• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제10권2호
• /
• pp.152-158
• /
• 2022

이 연구의 목적은 고성능 원단의 셀비지 단섬유를 적용한 섬유보강 시멘트계 복합재료의 압축강도와 인장거동 특성을 실험적으로 조사하는 것이다. 이를 위하여 셀비지 단섬유 종류에 따라 4종류의 배합을 준비하였고, 압축강도 및 인장 실험을 수행하였다. 실험결과 압축강도는 64 MPa에서 66 MPa 범위로 고강도를 나타내었으며, 모든 배합에서 변형경화 현상이 나타났다. 인장변형성능은 2.6 %에서 2.8 %로 고연성이 나타났으며, 다중균열이 관찰되었다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제87권6호
• /
• pp.615-624
• /
• 2023

The focus of this study is on the structural behaviour of reinforced concrete beams in which basalt fiber and SBR latex were added and the cement was partially replaced with 10% of hypo sludge. Eight different mixes of reinforced beam specimens were tested under static loading behaviour. The experiments showed, the structural behaviour with features such as load-deflection relationships, crack pattern, crack propagation, number of crack, crack spacing and moment curvature. A stress-strain relationship to represent the overall behavior of reinforced concrete in tension, which includes the combined effects of cracking and mode of failure along the reinforcement, is proposed. The structural behaviour results of reinforced concrete beams with various types of mix were tested at the age of 28 days. The investigation revealed that the flexural behaviors of hypo sludge reinforced concrete beams with addition of basalt fiber and SBR latex was higher than that of control concrete reinforced beam. The specimen (LHSBFC) with 10% hypo sludge, 0.25% Basalt fiber and 10% SBR latex showed an increase of 5.08% load carrying capacity, 7.6% stiffness, 3.97% ductility, 31.29% energy dissipation when compared to the control concrete beam. The analytical investigation using FEM shows that it was in good agreement with the experimental investigation.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
• /
• pp.285-288
• /
• 2008

철근콘크리트 휨 부재에서 현행 설계기준들의 처짐 계산 규정은 콘크리트의 균열 후 보의 휨강성이 감소하는 것을 반영한 유효 단면2차모멘트 $I_{\epsilon}$의 개념을 적용하여 부재의 최대 처짐을 계산하는 방법이 다. 그러나 균열 발생에 따른 부재의 강성 변화를 전 경간에 걸쳐 동일하게 $I_{\epsilon}$로만 적용하여 인장증강효과 등을 직접적으로 반영하지 못하고 있다. 단순보와 연속보에서의 단면2차모멘트를 기준식이 정확히 나태나고 있는지 검증하고 이를 수정하여 보다 정확한 단면2차모멘트 예측식을 제안하고자 한다. 따라서 이 연구에서는 철근콘크리트 단순보와 연속보에서의 유효 단면2차모멘트를 이론값, 실험값과 비교, 분석하고 인장증강효과가 유효 단면2차모멘트에 미치는 영향을 실험을 통하여 검증하였다. 단순보에서는 콘크리트 강도 및 피복두께에 따른 주근의 비부착을 변수로 하여 총 6 개의 시험체를 제작하였고, 연속보에서는 주근의 비부착 위치에 따라 총 4 개의 시험체를 제작하였다. 실험 결과 단순보와 연속보 모두 국내 콘크리트구조설계 기준식에 의한 유효단면 2차모멘트의 이론값과 실험값이 유사한 양상을 보이는 것으로 나타났으나, 연속보에서는 이론값과 실험값의 오차가 큰 것으로 나타났다. 단순보에서 는 피복두께가 두꺼운 시험체 및 고강도 시험체가 주근의 비부착에 더 큰 영향을 받는 것으로 나타났으며, 연속보에서는 중앙부의 비부착이 단순보의 유효 단면2차모멘트에 비해 큰 영향일 미치는 것으로 관찰되었다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제22권5호
• /
• pp.617-624
• /
• 2010

SHCC(strain hardening cement composite)의 구성요소 중 섬유는 상당히 중요하며 가교작용에 의해 시멘트 복합체의 파괴양상을 조절 할 수 있고, 섬유의 인장강도, 탄성계수, 형상비와 같은 섬유의 특성은 SHCC 구조물에서의 파괴 거동에 큰 영향을 미치게 된다. 콘크리트의 경우 수축에 따른 균열과 인장강도가 작게 나타나는 대표적인 단점을 가지고 있다. 또한 구조물에서 수축에 따른 균열은 피할 수 없게 되는 간과해서는 안되는 요소로, 팽창재를 사용함에 따라 초기수축균열을 줄여줄 수 있다. 따라서 이 논문에서는 팽창재를 사용한 SHCC의 변형 및 거동에 따른 성능을 평가하기 위하여 수축, 압축, 휨 및 인장 실험을 계획하였으며, 물바인더비 30%, 팽창재 대체량은 8~14%, 섬유의 혼입량은 1.5%를 사용하여 실험체를 계획 하였다. 또한 팽창재와 섬유 사용에 따른 영향을 평가하기 위하여 팽창재를 0, 10% 치환한 Mor 실험체를 계획 하였다. 팽창재를 사용함에 따라 발생한 SHCC의 팽창은 섬유에 의해 억제 되었으며, 팽창재를 사용함에 따라 전반적으로 성능이 향상되었으며, 팽창재를 10% 혼입한 실험체의 경우 가장 적절한 팽창량을 나타내는 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제27권1호
• /
• pp.46-53
• /
• 2023

