• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.55-62
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• 2015

공공시설물의 대형화 및 도심지로의 인구 밀집화에 따라 충돌 또는 폭발과 같은 하중조건 하에서의 구조물 방호성능의 중요성이 대두되고 있다. 그러나 구조물의 방호설계 및 시공에 있어서 필수적이라 할 수 있는 구조 재료 또는 자재에 대한 방호성능 평가기준은 현재 정립되어 있지 않은 실정이다. 따라서 본 연구에서는 구조용 자재의 내충격 성능평가 기준 개발 연구의 일환으로 가스건을 사용한 발사체 충격 파괴시험을 콘크리트 시험체에서 수행함과 동시에, 다양한 접촉식 계측 센서의 적용 가능성을 확인하고자 하였다. 또한, 충격 파괴시험을 통해 일반 콘크리트 및 강섬유가 보강된 초고성능콘크리트의 파괴모드 및 방호성능에 대한 평가를 수행하였다. 실험 수행 결과, 접촉식 계측센서 중 LVDT 변위계의 적용 가능성을 확인하였으며, UHPC의 경우 혼입된 보강섬유의 효과로 인해 일반 콘크리트에 비해 우수한 방호성능을 보여주었다.

• Advances in concrete construction
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• 제9권5호
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• pp.459-467
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• 2020

Mechanical and thermal properties of composite sandwich wall panels are affected by changes in their external environment. Humidity and temperature changes induce stress on wall panels and their core connectors. Under the action of ambient temperature, temperature on the outer layer of the wall panel changes greatly, while that on the inner layer only changes slightly. As a result, stress concentration exists at the intersection of the connector and the wall blade. In this paper, temperature field and stress field distribution of UHPC-RW-RC (Ultra-High Performance Concrete - Rock Wool - Reinforced Concrete) wall panel under high temperature-sprinkling and heating-freezing conditions were investigated by using the general finite element software ABAQUS. Additionally, design of the connection between the wall panel and the main structure is proposed. Findings may serve as a scientific reference for design of high performance composite sandwich wall panels.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권4호
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• pp.155-164
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• 2011

충격 하중 재하 실험의 경우 빠른 하중 재하 속도로 인해 실험 데이터를 측정하는 방법에 있어 많은 어려움이 있다. 또한 부재의 국부적 손상을 측정하지 못함으로써 부재의 동적 거동을 왜곡하는 문제점이 존재한다. 따라서, 본 연구에서는 충격 실험에서의 한계를 극복하기 위하여 명시적(explicit) 유한요소 해석 프로그램인 LS-DYNA를 이용하여 FRP Sheet 및 강섬유로 보강된 콘크리트의 저속 충격 하중 하에서의 동적 거동을 분석하였다. 해석 모델은 1방향 및 2방향 부재이며 충격 하중 재하 시부재의 국부적 파괴를 고려하고 있다. 해석결과 강섬유에 의해 보강된 SFRC와 UHPC 부재의 경우 충격 저항성능이 크게 향상되었다. FRP Sheet로 보강한 경우 GFRP가 CFRP보다 우수한 충격 저항 성능을 보였으며 FRP Sheet의 방향성에 의한 영향은 크게 나타나지 않았다. 본 연구에서 수행된 해석은 충격 실험 결과와의 비교를 통해 그 신뢰성이 검증되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.87-95
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• 2014

