• 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.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.143-150
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• 2014

콘크리트의 압축파괴에 의한 취성적인 비틀림파괴와 사인장균열의 폭을 제한하기 위하여 콘크리트구조기준은 비틀림보강철근의 항복강도를 제한하고 있다. 2012년에 콘크리트구조기준에서는 비틀림보강철근의 항복강도를 400 MPa에서 500 MPa로 상향하였다. 그 이유는 500 MPa의 비틀림보강철근을 사용한 비틀림부재의 경우에도 전단파괴하는 부재와 유사하게 기준에서 요구하는 비틀림파괴모드, 사용성, 경제성을 만족시킬 수 있을 것으로 판단하였기 때문이다. 그러나 현재 고강도 비틀림보강철근을 사용한 비틀림부재에 대한 연구는 전단부재에 대한 연구에 비하여 부족한 실정이다. 이 연구에서는 340 MPa, 480 MPa, 667 MPa의 비틀림보강철근을 사용한 철근콘크리트 보의 비틀림거동을 실험적으로 평가하였다. 실험에 의하면 비틀림보강철근의 파괴모드는 비틀림보강철근의 항복강도와 콘크리트의 압축강도에 의하여 영향을 받았다. 비틀림보강철근의 항복강도가 400 MPa이하인 경우에는 콘크리트의 압축강도와 무관하게 한 곳 이상에서 비틀림보강철근이 항복강도에 도달하여 비틀림인장파괴하였지만, 항복강도가 480 MPa 이상인 경우에는 비틀림보강철근이 항복하지 않는 경우가 발생하여 이에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.820-828
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• 2003

최근의 연구를 통해서, ACI 전단 규준은 크기가 크고 인장철근비가 낮은 보에서 비보수적 예측을 보이는 반면 깊은 보에 대해서는 보수적 예측을 보임을 알 수 있다. 이러한 ACI 전단 규준이 가지고 있는 문제점을 수정하기 위해, 본 연구에서는 스터럽이 없는 고강도 철근 콘크리트 보의 전단강도 계산시 크기효과와 아치작용을 고려한 극한 전단강도 예측식을 제안하였다. ACI 전단 규준의 수정을 위해 포함될 항은 과학적 이론 및 분석에 근거한 $f_{sr}$ (dr), $f_{si}$ (${\rho}$)와 $f_{aa}$ (a/d)항이며, 선형 및 비선형 회귀분석을 통해 도출되었다. 기존의 실험 데이터 약 300여 개를 이용하여 각각의 변수에 대한 제안식의 검증 및 제안식과 ACI 318-99 code, CEB-FIP model code, Kim &Park 식 및 Zsutty 식과의 비교를 수행하였다. 제안식은 간단한 형태를 지니고 있지만, 경제적이면서도 합리적인 안전율을 확보할 수 있는 전단강도를 예측한다. 따라서 제안식은 실무에서 콘크리트 구조물의 전단설계에 적용 가능할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.33-40
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• 2016

현재, 국내외 전단 설계기준에서 RC 및 PSC 부재의 전단보강철근의 최대항복강도를 제한하고 있다. 이는 고강도 전단보강철근을 사용한 RC 부재의 전단거동평가에 대한 선행 연구들에 근거한 것이다. 이에 비해 고강도 전단보강철근을 사용한 PSC 부재의 전단거동평가에 대한 연구는 미흡하며, PSC 부재는 긴장력에 의한 축압축력에 의해 RC 와는 다른 전단거동을 나타내므로 국내 기준에 대한 검증이 필요하다. 또한 이러한 제한으로 인해 고강도 철근을 PSC 부재에 적용할 경우 강도의 추가적인 상승분을 내력에 포함시킬 수 없어 고강도 재료의 사용을 저해시키는 요인으로 작용한다. 본 연구에서는 총 8개의 고강도 재료를 사용한 포스트텐션 PSC 보 전단실험을 실시하여 KCI-12 기준 및 ACI 318-14 기준의 항복강도 및 사인장균열의 폭을 검토하였다. ACI 318-14에서 요구하는 전단보강철근의 항복강도 제한값(420 MPa) 이상인 모든 PSC 실험체의 전단보강철근이 항복한 이후에 최대 내력에 도달하였으며, 실험 전단내력 또한 KCI-12 기준식의 전단강도 이상인 것으로 나타났다. 사용성 측면에서도 고강도 전단보강철근을 사용한 모든 실험체가 ACI 224위원회의 허용 균열폭(0.41 mm)을 초과하지 않았다. 본 연구의 실험결과에 근거하여 KCI-12 기준에서 제한하는 전단보강철근의 항복강도는 PSC 부재에 대해서 전단내력 및 균열의 사용성 측면을 모두 만족하는 것으로 판단되며 ACI 318-14의 전단보강철근 제한 기준은 다소 안전측에 속하는 것으로 사료된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.711-718
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• 2010

