFRC tensile strength was considered in the bearing capacity, and the theoretical calculation formulas were derived. The theoretical calculation results were consistent with the test results. This research can provide the experimental and theoretical basis for UHPFRC columns in engineering applications.