이 연구에서는 강섬유 보강 초고성능 콘크리트 보의 비틀림 거동을 파악하기 위한 실험연구를 수행하였다. 정사각형 단면을 갖는 6개의 초고성능 콘크리트 보 부재에 대해 하중재하실험을 수행하여 비틀림 거동 특성을 분석하였다. 부재의 실험변수는 강섬유 혼입량과 폐쇄 스터럽량이다. 강섬유 혼입량은 1.0% 및 2.0%로 변화하였고, 폐쇄 스터럽량은 0, 0.35% 및 0.70%로 변화하였다. 실험 결과는 강섬유양이 증가할수록 극한비틀림강도가 증가하고, 폐쇄스터럽량이 증가할수록 극한비틀림강도가 증가하는 것을 나타낸다. 또한, 비틀림 강도 예측식을 제안하였으며, 예측식은 콘크리트, 스터럽 및 강섬유의 비틀림 강도 기여분을 각각 고려하였다. 실험 결과를 이용하여 초고강도 콘크리트 보의 비틀림 강도 예측식의 적합성을 평가하고자 하였다. 비틀림강도 실험 결과를 예측값과 비교하였으며, 예측값은 실험 결과에 거의 근접하고 있는 것으로 나타났다. 따라서, 제안식을 이용하여 초고성능 콘크리트의 비틀림 강도를 효과적으로 예측할 수 있다고 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.139-148
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• 2015

본 논문은 강섬유 대신 철근집합체를 사용하여 초고강도 섬유보강 콘크리트 부재의 최대하중 이후 연성거동을 유도하는 것을 목적으로 한다. 강섬유와 철근집합체의 조합을 가진 직사각형 콘크리트 보에 대한 휨거동 실험을 수행하였다. 강섬유의 혼입률은 0%, 0.7%, 1%, 1.5%, 2%이고, 연성거동을 유도하기 위한 종방향 철근 집합체의 철근비는 0.0036, 0.016, 0.028 그리고 0.036이다. 이러한 실험 요소의 조합으로 15개의 초고강도 콘크리트보가 제작되었다. 강섬유 뿐만 아니라 종방향의 철근 집합체도 초고강도 콘크리트보의 연성거동을 유도하는데 효과를 가지고 있다. 강섬유 혼입률 0.7%와 철근비 0.028인 철근집합체를 사용할 경우 가장 경제적인 조합임을 볼 수 있다. 하중과 처짐관계, 콘크리트 응력의 변화 및 균열양상 등이 좁은 간격을 가진 작은 직경의 종방향 철근 집합체의 유용성을 나타내고 있다.

• Computers and Concrete
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• 제8권1호
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• pp.1-22
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• 2011

A numerical model that can simulate the nonlinear behavior of ultra high strength fiber-reinforced concrete (UHSFRC) structures subject to monotonic loadings is introduced. Since engineering material properties of UHSFRC are remarkably different from those of normal strength concrete and engineered cementitious composite, classification of the mechanical characteristics related to the biaxial behavior of UHSFRC, from the designation of the basic material properties such as the uniaxial stress-strain relationship of UHSFRC to consideration of the bond stress-slip between the reinforcement and surrounding concrete with fiber, is conducted in this paper in order to make possible accurate simulation of the cracking behavior in UHSFRC structures. Based on the concept of the equivalent uniaxial strain, constitutive relationships of UHSFRC are presented in the axes of orthotropy which coincide with the principal axes of the total strain and rotate according to the loading history. This paper introduces a criterion to simulate the tension-stiffening effect on the basis of the force equilibriums, compatibility conditions, and bond stress-slip relationship in an idealized axial member and its efficiency is validated by comparison with available experimental data. Finally, the applicability of the proposed numerical model is established through correlation studies between analytical and experimental results for idealized UHSFRC beams.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2005년도 추계 학술발표회 제17권2호
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• pp.57-60
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• 2005

The objective of this paper is to investigate and analyze the behaviour of prestressed I section structural members constructed with ultra high perfomance steel fiber reinforced cementitious concrete (SFR-UHPC). This material is known as reactive powder concrete (RPC) mixed with domestic materials and its compressive strength is over 150MP. The parameters of test specimens were span to depth ratio, prestressing force, prestressing wire placement and web width. Most influential parameter to determine the failure mode between shear and flexural action was proved to be shear span ratio. The characteristics of ultra high-strength concrete is basically brittle, but due to the steel fiber reinforcement behaviour of this structure member became ductile after the peak load. As a result of the test, the stress block of compressive zone should be redefined. The proposed analytical calculation of internal force capacity based by plastic analysis gave a good prediction for the shear and flexural strength of specimens. The numerical verification of the finite element model which constitutive law developed for Mode I fracture of fiber reinforced concrete correctly captured the overall behaviour of the specimens tested.

