• Structural Engineering and Mechanics
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• 제30권6호
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• pp.713-732
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• 2008

Serviceability and durability of the concrete members can be seriously affected by the corrosion of steel rebar. Carbonation front and or chloride ingress can destroy the passive film on rebar and may set the corrosion (oxidation process). Depending on the level of oxidation (expansive corrosion products/rust) damage to the cover concrete takes place in the form of expansion, cracking and spalling or delamination. This makes the concrete unable to develop forces through bond and also become unprotected against further degradation from corrosion; and thus marks the end of service life for corrosion-affected structures. This paper presents an analytical model that predicts the weight loss of steel rebar and the corresponding time from onset of corrosion for the known corrosion rate and thus can be used for the determination of time to cover cracking in corrosion affected RC member. This model uses fully the thick-walled cylinder approach. The gradual crack propagation in radial directions (from inside) is considered when the circumferential tensile stresses at the inner surface of intact concrete have reached the tensile strength of concrete. The analysis is done separately with and without considering the stiffness of reinforcing steel and rust combine along with the assumption of zero residual strength of cracked concrete. The model accounts for the time required for corrosion products to fill a porous zone before they start inducing expansive pressure on the concrete surrounding the steel rebar. The capability of the model to produce the experimental trends is demonstrated by comparing the model's predictions with the results of experimental data published in the literature. The effect of considering the corroded reinforcing steel bar stiffness is demonstrated. A sensitivity analysis has also been carried out to show the influence of the various parameters. It has been found that material properties and their inter-relations significantly influence weight loss of rebar. Time to cover cracking from onset of corrosion for the same weight loss is influenced by corrosion rate and state of oxidation of corrosion product formed. Time to cover cracking from onset of corrosion is useful in making certain decisions pertaining to inspection, repair, rehabilitation, replacement and demolition of RC member/structure in corrosive environment.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권6호
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• pp.155-162
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• 2012

해수에 노출된 콘크리트 구조물은 시간의 경과에 따라 철근부식이 야기될 수 있으며, 이는 구조적인 성능저하로 진전된다. 1단계 연구에서 도출된 해수전착시스템의 개발을 통하여 2단계 연구에서는 해수전착 코팅된 철근 및 코팅철근을 사용한 RC 콘크리트 부재의 구조적, 내구적 성능이 평가되었다. 내구적 성능평가에서는 반전위 측정이 수행되었는데, 코팅된 철근은 일반철근의 35%수준의 부식속도를 가지고 있었으므로 높은 내부식성을 확보하고 있었다. 구조실험에서는 직접인장시험, 부착력시험, RC 부재를 이용한 휨 및 전단시험이 수행되었다. 인장강도 시험에서는 3.2%, 부착성능에서는 8.8%의 강도 증가가 코팅된 철근에서 평가되었다. RC보에 대한 실험에서는 최대하중 및 파괴형태는 두가지 경우에서 거의 동일하게 평가되었다. 해수전착된 시편은 철근주위에 콘크리트와 비슷한 화합물(수산화마그네슘, 탄산칼슘)이 형성되므로 부착력 및 강도를 일부 증가시키는 것으로 평가되었다. 해수전착철근은 피로, 내충격성, 장기침지실험 등을 통하여 성능이 입증되면 더욱 활발하게 사용될 것으로 사료된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.231-238
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• 2004

본 논문은 스터드를 사용한 철근콘크리트 부재와 철골 부재의 접합부의 인장거동에 관한 연구를 나타내었다. 스터드 접합부의 인장 및 휨 성능을 향상시키기 위하여 행거를 스터드 주위에 설치하였다. 행거로 보강된 스터드 접합부의 인장 성능을 평가하기 위하여 철근비, 행거 상세, 묻힘길이 등을 변수로 한 8 개의 실험체를 계획하였다. 인장실험을 통하여 행거 보강이 접합부의 인장강도를 증가시키는데 매우 효과적인 것을 알 수 있었다. 기준식에 의한 인장강도 평가로부터 CCD식이 강도 산정에 보다 적합한 것으로 나타났다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제75권3호
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• pp.401-414
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• 2020