콘크리트구조설계기준(2007)에서 제한하는 전단보강철근의 최대 항복강도와 ACI 318-08 기준식, EC2-02 기준식, CSA-04 기준식, JSCE-04 기준식에서 요구하는 전단보강철근의 최대 항복강도에는 많은 차이가 있다. 이 연구에서는 18개의 철근콘크리트 보 실험을 통하여 전단보강철근의 항복강도와 콘크리트의 압축강도가 부재의 전단거동에 미치는 영향을 파악하였다. 실험에 의하면 콘크리트구조설계기준(2007)에서 요구하는 전단보강철근의 최대 항복강도보다 최대 약 1.88배까지의 고강도 전단보강철근을 배근하였음에도 불구하고 실험결과는 전단보강철근이 항복한 이후에 부재가 최대 내력에 도달하였다. 또한 모든 실험체의 전단 내력은 전단보강철근의 양이 증가함에 따라서 거의 선형적으로 증가하였다. 사인장균열에 대해서는 전단보강철근의 항복강도가 증가함에 따라서 균열의 수가 증가하였고, 동일한 하중비에 대하여 보통강도 전단보강철근을 사용한 보의 사인장균열 폭과 고강도 전단보강철근을 사용한 보의 사인장균열 폭은 거의 유사하였다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.128-138
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• 2014

토목 분야 Building Information Modeling(BIM) 활성화를 위해 시급한 과제 중에 하나가 토목 구조물에 대한 라이브러리(Library)의 구축이다. 라이브러리의 구축을 통해 BIM 모델링의 시간을 단축할 수 뿐 아니라, 정확한 물량산출과 표준화된 모델의 공유가 가능해진다. 그러나, 건축분야에 비해 국내 토목 구조물에 대한 표준화된 라이브러리는 매우 부족한 실정이다. 본 연구에서는 국토교통부에서 제공하는 2차원 표준도를 기반으로 옹벽 및 암거 구조물을 라이브러리로 구축하였다. 상용 BIM 소프웨어를 사용하여 각각 구조물에 형상과 철근을 모델링하는 방법을 적용하였으며, 특히 라이브러리를 재활용하고 범용적으로 쓸 수 있기 위한 치수 및 물량 파라미터들을 정의하는데 주력하였다. 구축된 라이브러리를 실제 사업에 투입했을 경우, 정확하고 신속한 물량산출이 가능하고 형상정보가 1개의 라이브러리로 통합 관리되어 기존 2D 도면에 비해 관리가 용이하다는 것을 파악 할 수 있다. 또한 콘크리트 형상을 파라미터의 조정으로 쉽게 바꿀 수 있다는 것을 알 수 있다. 그러나, 철근의 경우에는 형상 파라미터를 조정함에 따라 스트럽 및 겹이음 철근의 조정이 제대로 되지 않아 아직까지는 수동으로 물량을 조정해야 하는 한계점이 있다. 본 연구의 결과를 통해 토목구조물은 비정형적이고 개별 사업에 따라 단품적으로 생산되기에 라이브러리의 구축이 어렵다는 인식에서 벗어나 국내 토목 시설물 기준 및 시방서에 따른 꾸준한 라이브러리 추적을 통해 BIM 적용 확산을 앞당길 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.86-94
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• 2022

전 세계적으로 철근의 부식으로 인해 발생하는 철근 콘크리트 구조물의 성능 저하를 해결하기 위하여, FRP를 철근으로 대체하는 것은 상당한 주목을 받고 있으며, FRP 물성을 향상시켜 구조물의 사용 수명을 연장하기 위한 기술 개발이 진행되어 왔다. 이에 따라, 고강도 및 고강성을 갖는 국산형 CFRP rod와 CFRP grid의 개발 및 제조 기술이 필요하며, 이를 적용한 구조 부재의 거동을 평가한 연구가 수행되어야 한다. 본 연구에서는 국내 시범 생산 CFRP rod를 보강근으로 사용한 보 부재의 휨 전단 거동을 보강비와 전단 경간비에 따라 검토하였다. 그 결과, 일정 범위를 벗어난 보강비를 사용할 경우, CFRP rod에 의한 성능 개선 효과가 상쇄되거나 효과가 크지 않는 것으로 나타났다. 한편, CFRP rod를 사용한 보 부재의 경우, 국내 구조 설계 기준에 근거하여 전단 철근을 배치하더라도 전단 파괴 가능성이 발생하였다. 그러므로 CFRP rod를 사용한 보 부재의 경우, 보강비 제한과 전단파괴를 방지하기 위한 검토가 필요한 것으로 판단된다. 또한, CFRP rod를 사용한 보 부재의 연성은 변형 에너지 평가방법에 따라 결정되므로, 보 부재의 구조 거동을 반영한 변형 에너지 평가법을 적용하여 연성을 평가해야 한다.

• 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.