• Structural Engineering and Mechanics
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• 제77권3호
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• pp.329-342
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• 2021

In this paper, the effect of different steel bar configurations on the quasi-static punching and impact response of concrete slabs was studied. A total of forty RC square slab specimens were cast in two groups of concrete strengths of 40 and 63 MPa. In each group of twenty specimens, ten specimens were reinforced at the back face (singly reinforced), and the remaining specimens were reinforced on both faces of the slab (doubly reinforced). Two rebar spacing of 25 and 100 mm, with constant reinforcement ratio and effective depth, were used in both singly and doubly reinforced slab specimens. The specimens were tested against the normal impact of cylindrical projectiles of hemispherical nose shape. Slabs were also quasi-statically tested in punching using the same projectile, which was employed for the impact testing. The experimental response illustrates that 25 mm spaced rebars are effective in (i) decreasing the local damage and overall penetration depth, (ii) increasing the absorption of impact energy, and (iii) enhancing the ballistic limit of RC slabs. The ballistic limit was predicted using the quasi-static punching test results of slab specimens showing a strong correlation between the dynamic perforation energy and the energy required for quasi-static perforation of slabs.

• 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.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권4A호
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• pp.775-785
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• 2006

본 논문은 우수한 부착성능과 더불어 단순한 공정으로 생산이 가능한 GFRP 보강근의 표면성형 기법을 제시하였다. 논문에는 제안하고자하는 표면성형기법에 대한 내용과 개발된 보강근의 콘크리트 부착성능에 대하여 언급하였다. 본 논문에서 제안하는 표면성형공법은 에폭시레진에 초단섬유인 milled glass fibers를 혼입하여 GFRP 보강근의 외부에 프레스 성형하는 공법이다. milled fibers의 적적한 혼합비를 결정하기 위하여 다양한 혼입비로 제작된 경화된 에폭시 시편의 압축강도실험과 다양한 혼입비의 표면형상을 갖는 부착시험편의 pull-out 실험이 수행되었다. 실험결과, 정적하중하에서 뿐 아니라 환경하중 재하상태에서도 milled fibers의 혼입량이 증가할수록 콘크리트와의 부착성능이 증진됨을 확인됨으로써 본 공법의 효용성을 검증하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권6호
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• pp.47-54
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• 2023

본 연구에서는 GFRP, BFRP와 CFRP 보강근으로 보강된 콘크리트 시험체의 인장 거동 특성을 실험적으로 분석하였다. FRP 보강근의 인장강도는 설계강도와 유사하게 나타났으나, 탄성계수는 다소 낮게 측정되었다. 또한 인장강화 시험체는 OPC와 SFRC를 사용하여 150(W)×150(B)×1000(H) mm의 크기로 제작하였다. 균열간격은 탄성계수가 낮고 표면이 보다 매끄러운 GFRP 보강근이 가장 크게 나타났으며, 표면이 다소 거친 BFRP와 탄성계수가 높은 CFRP 보강근의 균열간격은 비슷하게 분석되었다. 하중-변형률관계에서도 GFRP보강근은 균열후 다소 급격한 거동을 보인것에 반하여 BFRP와 CFRP 보강근은 균열발생시 다소 안정적인 거동후 일정수준은 인장강화 효과를 유지하였다. 인장강화지수의 경우 직경이 증가할수록 인장강화지수는 다소 작게 분석되었으며, BFRP보다 GFRP의 경우가 인장강화지수는 높게 분석되었다.

• 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.