• Advances in concrete construction
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• 제14권1호
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• pp.45-55
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• 2022

In this article, the flexural and shear capacity of ultra-high-performance fiber-reinforced concrete beams (UHPFRC) using two kinds of rebars, including GFRP and steel rebars, are experimentally investigated. For this purpose, six UHPFRC beams (250 × 300 × 1650 mm) with three reinforcement ratios (ρ) of 0.64, 1.05, and 1.45 were constructed using 2% steel fibers by volume. Half of the specimens were made of UHPFRC reinforced with GFRP rebars, while the other half were reinforced with conventional steel rebars. All specimens were tested to failure in four-point bending. Both the load-deformation at mid-span and the failure pattern were studied. The results showed that utilizing GFRP bars increases the flexural strength of UHPFRC beams in comparison to those made of steel bars, but at the same time, it reduces the post-cracking strain hardening. Furthermore, by increasing the percentage of longitudinal bars, both the post-cracking strain hardening and load-bearing capacity increase. Comparing the experiment results with some of the available equations and provisions cited in the valid design codes reveals that some of the equations to predict the flexural strength of UHPFRC beams reinforced with conventional steel and GFRP bars are reasonably conservative, while Khalil and Tayfur model is un-conservative. This issue makes it essential to modify the presented equations in this research for predicting the flexural strength of UHPFRC beams using GFRP bars.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권7호
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• pp.152-163
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• 2019

본 연구에서는 강섬유의 혼입, 매트릭스의 압축강도, 전단철근과 전단경간비가 UHPFRC 휨재에 미치는 영향에 대해 총 10개의 실험체에 대한 실험을 통해 검토하였다. 실험결과 2%의 부피비로 강섬유가 혼입된 경우 파괴 패턴을 전단파괴에서 휨파괴로 바꿀 정도로 높은 전단강도 증진효과를 보유하고 있는 것으로 나타났다. 또한 강섬유는 낮은 전단경간비에서 압축스트럿의 파괴를 지연시키는 효과를 가진 것으로 나타났다. 실험 결과 강섬유의 혼입과 전단경간비의 변화에 따라 균열각이 45도보다 낮은 것으로 나타났다. 실험 결과를 UHPC 설계권고안들과 비교해 본 결과 프랑스의 설계권고안은 보수적으로 평가하였고 한국의 설계권고안은 휨 강도에 대해 다소 과대평가하는 것으로 나타났다. 전단강도에 대해서는 두 설계권고안 모두 보수적으로 평가하는 것으로 나타났다.

• Smart Structures and Systems
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• 제26권2호
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• pp.147-156
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• 2020

This numerical study demonstrates the porosity conditions and the intensity of the interactions with the aggressive agents. It is established that the density as well as the elastic modulus are correlated to ultrasonic velocity The following investigation assessed the effects of cement grade and porosity on tensile strength, flexural and compressive of Ultra High Performance Concrete (UHPC) as a numerical model in PLAXIS 2d Software. Initially, the existing strength-porosity equations were investigated. Furthermore, comparisons of the proposed equations with the existing models suggested the high accuracy of the proposed equations in predicting, cement grade concrete strength. The outcome obtained showed a ductile failure when un-corroded reinforced concrete demonstrates several bending-induced cracks transfer to the steel reinforcement. Moreover, the outcome also showed a brittle failure when wider but fewer transverse cracks occurred under bending loads. Sustained loading as well as initial pre-cracked condition during the corrosion development have shown to have significant impact on the corrosion behavior of concrete properties. Moreover, greater porosity was generally associated with lower compressive, flexural, and tensile strength. Higher cement grade, on the other hand, resulted in lower reduction in concrete strength. This finding highlighted the critical role of cement strength grade in determining the mechanical properties of concrete.