Unlike the existing truss models for shear and torsion analysis, in this study, the torsional capacities of reinforced concrete (RC) members were estimated by introducing multi-potential capacity criteria that considered the aggregate interlock, concrete crushing, and spalling of concrete cover. The smeared truss model based on the fixed-angle theory was utilized to obtain the torsional behavior of reinforced concrete member, and the multi-potential capacity criteria were then applied to draw the capacity of the member. In addition, to avoid any iterative calculation in the existing torsional behavior model, a simple strength model was suggested that considers key variables, such as the effective thickness of torsional member, principal stress angle, and strain effect that reduces the resistance of concrete due to large longitudinal tensile strain. The proposed multi-potential capacity concept and the simple strength model were verified by comparing with test results collected from the literature. The study found that the multi-potential capacity could estimate in a rational manner not only the torsional strength but also the failure mode of RC members subjected to torsional moment, by reflecting the reinforcing index in both transverse and longitudinal directions, as well as the sectional and material properties of RC members.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5A호
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• pp.543-550
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• 2009

본 연구에서는 재활용된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET)로 만든 플라스틱 단섬유의 구조재료로서의 사용 가능성을 조사하였다. 성능을 검증하기 위해서 가장 널리 상용되는 합성섬유인 폴리프로필렌(polypropylene; PP) 섬유와 비교하였으며, 섬유의 혼입률을 0%, 0.5%, 0.75%, 1.0%로 변화시켜 혼입률에 따른 영향을 함께 검토하였다. 실험으로는 압축강도, 쪼갬인장강도 등의 재료 특성과 재생 PET(recycled PET fibers; RPET) 섬유가 혼입된 RC 부재에서의 극한성능과 연성을 평가하기 위해 RC보의 휨 실험을 수행하였다. 실험결과, 압축강도는 섬유의 혼입량이 증가함에 따라 감소하였으나, 기존 PP섬유와 유사하였다. 반면 쪼갬인장강도는 약간 증가하는 경향을 보였다. 구조 부재에 적용하였을 경우에는 RPET을 혼입한 RC 보의 극한강도, 상대 연성비, 에너지 흡수능력이 OPC 시편에 비해 확연히 증가되는 것을 알 수 있었다. 극한 휨강도와 연성비가 증가하는 현상은 PP 섬유를 혼입한 콘크리트에서도 유사하게 나타났다. 따라서 RPET 섬유는 콘크리트 부재의 보강섬유로 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• Steel and Composite Structures
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• 제45권1호
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• pp.133-145
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• 2022

Steel fiber composite bar (SFCB) is a novel type of reinforcement, which has good ductility and durability performance. Due to the unique pseudo strain hardening tensile behavior of SFCB, different flexural behavior is expected of SFCB reinforced concrete (SFCB-RC) beams from traditional steel bar reinforced concrete (S-RC) beams and FRP bar reinforced concrete (F-RC) beams. To investigate the flexural behavior of SFCB-RC beam, four points bending tests were carried out and different flexural behaviors between S/F/SFCB-RC beams were discussed. An flexural analytical model of SFCB-RC beams is proposed and proved by the current and existing experimental results. Based on the proposed model, the influence of the fiber volume ratio R of the SFCB on the flexural behavior of SFCB-RC beams is discussed. The results show that the proposed model is effective for all S/F/SFCB-RC flexural members. Fiber volume ratio R is a key parameter affecting the flexural behavior of SFCB-RC. By controlling the fiber volume ratio of SFCB reinforcements, the flexural behavior of the SFCB-RC flexural members such as bearing capacity, bending stiffness, ductility and repairability of SFCB-RC structures can be designed.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권4호
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• pp.466-473
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• 2017