• 구강회복응용과학지
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• 제18권3호
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• pp.145-155
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• 2002

본 연구에서는 knitted glass fabric 강화 레진에 대한 치과보철소재로서의 적용가능성을 평가하기 위한 목적으로, 가장 높은 수준의 교합하중이 작용하게 되는 구치부 3본 고정성국소의치에 이 재료를 사용하는 경우에 대해 해석을 수행하였다. 우선 구치부3본 고정성국소의치에 대해 knitted glass fabric 강화 레진을 적용한 두 가지 설계 개념을 상정하였고, 각 설계형상에 대한 유한요소해석을 하였다. 강도 평가를 위해서75N의 생리적인 반복 수직 교합 하중 조건을 부여, 보철물에 유도되는 국소응력을 피로강도측면에서 고찰하였다. 각각의 설계에는 knitted glass fabric을 모재로 하고 보강재로 unidirectional 형의 glass 복합재가 사용되었다. 본 연구에서 개념설계 된 두 가지의 3본 고정성국소의치는 수직 교합 하중 75N 에 대해 충분한 강성과 강도를 가진 것으로 분석되었다. 가공치와 knitted caps사이의 연결 부위에서 국소적인 응력 집중이 관찰되었으나 그 크기는 재료의 피로강도 범위 이내였으며 국소적인 설계변경을 통하여 응력분포를 더욱 개선할 수 있을 것으로 추정하였다. 본 연구를 통해 knitted glass fabric 은 새로운 치과 보철 소재로서의 그 가능성이 기대된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.357-366
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• 2010

이 연구에서는 경계부재내에 다양한 형태의 횡보강근 상세를 가진 전단벽에 대한 실험연구를 다루고자 한다. 연구의 주요 내용은 시공성 개선을 위해 사각나선 횡보강근과 헤드가 있는 크로스타이로 전단벽의 경계부재내 콘크리트를 구속함에 따른 거동을 실험적으로 관찰하는 것이다. 이 두 가지 상세는 공장에서 제작된 후 현장에서 조립만 할 경우, 현장작업량을 줄일 수 있는 상세로 고려될 수 있으며, 이 연구에서는 이 두 가지 상세를 가진 전단벽에 대한 구조성능을 구명하고자 한다. 실험의 주요변수는 경계부재내 횡보강근의 형태로서 기존의 띠철근, 사각나선근, 그리고 기존 크로스타이와 헤드가 있는 크로스타이를 사용한 경우로서, 총 4개의 바벨형상의 전단벽 실험체를 제작하고 일정 축력 아래에서 반복하중 실험을 통하여 그 성능을 평가한다. 콘크리트 공칭강도의 10%의 일정축력 작용상태에서 횡방향 반복가력을 실시하여 구조성능을 평가한다. 실험 결과 전단벽의 경계부재내 시공성 개선을 위해 제안된 사각나선근과 기계적 정착장치를 사용함으로써 재래의 보강방법과 거의 동등한 구조성능을 확보할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 띠철근의 직경이 크고 횡보강근의 체적비가 다소 높은 SW-Hh시험체가 항복 이후 균열이 닫힌 다음 강성이 높아짐으로 인하여 전체적인 소산에너지 면적이 다른 시험체에 비하여 높게 나타났으나 최대강도 도달 이후 내력이 다소 급격히 저하되는 것으로 나타나 강도와 연성의 확보측면에서 횡보강근의 체적비와 함께 간격에 대한 고려가 필요한 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제26권1호
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• pp.51-61
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• 2016