이 논문에서는 고인성 시멘트 복합체 SHCC와 함께 일반 철근, 초고강도 철근, FRP 보강근으로 보강된 3종류의 철근콘크리트 보(SHCC-RB, SHCC-SB, SHCC-FRP)의 휨 성능을 평가하기 위하여 보 실험체를 제작하고, 4점 재하 휨 실험을 수행하였다. 실험 결과, SHCC로 보강된 모든 실험체가 다수의 미세 균열이 발생하면서 휨 균열 폭이 100 ㎛ 이하로 제어되는 특성을 나타내었다. 이는 1축 인장 하에서 인장변형경화 특성을 보이며, 다중 미세균열 특성을 보이는 SHCC의 재료적 성질에 기인하는 것으로 판단된다. 실험체 SHCC-FRP는 실험체 SHCC-RB에 비하여 초기균열하중과 항복 휨모멘트강도가 낮은 반면, SHCC-FRP의 최대 휨모멘트강도는 SHCC-RC에 비하여 우수하게 나타났는데, 이는 FRP 보강근의 인장강도가 일반 철근에 비하여 더 높기 때문이다. 보 실험체 SHCC-SB의 초기균열 하중은 SHCC-RB와 유사하였으나, 항복 휨모멘트강도 및 최대 휨모멘트강도 측면에서는 SHCC-SB가 가장 우수한 것으로 평가되었다. SHCC와 초고강도 철근을 RC보의 보강에 활용하면 작은 단면적의 추가 배근으로도 효과적인 보강이 가능할 수 것으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제6권2호
• /
• pp.100-107
• /
• 2018

초고강도 섬유보강 콘크리트 50M 합성 박스거더에 대한 재료적 비선형 및 기하학적 비선형 유한요소해석이 수행되었다. 인장과 압축구역에서 구성방정식을 실험에 근거하여 모델링하였다. 비선형 유한요소해석의 정확성은 UHPFRC 50M 합성거더의 실험 결과와 비교하여 검증하였다. 1.5% 체적대비 섬유혼입률, 135MPa 압축강도 및 18MPa 휨인장강도 특성을 가진 UHPFRC 50M 합성거더에 대한 휨실험이 수행되었다. 포스트텐션힘으로 결합된 UHPFRC 합성거더는 3개의 UHPFRC 분절 U거더와 고강도 철근콘크리트 슬래브로 구성되었다. Midas FEA를 사용하여 UHPFRC 거더 부분은 8개 절점을 가진 3차원 6면체 모델링을 하였고, 철근와 강연선은 2개 절점을 가진 선형 요소로 모델링하였다. Total strain crack 모델에 기반을 둔 압축 및 인장 다중 선형모델을 사용하여 구성방정식을 설정하였고 균열은 smeared crack model로 구성하였다. 철근과 강연선의 비선형성은 Von Mises 규준을 적용하였다. 비선형 정적해석은 Newton-Rhapson 기법의 수렴치를 사용한 점진적 반복기법을 사용하여 해를 수행하였다. 유한요소해석은 하중-변위관계, 중립축 변화관계 및 균열양상에 대하여 실험 결과와 수치 해석 결과를 비교하여 검증하였다. 하중-변위 관계는 실험 결과와 비교해볼 때 매우 정확한 결과를 보여주고 있다. 본 논문에서 수행한 비선형 유한요소해석법은 철근보강 포스트텐션닝 초고강도 섬유보강 합성 박스거더의 휨거동 해석에 만족한 결과를 보여주고 있다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제18권5호
• /
• pp.579-588
• /
• 2006

최근 고강도철근 및 프리스트레싱에 의한 유용성은 경제적이고 효과적으로 콘크리트 구조설계를 가능하게 되었다. 이러한 구조적 부재를 다루는 구조기술자가 직면하는 중요한 문제중 하나는 한계상태설계에서 사용성에 대한 기준으로 사용되는 균열폭의 제어이다. 특히 휨균열은 하중을 부담하는 부재에 대해서 안전성의 확보 및 사용성과 연성을 향상될 수 있도록 제어되어야 한다. 본 논문에서 제안된 방법은 Ikki에 의해서 수행된 양측인장시험법의 시험 결과를 이용하고 있다. 양측인장상태에서 이형철근에 대한 부착특성은 콘크리트면적과 리브면적에 의해서 고려된다. 제안된 방법에 의한 결과는 시험 결과와 비교되며, 기존 방법보다도 치수 및 단면제원의 변화, 철근의 방향을 고려하여 보다 정밀한 부착응력과 이에 대한 상대슬립의 관계를 제시한다. 부착특성은 무차원적 슬립량과 유효철근비에 의해서 고려된다. 제안식의 유효성은 시험체 실험자료에 의해서 검증되어진다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제21권1호
• /
• pp.9-14
• /
• 2017

