• 콘크리트학회지
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• 제4권1호
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• pp.135-145
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• 1992

최근 철근콘크리트 건축물의 초고층화 추세에 따라 건축물의 설계시에 고강도의 건설재료, 부재단면의 축소, 직경이 큰 철근의 사용이 요구되고 있다. 이에 따라 구조물의 다른 부위에 비하여 접합부 영역의 응력 집중현상이 커지고, 철근콘크리트 구조물에 고강도 콘크리트를 적용하므로써 고정하중의 감소, 부재단면의 축소, 부재내력의 증대, 장 스팬 구조물의 축소 가능, 경제성의 향상을 가져올 수 있는 장점으로 인하여, 철근콘크리트 구조물에 고강도 콘크리트의 이용은 더욱 증대할 것으로 예상된다. 그러나 고강도콘크리트는 보통 콘크리트와 다른 특성, 특히 최대내력이후의 강도저하가 현저하고 파괴성상이 취성적인 성질을 지니고 있으므로 실제 구조물에 적용하기 앞서 구조물의 안전성 측면에서 부재 실험을 통하여 정확한 역학적 특성을 규명할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 반복 주기하중을 받는 고강도 철근콘크리트 보-기둥 접합부의 거동을 파악하고, 접합부의 내진성능 개선을 위한 새로운 설계방법을 실제 초고층 철근콘크리트 건축물의 설계를 위한 기초 자료로 제시하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.203-212
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• 2008

본 연구에서는 다양한 배근상세를 갖는 짧은 연결보 (short coupling beam)의 주기거동특성과 에너지소산 메커니즘을 연구하였다. 주기하중을 받는 연결보의 수치해석을 위하여 비선형트러스모델 (nonlinear truss model)을 사용하였다. 수치해석 결과, 일반적인 수직 수평배근상세를 갖는 연결보는 핀칭이 심한 주기곡선을 보이며 거의 에너지를 소산하지 못하였다. 반면 대각배근상세를 갖는 연결보는 핀칭이 없는 안정적인 주기거동을 보이며 많은 에너지를 소산하였으며, 연결보의 에너지소산은 취성재료인 콘크리트보다 주로 대각 방향으로 배치된 철근에 의하여 발생됐다. 이러한 분석 결과를 토대로 대각철근의 변형률 이력을 사용하여 연결보의 에너지소산량을 예측할 수 있는 간편한 평가식을 개발하였다. 검증을 위하여 제안된 평가식과 실험으로 구한 연결보의 에너지소산량을 실험 결과와 비교하였다. 그 결과, 제안된 평가식은 배근형태, 전단경간비, 비탄성 변형 크기 등 다양한 설계변수의 영향을 고려하여 전단경간비가 1.25이하인 짧은 연결보의 에너지소산량을 비교적 정확히 예측하였다. 제안된 에너지소산량 평가 방법은 철근콘크리트구조물 및 부재의 성능 기초 내진평가/설계에 손쉽게 활용될 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권3호
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• pp.77-84
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• 2021

이 연구에서는 속채움 콘크리트와 길이방향 철근으로 보강된 PHC 파일에 대한 휨실험을 수행하였으며, 실험의 주요 변수는 길이 방향 철근비와 PHC 파일 중공 내부 표면에 형성된 슬러지 유무로 설정하였다. 총 6개의 PHC 파일 실험체를 제작하였으며, 실험체들의 파괴모드, 균열패턴, 단면내 길이방향 변형률 분포, PHC 파일과 속채움 콘크리트 사이에 발생된 단부 슬립을 상세히 계측하고 분석하였다. 실험결과, 길이방향 철근비가 증가할수록 휨 강성 및 강도가 증가하는 것으로 나타났으며, PHC 파일 내부 표면에 형성된 슬러지는 실험체의 휨성능에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 실험적 연구와 더불어 이 연구에서는 변형률 적합조건, PHC 파일과 속채움 콘크리트 단면내 변형률 및 응력 분포를 고려한 비선형 휨해석 모델을 제안하였으며, 해석결과를 실험결과와 비교하여 제안모델의 합리성을 검증하였다. 그 결과, 제안모델은 속채움 콘크리트와 길이방향 철근으로 보강된 PHC 파일의 휨거동을 매우 우수한 정확도로 평가하는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.67-76
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• 2020