콘크리트 구조물은 동일한 환경에 노출되었다 하더라도 하중특성과 콜드조인트 유무에 따라서 확산특성이 변화하고 이에 따라 내구수명이 변하게 된다. 본 연구에서는 기존의 선행연구를 분석하여 OPC 및 GGBFS를 사용한 콘크리트의 압축특성, 인장특성, 콜드조인트를 고려한 함수를 도출하였다. 경간 10.0m의 단순보를 가정하여 하중을 2.5kN/m에서 균열모멘트에 이르는 5.5kN/m까지 증가시키면서 내구수명을 평가하였다. 최대 하중에 이를 경우, 건전부 OPC 콘크리트의 경우 인장영역에서는 89.4%로, 압축영역에서는 101%로 내구수명이 변화하였으며, GGBFS 콘크리트의 경우 80.0%와 106%의 변화가 발생하였다. 콜드조인트의 경우 GGBFS를 사용한 콘크리트에서는 압축부에서는 82~80%로, 인장부에서는 69~61% 수준으로 크게 감소하였는데, 건전부의 확산계수가 OPC에 비하여 작지만 콜드조인트부의 확산성 증가가 상대적으로 크기 때문이다.

• Advances in materials Research
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• 제11권2호
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• pp.91-109
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• 2022

This paper presents a closed-form higher-order analysis of interfacial shear stresses in RC continuous beams strengthened with bonded prestressed laminates. For retrofitting reinforced concrete continuous beams is to bond fiber reinforced prestressed composite plates to their tensile faces. An important failure mode of such plated beams is the debonding of the composite plates from the concrete due to high level of stress concentration in the adhesive at the ends of the composite plate. The model is based on equilibrium and deformations compatibility requirements in and all parts of the strengthened beam, where both the shear and normal stresses are assumed to be invariant across the adhesive layer thickness. In the present theoretical analysis, the adherend shear deformations are taken into account by assuming a parabolic shear stress through the thickness of both the RC continuous beams strengthened with bonded prestressed laminates. The theoretical predictions are compared with other existing solutions. A parametric study has been conducted to investigate the sensitivity of interface behavior to parameters such as laminate stiffness and the thickness of the laminate where all were found to have a marked effect on the magnitude of maximum shear and normal stress in the composite member.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.549-555
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• 2002

탄소섬유쉬트는 철근의 약 10배에 달하는 인장강도를 지니고 있으나, 보강 특성상 접착제를 사용한 일체화가 선행되어져야하기 때문에 부착으로 인한 강도저감요인을 배제할 수가 없다. 결국 탄소섬유쉬트의 인장강도를 최대한 발휘하기 위해서는 부착파괴를 방지할 수 있는 합리적 설계가 이루어져야 한다. 현재까지 부착성능과 관련한 많은 연구가 진행되었지만 부착길이 결정하는 부착강도에 대한 연구는 미흡하였으며, 설계에 반영할 수 있는 기준 역시 미진한 상태이다. 본 연구에서는 일본 규준 안 및 국내 제조사가 제시하고 있는 설계용 부착강도를 기준으로 부착길이를 검토하였으며, 부착성능에 영향을 미칠 젓으로 판단되는 프라이머 도포량 및 에폭시 강도를 변수로 실험을 실시하였다. 본 실험결과에 의하면, 현재 적용 강도는 모두 안전측으로 나타났으며, 설계용 부착강도는 최대 $\tau$a =8 kgf/$\textrm{cm}^2$ 까지 가능할 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권2호
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• pp.75-86
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• 2012

본 논문에서는 FR-ECC의 수축특성과 균열도입 전후의 내동해성을 평가하였으며, FR-ECC를 활용한 다층복공구조의 지수성능과 박리박락저항성, 또한 FR-ECC로 단면복구 된 보부재의 휨성능을 평가하였다. 그 결과, FR-ECC는 소성수축에 의한 균열 및 건조수축에 의한 길이변화율이 기존의 보수모르터에 비해 크게 저감되었으며, 구속상태에서의 건조수축에 대한 균열저항성이 개선됨을 알 수 있었다. 또한, FR-ECC는 내동해성이 매우 우수하였으며, 균열도입 후에도 동결융해작용에 의한 인장성능의 저하는 확인되지 않았다. 한편, FR-ECC로 보수된 휨부재는 초기균열모멘트, 항복모멘트 및 극한모멘트 등의 휨성능이 증대되었으며, 멀티플크랙 특성에 의해 휨파괴시까지 균열폭을 안정적으로 제어할 수 있었다.