본 연구는 일반철근과 FRPH Bar를 주철근으로 한 철근 콘크리트 보부재를 대상으로 정적실험 및 반복하중 재하실험을 수행하여 에너지 소산성능 및 반복하중 저항성능을 분석하였다. 실험을 위하여 24MPa의 설계강도를 가진 콘크리트 보부재($200{\times}200{\times}2175mm$)를 제작하였으며, 4점 휨 시험을 수행하여 초기균열하중, 항복하중, 파괴하중을 측정하였다. 정적하중 재하실험을 통해 각 시험체에 대한 항복하중과 파괴강도를 측정하였는데, 항복하중은 RC보에서는 48.9kN, FRPH 보에서는 36kN으로 평가되었으며, 파괴하중은 두 시험체 모두 50kN의 강도를 보였다. 정적하중-처짐 결과에서는 FRPH 보는 RC보에 비하여 인장경화특성을 나타내는데, 이는 FRPH bar의 인장경화 특성에 기인한다. 반복하중하에서 FRPH bar를 가진 보에서는 일반 RC보와는 다르게 작은 폭의 균열이 넓게 발생하였으며, 우수한 처짐 복원력을 나타내었다. 정적 동적 에너지 비율을 이용한 에너지 소산능력에서는 RC보에서는 0.62, FRPH 보에서는 0.83으로 평가되었으며, 이를 통해 FRPH를 가진 보부재에서 효과적으로 반복하중에 대하여 저항함을 알 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제28권3호
• /
• pp.83-90
• /
• 2024

이 연구는 PVA 섬유로 보강된 변형경화형 시멘트 복합재료(SHCC)의 3D 프린팅 특성을 조사하였다. 섬유 혼입률(V_f)의 영향을 파악하기 위하여 섬유 혼입률이 다른 F1.0 (V_f=1.0%), F1.5 (V_f=1.5%), F1.8 (V_f=1.0%) 등의 3가지 SHCC 배합을 제작하였다. F1.5와 F1.8 배합이 다중 미세균열 발생을 위한 이론적 필수 조건을 충족하는 것으로 나타났으며, 섬유 혼입률이 높을수록 필수 조건은 더 쉽게 충족되었다. 3가지 SHCC 배합의 흐름값은 120~160의 범위 내에 있어 3D 프린팅 가능한 범주에 있음을 확인하였다. 한편, 섬유 혼입률이 증가할수록 흐름값은 감소하였다. 3D 프린터로 출력된 SHCC 표면의 육안 관찰 결과, F1.0 혼합물은 Level-3 등급으로, F1.5와 F1.8 혼합물은 Level-2 등급으로 평가되었다. 섬유 혼입률이 높을수록 표면 품질이 저하 되어, 추후 연구를 통하여 보다 높은 품질의 3D 프린팅용 SHCC를 제작하기 위한 배합 조정이 필요할 것으로 사료된다. 1축 인장 거동을 살펴본 결과, F1.0 혼합물은 낮은 변형률에서 파괴된 반면, F1.5와 F1.8 혼합물은 다중 미세균열이 발생하면서 우수한 인장변형률 경화거동을 나타내었다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제35권1호
• /
• pp.85-92
• /
• 2015

횡방향 철근이 없는 RC와 PSC 보에서 축방향 인장력은 전단강도를 감소시키고, 축압축력은 전단저항력을 증가시킨다는 것은 잘 알려진 사실이다. 그러나 축력이 전단에 얼마만큼 영향을 미치고, 전단 저항성능에 어떠한 영향을 주는가에 대한 이해가 부족한 현실이다. 횡방향 보강철근이 없는 부재가 큰 압축력과 전단력을 받으면 첫 번째 경사균열이 일어나면서 그대로 취성파괴가 발생하기 때문에 상당히 보수적 관점을 유지하고 있다. 이런 배경에서 ACI의 복부전단강도는 경사균열각 ${\theta}$를 $45^{\circ}$로 하는 트러스모델을 사용하여 스터럽의 수직력과 축력효과를 반영하고 있다. 본 연구는 파괴역학을 근간으로 한 비선형 유한요소해석 프로그램 ATENA-2D (Cervenka, 2000)를 사용하여 철근콘크리트 보의 축력작용에 따른 검증을 수행한 것이다.