• Advances in concrete construction
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• 제11권5호
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• pp.387-396
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• 2021

The behavior of headed bars in concrete is investigated through 108 pullout tests having an embedment depth of eight times the bar diameter in the M20 concrete mix. Headed bars are designed based on ASTM A970-16 and ACI 318-19 recommendations. The primary parameters used in this study are the steel bar diameter, the steel fibers percentage, and the head shapes. Three failure modes namely, Steel, Concrete-Blowout & Pull-Through failure have been observed. Based on load-deflection curves which are plotted to investigate the bond capacity of headed bars, it is observed that the circular-headed bars have displayed the highest peak load. The comparative analysis shows the smaller differences in the ultimate bond strength between MC2010 (0.89-2.26 MPa) and EN 1992-1-1 (2.32 MPa) as compared to ACI-318-19 (11-22 MPa) which is due to the absence of embedment depth and peak load factor in MC2010 and EN 1992-1-1 respectively.

• Advances in concrete construction
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• 제11권2호
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• pp.89-98
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• 2021

Investigations on the dynamic behavior of concrete members, incorporating steel fibers with different aspect ratios, are limited so far and do not covered comprehensively in prior studies. Present endeavor is devoted to examine the dynamic response of the steel fibrous concrete beams and slabs under the influence of impact loading. These members were reinforced with steel fibers in different length of 25 mm and 50 mm. Four concrete mixes were designed and used based on the proportion of long and short fibers. Twenty-four slabs and beams were fabricated with respect to the concrete mix and these specimens were tested in impact load experiment. Testing observations revealed that the maximum dynamic deflection or ductility of the member can be achieved with increasing the fiber length. Structural behavior of the tested structures was predicted using nonlinear finite element analysis with specific material constitutive relationships. Eight nodes plate elements have been considered in the present dynamic analysis. Dynamic fracture energy of the members was calculated and agreement ratio, of more than 70%, was noticed between the experimental and analysis outcomes.

• Computers and Concrete
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• 제20권4호
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• pp.491-502
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• 2017

In this research, the application of ultrasonic pulse velocity (UPV) test as a nondestructive method for estimating some of the mechanical and dynamic properties of reactive powder concrete (RPC) containing steel and polyvinyl alcohol (PVA) fibers, as well as their combination was explored. In doing so, ten different mix designs were prepared in 19 experimental groups of specimens containing three different volume contents of steel fibers (i.e., 1, 2, and 3 %) and PVA fibers (i.e., 0.25, 0.5, and 0.75 %), as well as hybrid fibers (i.e., 0.25-0.75, 0.5-0.5, and 0.75-0.25 %). The specimens in these groups were prepared under the two curing regimes of normal and heat treatment. Moreover, the UPV test results were employed to estimate the compressive strength, dynamic modulus, shear modulus, and Poisson's ratio of the RPC concrete and to investigate the quality level of the used concrete. At the end, the effect of the specimen shape and in fact the measuring distance length on the UPV results was explored. The results of this research suggest that the steel fiber-containing RPC specimens demonstrate the highest level of ultrasonic pulse velocity as well as the highest values of the mechanical and dynamic properties. Moreover, heat treatment has a positive effect on the density, UPV, dynamic modulus, Poisson's ratio, and compressive strength of the RPC specimens, whereas it leads to a negligible increase or decrease in the shear modulus and static modulus of elasticity. Furthermore, the specimen shape affects the UPV of fiber-lacking specimens while negligibly affecting that of fiber-reinforced specimens.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권4A호
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• pp.237-244
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• 2012

콘크리트는 재료적으로 인장에 취약하고 변형에 취성이 크다는 태생적 단점을 갖고 있다. 콘크리트 조직에 인장에 강한 작은 섬유를 혼합한 섬유보강콘크리트는 이러한 취약점을 보완할 수 있는 좋은 방법으로 간주되었으며, 많은 종류의 섬유재료와 방법들이 제안되었다. 그러나 이 섬유보강콘크리트에도 아직까지 해결하지 못한 문제로서 균질한 배합이 힘들고 높은 체적비를 갖는 섬유 혼입의 어려움 등이 있다. 최근에 새로운 개념의 규칙적 다공질 금속(periodic cellular metal)이 개발되어 기계 분야에 많이 적용되고 있는 철선으로 직조된 카고메 트러스가 있다. 이 논문은 기존 강섬유보강콘크리트의 현실적 문제점을 해결하기 위한 방법의 일환으로 카고메 트러스의 적용 가능성을 검토하기 위한 기초 실험 연구 결과를 정리한 것이다. 3종류의 카고메 트러스로 보강된 실험체와 동일한 제원의 수직스터럽으로 보강된 보 실험 결과와 비교하였다. 그 결과, 카고메 트러스 보강 실험체에서는 강도와 연성이 보통 스터럽 보강 보 보다 더 우수한 결과를 나타냈으며, 복부 보강재로서 우수한 기능을 할 수 있는 것으로 판명되었다.