본 논문은 철계-형상기억합금(Fe-SMA) 바를 이용하여 제작된 콘크리트 보의 휨 거동 평가를 위한 실험적 연구이다. 실험을 위해 200mm×300mm × 2,200mm의 콘크리트 보를 제작하였으며 인장재로 4% 사전변형된 Fe-SMA 바를 사용하였다. 실험 변수로 인장재 종류(SD400, Fe-SMA), 철근 비(0.2, 0.39, 0.59, 0.78), Fe-SMA 활성화(활성화, 비활성화) 그리고 Fe-SMA bar 연결방법(미연결, 용접, 커플러)를 고려하였다. Fe-SMA 바를 활성화하기 위해 전기저항 가열 방법을 이용하여 5A/㎟의 전류를 실험체가 160℃에 도달할 때 까지 공급하였다. 캠버효과에 의한 실험체의 상향 변위가 안정되면 2,000kN 용량의 엑츄레이터를 이용하여 3점 휨 재하 실험을 실시하였다. 실험결과 Fe-SMA 바를 활성화 함에 따라 캠버효과에 의해 상향 변위가 발생하는 것으로 나타났다. Fe-SMA 바를 활성화한 실험체는 활성화하지 않은 실험체에 비해 더 높은 하중에서 초기균열이 발생하였다. 그러나 일반적인 프리스트레스 콘크리트와 동일하게 Fe-SMA 활성화에 따른 프리스트레스 도입이 보의 극한 상태에 미치는 영향은 미미한 것으로 나타났다.

• Computers and Concrete
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• 제32권3호
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• pp.287-302
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• 2023

Corrosion of reinforcing bars in reinforced concrete structures due to chloride attack in environments containing chloride ions is one of the most important factors in the destruction of concrete structures. According to the abundant reports that the corrosion rate around the repair area has increased due to the macro-cell current known as the incipient anode, it is necessary to understand the effective parameters. The main objective of this paper is to investigate the effect of the kinetic parameters of corrosion including the cathodic Tafel slope, exchange current density, and equilibrium potential in repair materials on the total corrosion rate and maximum corrosion rate in the patch repair system. With the numerical simulation of the patch repair system and concerning the effect of parameters such as electromotive force (substrate concrete activity level), length of repair area, and resistivity of substrate and repair concrete, and with constant other parameters, the sensitivity of the macro-cell current caused by changes in the kinetic parameters of corrosion of the repairing materials has been investigated. The results show that the maximum effect on the macro-cell current values occurred with the change of cathodic Tafel slope, and the effect change of exchange current density and the equilibrium potential is almost the same. In the low repair extant and low resistivity of the repairing materials, with the increase in the electromotive force (degree of substrate concrete activity) of the patch repair system, the sensitivity of the total corrosion current reduces with the reduction in the cathode Tafel slope. The overall corrosion current will be very sensitive to changes in the kinetic parameters of corrosion. The change in the cathodic Tafel slope from 0.16 to 0.12 V/dec and in 300 mV the electromotive force will translate into an increase of 200% of the total corrosion current. While the percentage of this change in currency density and equilibrium potential is 53 and 43 percent, respectively. Moreover, by increasing the electro-motive force, the sensitivity of the total corrosion current decreases or becomes constant. The maximum corrosion does not change significantly based on the modification of the corrosion kinetic parameters and the modification will not affect the maximum corrosion in the repair system. Given that the macro-cell current in addition to the repair geometry is influenced by the sections of reactions of cathodic, anodic, and ohmic drop in repair and base concrete materials, in different parameters depending on the dominance of each section, the sensitivity of the total current and maximum corrosion in each scenario will be different.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권2호
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• pp.8-16
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• 2023

