• 대한토목학회논문집
• /
• 제30권4A호
• /
• pp.343-352
• /
• 2010

최근에 탄산화 콘크리트 구조물의 정량적인 사용수명과 장기적인 성능을 확보하고 예측하기 위해서 확률론적인 내구성 해석 및 설계를 수행하는 연구가 많이 진행되고 있다. 이와 관련하여 콘크리트 구조물에 확률론적 내구성 설계 개념을 도입되고 있다. 본 논문에서는 탄산화 콘크리트 구조물의 통계적인 자료를 이용하여 Fick의 첫 번째 법칙에 근거한 탄산화 예측 모델에 적용하였으며, 이를 이용하여 확률론적 내구성 해석을 수행하였다. 이 예측모델에 관련된 설계변수인 $CO_2$ 확산계수, 대기중의 $CO_2$ 농도, $CO_2$ 흡착량, 시멘트 수화도 등의 영향을 검토하였다. 확률론에 기초한 탄산화 예측모델은 여러 환경에 위치한 콘크리트 구조물에 모니터링 자료를 이용하여 탄산화 깊이와 잔존수명을 예측하였다. 그 결과로 본 연구에서 합리적인 탄산화 예측모델을 이용한 적용 방법은 탄산화 콘크리트 구조물의 내구성 확보 및 구조물의 손상 개시시기를 예측하고 구조물을 유지 관리하기 위한 유연한 의사결정을 할 수 있을 것으로 판단된다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제48권1호
• /
• pp.19-25
• /
• 2023

Due to high application of concrete structures in construction industry, however, the quality improvement is essential. One of the new ways for this purpose is adding the nanoparticles to the concrete. In this work, vibration analysis of concrete beams reinforced by graphene oxide (GO) nanoparticles based on mathematical model has been investigated. For the accuracy of the presented model, the experimental study is done for comparing the compressive strength. Since the nanoparticles can not be solved in water without any specific process, at the first, GO nanoparticles should be dispersed in water by using shaker, magnetic striker, ultrasonic devices and finally mechanical mixer. For modelling of the strucuture, sinusoidal shear deformation beam theory (SSDBT) is utilized. Mori-Tanak model model is utilized for obtaining the effective properties of the beam including agglomeration influences. Utilizing the energy method and Hamilton's principal, the motion equations are calculated. The frequency of the concrete beam is obtanied by analytical method. Three samples with 0.02% GO nanoparticles are built and its compressive strength is compared which shows a good accuracy with maximum 1.29% difference with mathematical model and other papers. The aim of this work from the theoretical study is investigating the effects of nanoparticles volume percentage and agglomeration, length and thickness of the beam on the frequency of the structure. The results show that the with enhancing the GO nanoparticles, the frequency is increased. For example, with enhancing the volume percent of GO nanoparticles from zero to 0.08%, the compressive strength is increased 48.91%. and 46.83%, respectively for two cases of with and without agglomeration.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제21권1호
• /
• pp.75-84
• /
• 2009

이전 연구에서 제안된 변형률 기반 전단강도모델에 근거하여, 프리스트레스트 콘크리트 보의 전단강도를 예측하기 위한 해석모델을 제안하였다. 전단보강 되지 않은 콘크리트 보에서는 일반적으로 인장대보다 콘크리트 압축대가 주로 전단력에 저항한다. 콘크리트의 전단성능은 콘크리트의 재료 파괴기준을 통해 정의된다. 압축대의 전단성능은 단면에 작용하는 수직응력과의 상관관계를 고려하여, 경사 파괴면을 따라서 산정된다. 압축대의 수직응력 분포는 부재의 휨변형에 따라 변화하므로, 압축대 단면의 전단성능은 휨변형에 대한 함수이다. 보의 전단강도는 전단성능 곡선과 전단수요 곡선의 교점에서 결정된다. 제안된 해석모델을 기존 연구자들의 실험 연구 결과와 비교한 결과, 실험체의 전단강도를 정확하게 예측하였다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제17권6호
• /
• pp.893-902
• /
• 2005