• Computers and Concrete
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• 제31권5호
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• pp.433-442
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• 2023

This study presents the visually observed behavior of fibers embedded in concrete samples that were subjected to a flexural bending test. Three types of fibers such as macro polypropylene, macro polyethylene, and the hybrid of steel and polyvinyl alcohol were mixed with cement by a designated mix ratio to prepare a total of nine specimens of each. The bending test was conducted by following ASTM C1609 with a net deflection of 2, 4, and 7 mm. The X-ray computed tomography (XCT) was carried out for 7 mm-deflection specimens. The original XCT images were post-processed to denoise the beam-hardening effect. Then, fiber, crack, and void were semi-manually segmented. The hybrid specimen showed the highest toughness compared to the other two types. Debonding based on 2D XCT sliced images was commonly observed for all three groups. The cement matrix near the crack surface often involved partially localized breakage in conjunction with debonding. The pullout was predominant for steel fibers that were partially slipped toward the crack. Crack bridging and rupture were not found presumably due to the image resolution and the level of energy dissipation for poly-fibers, while the XCT imaging was advantageous in evaluating the distribution and behavior of various fibers upon bending for fiber-reinforced concrete beam elements.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.179-186
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• 2009

고강도콘크리트의 취약점으로 지적되고 있는 화재시의 폭렬현상에 대한 대책을 마련하기 위해 각 계의 노력이 활발한 현 상황에서 각종 폭렬 저감성 재료 및 새로운 개념의 소재에 대한 적정 혼입비율을 구명해야 하는 긴요한 상황이다. 본 연구에서는 메타카올린, 페타이어칩, 폴리프로필렌섬유 및 강섬유의 4가지 기능성 소재를 대상으로, 기본적인 품질 요건은 물론, 내화성능에 최적의 효과를 나타낼 수 있는 배합비를 실험적, 통계적으로 도출하고자 하였다. 여기서, 실험은 4인자 3수준의 직교배열표를 이용하여 최소실험법으로 계획하고, 통계적 분석은 반응표면분석 기법을 이용하였다. 그 결과, 80 MPa급 고강도콘크리트의 내화성능 보강인자로 선정된 기능성 소재간에는 복합 사용시 상호 보완적인 기여를 하는 것으로 확인되었다. 한편, 반응표면분석을 통해 도출한 내화성능 보강인자의 최적조건은 메타카올린을 실리카퓸 대신 80% 수준으로 용적치환하고, 폐타이어칩은 잔골재 대신 3% 수준으로 용적치환하는 경우와 폴리프로필렌 섬유를 전체용적에 대하여 0.2% 수준으로 첨가하는 한편, 강섬유를 혼입하지 않는 것이 고강도콘크리트의 기초 특성과 내화특성을 고루 만족할 수 있는 것으로 분석되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.521-530
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• 2015

최근 개발중인 초고강도 또는 강섬유보강 초고강도 콘크리트는 현행 설계기준으로 설계할 경우 그 안전성에 대해 별도의 실험 또는 해석적 증명이 필요하다. 이를 위한 철근콘크리트 부재의 상세 해석에는 응력-변형률 관계의 정의가 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 현행 설계기준의 제한 범위를 벗어나는 강섬유보강 초고강도 콘크리트의 압축응력하에서의 기계적 특성을 정의하였다. 80~200 MPa 의 압축강도를 보유한 분체 콘크리트 매트릭스에 강섬유를 혼입하였으며, 섬유의 보강량에 따른 압축강도의 증진률에 대해 분석하고 압축강도에 따른 탄성계수와 최대응력 발현시의 변형률에 대해 조사 분석하였다. 넓은 콘크리트 압축강도 범위내에서 사용성 확보를 위해 기존 연구결과로부터 수집된 압축강도 증진률, 탄성계수, 최대응력 발현시 변형률의 크기에 대한 결과를 활용하여 기존 추정식의 평가를 수행하였다. 또한, 강섬유가 보강되어 있지 않은 매트릭스에 대한 기존 추정식 중 정확도가 높은 식을 기반으로, 강섬유의 영향을 반영할 수 있는 새로운 추정식을 위한 계수를 도출하였다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2009년도 추계 학술논문 발표대회
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• pp.81-85
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• 2009