이 연구에서는 흙막이용 CIP(cast in placed pile)를 영구적인 지하외벽으로 활용하기 위해 제시한 CSB(confined socket bolt) 전단연결재의 전단 성능을 평가하였다. CSB 전단 성능 평가를 위한 푸쉬아웃(push-out) 실험의 주요 변수는 CIP의 종류, CSB 전단연결재 종류, L/d, 무근 콘크리트, 방수재 및 철근콘크리트 말뚝의 압축강도로 설정하였다. 실험결과, H-형강 말뚝 실험체들의 파괴모드는 모두 CSB 전단연결재 파단에 의해 지배되었다. 철근콘크리트 말뚝 실험체들의 파괴모드는 철근콘크리트 말뚝의 압축강도가 증가할수록 콘크리트의 파괴보다 CSB 전단연결재의 파단에 의해 지배되었다. 고강도 볼트 및 이형철근의 CSB 전단연결재 실험체의 최대 내력은 일반강도 볼트의 CSB 전단연결재 실험체에 비해 H-형강 말뚝의 경우 약 1.22배 및 1.20배 높았으며, 철근콘크리트 말뚝의 경우 약 1.10배 및 1.16배 높았다. 그리고 푸쉬아웃 실험에서 최대 내력은 CSB 전단연결재의 길이 및 철근 중첩에 대한 영향이 미미하였다. KDS 기준에 의해 산정된 전단내력은 실험결과를 안전측으로 평가하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권6호
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• pp.94-101
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• 2023

본 연구에서는 철근콘크리트(RC) 및 강섬유보강콘크리트(SFRC) 외부 보-기둥 접합부에서 SD700인 확대머리철근의 정착성능을 실험적으로 평가하였다. 실험체는 총 10개로 제작되었으며 강섬유 보강 유무, 정착길이, 보의 유효춤, 스터럽 배근상세 등을 변수로 계획하였다. 실험결과, 실험체는 실험변수에 따라 측면파열파괴, 콘크리트 브레이크아웃파괴, 전단파괴 등이 나타났다. 정착길이를 변수로 한 RC 계열실험체에서 정착길이가 25~80% 증가함에 따라 정착강도는 26.5~42.2% 증가하여 정착길이에 비례하지 않음을 확인하였다. 보의 유효춤이 2배인 JD 계열 실험체는 콘크리트 브레이크아웃파괴가 나타나 기준 실험체에 비하여 31.5~62% 최대내력이 감소하였다. 확대머리철근 주위의 전단보강근 간격이 기준실험체에 비하여 1/2배인 S 계열 실험체는 8.4~ 9.7% 최대내력이 증가하였다. SFRC 실험체 콘크리트 압축강도가 RC 실험체 콘크리트 압축강도에 비하여 29.3% 작게 평가되었지만, 정착강도는 7.3~12.2% 더 크게 증가하였다. 이에 강섬유 보강에 따른 확대머리 철근의 정착성능이 크게 향상됨을 확인하였다. KDS 기준의 정착길이 92%, 110%로 배근된 실험체의 실험 최대내력이 이론내력에 비하여 92%, 99%인 결과를 고려하면 안전율을 더욱 크게 고려할 필요가 있는 것으로 판단된다. 또한 정착길이 대비 보의 유효춤을 고려한 설계식 제시가 요구된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제1권1호
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• pp.33-42
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• 1981

현행(現行) 철근(鐵筋)콘크리트 표준시방서(標準示方書)는 WSD와 USD의 재래적(在來的)인 두 가지 설계편(設計編)으로 구성(構成)되어 있는데 이들 설계기준(設計基準)은 ACI 318-63 및 318-71 Code에 기초를 두고 있다. 이와 같이 주로 ACI 318-63 시방서(示方書)에 기초를 둔 우리의 WSD와 USD의 안전율(安全率)은 우리의 설계(設計) 및 시공실무(施工實務)에 비(比)해 부적절(不適切)한 것으로 받아들여지고 있다. 더구나 ACI의 안전율(安全率)도 확률적(確率的)으로 결정(決定)된 것이 아니고 주로 경험(經驗)과 현실성(現實性)을 고려하여 결정(決定)된 것이다. 본(本) 연구(硏究)는 현행(現行) 허용응력설계(許容應力設計) 안전율규정(安全率規定)으로 설계(設計)되는 휨 부재(部材)의 안전수준(安全水準)을 2차(次)모멘트 신뢰성이론(信賴性理論)에 의해 고찰(考察)하고, 일관성(一貫性)있는 목표신뢰성(目標信賴性)을 제공(提供)하는 철근(鐵筋) 및 콘크리트의 공칭안전율(公稱安全率)과 휨 허용응력(許容應力)을 합리적(合理的)이고도 효율적(效率的)으로 결정(決定)하는 방법(方法)을 제안(提案)하였다. Cornell의 제(第)1계(階) 이차(二次)모멘트법(法)을 하중(荷重)과 저항(抵抗) 결과변화(結果變化)의 대수변환(對數變換)에 의해 적용(適用)하는 방법(方法)을 본(本) 연구(硏究)의 신뢰성해석법(信賴性解析法)으로 사용하였다. 최적(最適) 철근비(鐵筋比)를 갖는 극한강설계(極限强設計)의 과소철근(過少鐵筋)보에 대응하는 균형철근비(均衡鐵筋比)로 설계(設計)되는 균형단면(均衡斷面)이 되도록 하는 독특한 방법으로 콘크리트의 허용압축응력(許容壓縮應力)을 유도하였다. 우리의 시공(施工) 및 설계실무(設計實務)의 수준(水準)에 적합(適合)한 ${\beta}_0=4$를 안전율(安全率) 결정(決定)을 위한 목표신뢰성지수(目標信賴性指數)로 택하였다. 현행(現行) WSD 시방서(示方書)로 설계(設計)되는 RC 휨 부재(部材)의 안전(安全) 및 신뢰성(信賴性)을 여러 수치계산(數値計算)을 통해 고찰(考察)해본 결과(結果), 현행(現行) WSD 기준(基準)에 의한 설계(設計)는 비정당적(非定當的)이며 일관성(一貫性)없는 신뢰성(信賴性)으로 인하여 비경제적(非經濟的)인 설계(設計)도 된다는 사실(事實)을 알 수 있었다. 적절(適切)한 목표신뢰성지수(目標信賴性指數) ${\beta}_0=4$에 따른 휨 부재(部材)의 철근(鐵筋)과 콘크리트의 합리적(合理的)인 허용응력(許容應力)을 본(本) 연구(硏究)의 신뢰성이론(信賴性理論)에 의해 제안(提案)하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.695-703
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• 2012