최근 들어 도심지 재개발과 산업단지 조성 등이 활발하게 진행되면서 깎기 비탈면의 효율적 활용과 민원방지 그리고 환경훼손을 최소화할 수 있는 공법의 필요성이 점차 커지고 있다. 판넬식 옹벽은 지보재 보강을 통해 원지반의 전단강도를 증가시키고 전면판인 프리캐스트 판넬과 지보재를 체결하여 개별적 벽체를 형성시킴으로써 수평토압에 저항하는 공법이다. 프리캐스트 판넬의 적용으로 기존 옹벽에서 발생하던 콘크리트 현장타설에 의한 공기지연과 콘크리트 품질저하 등의 문제는 다소 해결되었지만 비탈면 과다절취에 의한 사토처리 및 토취장 확보, 및 옹벽 전면 콘크리트 노출로 인한 경관성 저하문제는 여전히 미결과제로 남아있는 실정이다. 본 연구에서는 기존 판넬식옹벽의 단점을 보완하기 위하여 판넬 전면을 자연암반형으로 연출하고 수직의 원지반에도 부착이 가능하도록 공정을 개선하였으며 실내 및 현장시험을 통하여 개발된 옹벽의 현장 적용성 평가를 수행하였다. 판넬에 대한 실내시험을 수행하여 자연암반형 판넬의 자체강도 및 거동특성에 대한 검증을 수행하였으며 현장 시험시공을 통하여 수직절취 및 원지반 부착에 대한 현장 적용성을 평가하였다. 또한 시험시공 시 보강재 및 비탈면에 대한 계측 을 수행하였으며 이를 3차원 수치해석 결과와 비교·분석하였다. 실내시험 결과 사보강에 의한 판넬의 펀칭강도 증가를 확인하였으며 현장 시험시공을 통하여 원지반 부착식 옹벽의 시공성 및 현장 적용성을 확인하였다. 또한, 장기계측 및 수치해석적 검증을 통하여 원지반 부착식 옹벽 시스템이 시공중 및 장기적으로 안정성이 확보됨을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제28권5호
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• pp.345-354
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• 2016

최근 합성 보-기둥 접합부를 위한 복합모멘트접합(hybrid moment connection)상세가 개발되었다. 기둥으로 팔각형태의 콘크리트 충전강관이 사용되었고, 보에는 U단면 콘크리트 충전강관이 사용되었다. 보-기둥 모멘트접합을 위해 보 강관은 기둥 강판에 직접 용접되었다. 하지만 보 하부 플랜지는 응력집중을 피하기 위하여 기둥 강판에 용접되지 않았고, 대신 보 플랜지의 인장력을 전달하기 위해 기둥 관통철근이 사용되었다. 기존 외다이어프램 보강상세 및 복합모멘트접합 상세를 갖는 총 4개의 실험체를 제작하고, 반복하중실험을 수행하였다. 실험결과 복합모멘트접합 상세는 보 플랜지의 인장력이 기둥 내부로 효과적으로 전달되었다. 또한, 하중재하능력 및 변형능력이 기존 외다이어프램 상세와 거의 동일한 수준으로 나타났다. 하지만, 최종 접합부 파괴모드는 복합모멘트접합 상세에 따라 영향을 받았다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.542-552
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• 2018

본 연구에서는 현장타설 콘크리트를 사용하는 친환경 에코필라 사방댐의 시공성과 경제성을 향상시키기 위해 프리캐스트공법을 제안하고 성능검증을 수행하였다. 강재를 이용한 사방댐 형식은 공사비가 높고 부식으로 인한 환경문제도 발생하고 있어, 최근에는 콘크리트를 이용한 친환경 사방댐의 설치가 늘고 있다. 그러나 국내에서 사방댐 설계기준으로 명확하게 제시된 자료가 없어 경험적으로 설계되고 있을 뿐 아니라 에코필라 사방댐에 대한 기준은 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서 에코필라 사방댐의 설계외력 산정방법에 대해 제안하고 중공트랙형 단면을 적용하여 설계를 수행하였다. 또한, 구조적으로 비교적 간단한 캔틸레버 기둥으로 최대 휨모멘트가 작용하며 프리캐스트 공법의 핵심기술이라 할 수 있는 연결부 공법을 3가지로 제안하고 실물모형 실험을 통해 성능검증을 수행하였다. 실험결과, 루프철근 이음을 적용한 실험체가 가장 큰 강성을 보였고 앵커철근으로 연결된 실험체가 작은 값을 보였으나, 제시된 3가지 형태의 연결공법은 모두 극한하중에 따른 최대 휨모멘트를 충분히 넘어서는 성능을 나타내었다. 실물 실험체의 제작과정에서 각 공법에 대한 시공성에 대해 검토한 결과 앵커식 연결방법이 가장 우수한 것으로 평가되었다.