화재에 노출된 철근콘크리트 구조물의 안정성 판단 및 보강정도를 결정하기 위하여 화해손상을 입은 철근콘크리트 기둥의 잔존거동을 예측하기 위한 합리적 모델이 필요하다 . 화해 손상을 입은 철근콘크리트 기둥의 잔존거동을 예측하기 위한 이론모델 은 기둥 내부에 전달되는 열, 구성 재료의 열화 정도, 그리고 여러 형태의 기둥단면 형상을 고려할 수 있어야 한다. 본 연구에 서 제안한 수치해석 모텔은 이러한 영향인자들을 고려한다. 개발된 모델은 화해를 입은 기둥의 잔존거동을 적절하게 예측하였다. 개발된 모델을 이용하여 피복두께, 화해노출시간, 기둥의 기하학적 형상 등이 철근콘크리트 기둥의 잔존거동에 미치는 영향 에 대하여 변수 고찰하였다. 변수고찰 결과 장기간 화해에 따른 기둥의 잔존내력 감소가 심각하게 나타났으나 기타 변수들의 차이에 따른 잔존거동의 차이는 적은 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제14권3호
• /
• pp.331-340
• /
• 2002

본 연구에서는 해사를 사용한 초기재령 콘크리트의 자기 및 건조 수축의 구속에 의한 균열발생을 재현하기 위해 유한요소 해석을 실시하였다. 이를 위해 미시역학적 관점에서 열역학적 평형관계를 토대로 해사를 사용한 초기재령 콘크리트의 수화발열 모델, 수분이동 모델 및 건조수축 예측 모델 등의 재료 모델을 정립하여 해석알고리즘을 제안하였고 초기재령에서 해사를 사용 한 콘크리트의 자기 및 건조수축의 구속에 의해서 발생하는 구속응력의 경시변화와 그에 따른 균열발생 및 시기에 관한 균열평가를 목적으로 염분 함유량을 변화시킨 콘크리트의 시편에 대하여 일축 방향 변형구속 실험을 실시하였다. 실험결과 초기재령 콘크리트내 염분 함유량의 증가가 강도발현에 큰 영향을 미치지 못하는 반면 건조수축량을 증가시키므로 일축 방향 변형 구속시 동일 재령에서 높은 구속인장력이 발생하고 그로 인해 균열발생시기를 앞당기는 것을 밝혔다. 또한 구속시험과 동일한 조건으로 해사를 사용한 콘크리트 시편에 대한 응력해석을 실시하여 부재내부에 도입된 건조수축 응력 및 균열 발생의 시간 의존적 변화를 재현하여 그 타당성을 실험결과와 비교를 통해 검증하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제9권3호
• /
• pp.311-321
• /
• 2021

콘크리트의 낮은 인장강도와 취성적인 특성 등의 약한 재료 특성을 개선하기 위하여 수년간 하이브리드 섬유보강 콘크리트에 관한 많은 연구가 진행되어 왔다. 그러나 비정질 강섬유와 유기섬유를 이용한 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 특성에 관한 연구는 미진한 실정이다. 본 논문의 목적은 비정질 강섬유와 폴리아미드 섬유를 이용한 고성능 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 압축 및 인장 거동을 평가한 후 이들에 대한 재료모델을 제안하는 것이다. 이를 위하여 목표 압축강도 40MPa 및 60MPa 각각에 대해서 비정질 강섬유와 폴리아미드 섬유를 총 부피비 1.0%로 설정하여 섬유 조합별로 고성능 하이브리드 섬유보강 콘크리트를 제작한 후, 압축 거동 및 인장 거동을 평가하였다. 고성능 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 실험결과를 바탕으로 압축 및 인장거동에 대한 재료모델을 제안하였으며, 제안한 모델은 실험결과와 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제29권5C호
• /
• pp.199-206
• /
• 2009

본 연구에서는 수평하중을 받는 강관합성 말뚝의 역학적 특성을 평가하기 위하여 서로 다른 단면 특성을 가진 모형 말뚝에 대하여 실내 모형 실험을 수행하였다. 지반 반력의 효율적인 모사를 위하여 스프링 장치를 이용한 지반 반력 시스템을 개발하였으며, 축하중 및 수평하중을 독립적으로 재하할 수 있는 하중 재하 시스템을 적용하여 사용하중 상태에서의 말뚝의 수평방향 거동 특성을 평가하였다. 강관합성 말뚝은 기존의 현장타설 말뚝에 비하여 증가된 수평저항 특성을 보여주며, 강관 합성 효과에 의하여 강관 및 철근 콘크리트의 수치합 보다 큰 수평 극한강도를 발휘하는 것을 확인하였다. 또한, 전단 연결재의 사용에 따른 강관-콘크리트의 일체화 거동을 검토하였으며, 고강도 콘크리트의 사용에 따른 강관합성 말뚝의 하중 지지성능을 평가하였다. 이와 함께, 강관합성 말뚝의 강관에 의한 내부 철근망의 대체 가능성 여부를 평가하였다.