현재 교량, 터널, 원전격납구조물, 가스탱크 등의 주요 사회기반 구조물은 긴장재에 의해 구속효과가 적용된 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 구조물로 주로 이루어져 있으며, 기술의 발전과 함께 프리스트레스트 콘크리트의 적용범위가 넓어지고 있는 추세이다. 일반적으로 콘크리트 구조물은 다른 구조재료에 비하여 내화성이 뛰어나다고 평가되고 있으나, 긴장재에 의해 구속된 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 경우, 고온의 화재에 대한 부재의 거동은 일반 콘크리트 구조물의 거동과는 상이하나, 이와 관련된 국내외 연구 또한 미비한 실정이다. 그러므로, 이 연구에서는 $1400{\times}1000{\times}300mm$ 부재의 양방향에 430 kN의 긴장력을 준 비부착 프리스트레스트 콘크리트 패널부재를 제작하여, 5분 이내에 $1200^{\circ}C$의 화재하중을 가할 수 있는 RABT 화재 시나리오를 적용하여 이방향으로 구속된 프리스트레스트 콘크리트의 내화성능을 실험적으로 검토하였다. 또한 잔존내력구조실험을 수행하여, 화재에 의해 손상을 받은 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 잔류응력을 일반 철근콘크리트 구조물과 비교 검토하였다. 이 연구 결과를 통해 화재에 대한 PSC 부재와 RC 부재의 거동은 서로 상이하였음을 확인하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권1호
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• pp.59-65
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• 2018

콘크리트 구조물은 다양한 환경에 노출되며, 부식환경인 해안가에서는 매립 보강재의 부식저항성 및 동결융해 저항성이 함께 평가되어야 한다. 최근 개발된 FRP Hybrid Bar는 내부에 강재가 있으며 유리섬유와 에폭시가 코팅된 보강재인데, 기존 FRP Bar보다 탄성계수가 높은 장점이 있다. 본 연구에서는 FRP Hybrid Bar에 대하여 동결융해 300 cycle 시험을 수행한 뒤, 내부식특성과 중량결손율, 및 부착특성을 평가하였다. 300 cycle 이후 2번 에폭시를 코팅한 경우에 규사의 손실이 가장 적었으며, 외관의 결함이 관측되지 않았다. 부착강도는 규사코팅에 따른 조도의 증가로 FRP Hybrid Bar의 경우 일반철근의 120 % 수준을 나타내었다. 또한 일반철근을 가진 시편의 부착력은 부식시간 3일에서는 0.86 ~ 0.89 배, 5일에서는 0.35~0.38 배로 크게 감소하였으나, 동결융해 전후의 FRP Hybrid Bar를 가진 콘크리트 공시체는 부착강도의 감소가 발생하지 않았다.