In the recent years, the high strength concrete has increasingly been used according to extending market of tall buildings. However, Ministry of Land, transport and Maritime Affairs was established by law with an alternative plan after June 2008 because of the weakness of high strength concrete accompanied spalling phenomena in fire. The mix design of concrete has to properly meet standards which are the spalling resistance of concrete and limited temperature of steel reinforcement. The fire proof concrete mixed fiber has widely been used to meet spalling safety on the many construction sites, the most researches about the fire proof concrete mixed fiber had being carried out focused on fire resistance, compressive strength and cast in place of concrete. But the most important thing is column shortening used the fire proof concrete within the vertical members. In this paper, the fire proof concrete filled spalling safety standards was experimented by required material when the column shortening is revised between normal concrete and fire proof concrete mixed fiber and then the results have done a comparative analysis. Also, The paper aimed to indicate a basic data for revision of column shortening of fire proof concrete.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.175-186
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• 2013

본 연구에서는 Model Code 2010에 제시된 실험방법에 근거하여 설계강도 60MPa의 강섬유보강 콘크리트의 휨강도와 잔존강도, 휨인성을 평가하였다. 비교를 위하여 설계강도 40MP의 강섬유보강 콘크리트도 실험하였다. 또한, 배합의 평가를 위하여 파괴된 시험체의 파괴면을 육안으로 관찰하여 강섬유의 분산도를 평가하였다. 본 실험에서 사용된 강섬유는 형상비 64, 67 및 80의 국내산 후크 강섬유이다. 강섬유 혼입률은 체적에 대하여 0.5%로 동일하다. 실험결과, 설계강도 60MPa에서는 형상비가 큰 강섬유가 혼입된 강섬유보강 콘크리트만이 Model Code 2010에서 제시된 요구성능을 만족하는 것으로 나타났다. 고강도 콘크리트에서는 큰 형상비의 강섬유가 심대한 균열에서 충분한 인성을 확보하는데 기여할 수 있는 것으로 판단된다. 또한, 섬유의 고른 분산도 확보를 위해서는 낮은 슬럼프가 유리한 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.469-475
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• 2008

콘크리트에 존재하는 균열은 염소이온의 빠른 침투를 유도하여 콘크리트의 내구성을 크게 감소시키는 주요 요인임은 분명한 사실이다. 저자는 지난 연구에서 표면에서부터, 임계균열폭에 대응한 균열길이가 내구성 설계에 중요함을 제안하였다. 현 시점에서 균열에 영향을 미치는 다양한 콘크리트의 배합특성이 균열부를 통한 염소이온의 침투에 미치는 영향을 다룬 연구가 필요하다. 본 연구의 목적은 콘크리트의 굵은골재 최대치수, 콘크리트의 고강도화, 강섬유 보강 등의 다양한 배합특성이 균열을 통한 염소이온의 침투에 미치는 영향을 고찰하는 것이다. 연구 결과에 의하면, 굵은골재 최대치수가 작은 골재를 함유한 콘크리트는 많은 미세균열이 발생하지만, 염소이온 침투에 직접적인 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났다. 그러나, 굵은골재 최대치수가 상대적으로 큰 콘크리트의 경우, 골재 표면을 통해 균열이 발전하여 서로 연결되기 쉽고 이는 빠른 염소이온 침투를 유도하는 것으로 판단된다. 또한, 고강도콘크리트는 균열이 없는 조건에서는 염소이온의 침투에 대한 저항성이 대단히 우수하였으나, 균열이 존재하면 보통콘크리트와 거의 유사한 수준으로 염소이온이 침투되므로 균열의 발생시, 내구성능이 매우 취약해짐을 알 수 있었다. 강섬유의 보강은 인장 응력 발생시 균열의 진전을 효과적으로 제어하여 균열길이가 감소하는 효과를 얻을 수 있었다.