• Smart Structures and Systems
• /
• 제25권2호
• /
• pp.183-195
• /
• 2020

Mineral admixtures have been widely used to produce concrete. Pozzolans have been utilized as partially replacement for Portland cement or blended cement in concrete based on the materials' properties and the concrete's desired effects. Several environmental problems associated with producing cement have led to partial replacement of cement with other pozzolans. Furnace slag and fly ash are two of the pozzolans which can be appropriately used as partial replacements for cement in concrete. However, replacing cement with these materials results in significant changes in the mechanical properties of concrete, more specifically, compressive strength. This paper aims to intelligently predict the compressive strength of concretes incorporating furnace slag and fly ash as partial replacements for cement. For this purpose, a database containing 1030 data sets with nine inputs (concrete mix design and age of concrete) and one output (the compressive strength) was collected. Instead of absolute values of inputs, their proportions were used. A hybrid artificial neural network-genetic algorithm (ANN-GA) was employed as a novel approach to conducting the study. The performance of the ANN-GA model is evaluated by another artificial neural network (ANN), which was developed and tuned via a conventional backpropagation (BP) algorithm. Results showed that not only an ANN-GA model can be developed and appropriately used for the compressive strength prediction of concrete but also it can lead to superior results in comparison with an ANN-BP model.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제13권5호
• /
• pp.447-456
• /
• 2001

그 동안 많은 연구자들은 콘크리트의 응력-변형률 관계의 비선형 거동을 적절한 수식으로 나타내기 위해 많은 노력을 해 왔다. 그러나 이 응력-변형률 관계에 대한 대부분의 경험식은 경화된 콘크리트에 촛점을 맞추어 왔으며, 초기재령에서의 콘크리트의 거동을 잘 나타내지 못하였다. 여기서 초기재령에서 경화시까지 걸친 전 콘크리트의 재령에 대한 폭 넓은 이해는 콘크리트구조물의 내구성과 잔존수명을 평가하는데 있어서 매우 중요하다. 본 논문에서는 5가지의 강도수준과 12시간에서 28일까지의 재령에 대하여 응력-변형률 관계를 검토하였으며, 20$\pm$3$^{\circ}C$ 에서 수중양생된 ø100$\times$200mm의 원주공시체에 대하여 1축압축강도실험을 수행했다. 실험결과에 대한 회귀분석을 수행하여 강도와 재령에 따른 응력-변형률 관계의 모델식을 제시하였으며, 제시된 모델식의 검증을 위하여 실험결과와 기존의 실험결과와 모델식에 대한 해석적 검토도 수행하였다. 해석결과, 제시된 모델식이 실험결과와 잘 맞으며 응력-변형률 관계에 강도와 재령이 미치는 영향을 잘 나타내고 있음을 알 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제19권1호
• /
• pp.43-52
• /
• 2007

CFT(Concrete Filled Steel Tube, 콘크리트 충전 강관) 부재는 뛰어난 구조거동으로 인하여 그 사용 영역이 점차 확대되고 있는 추세이나, 대단면의 부재로 사용될 경우에는 자중과 경제성에서 불리할 수 있다. 본 연구에서는 CFT 부재의 단면을 중공으로 만듦으로써, 콘크리트 사용량을 절감하여 부재의 자중을 감소시키고, 중공면에 강관 또는 FRP 튜브를 삽입하여 성능을 향상시킨 내부 구속 중공 CFT 부재의 합리적인 해석을 위하여 비선형 콘크리트 모델을 개발하였다. 개발된 비선형 콘크리트 모델은 구속효과를 고려한 Mander의 일축 압축 콘크리트 모델을 기본으로 하였으며, 내부 구속 중공 CFT 부재 내 콘크리트의 응력-변형율 선도를 결정하기 위해서, 내부 구속 중공 CFT 부재의 발생 가능한 파괴 형상을 제시하고, 각각의 파괴 형상이 발생할 때의 구속응력을 평형방정식을 통하여 유도하였다. 유도된 식을 통하여, 컴퓨터를 이용한 해석 프로그램이 작성되었으며, 매개변수 연구가 수행되었다. 해석결과, 내부 구속된 콘크리트는 비구속 상태 또는 이축 구속 상태의 콘크리트에 비하여, 향상된 강도와 연성을 갖는다는 것을 확인하였다.