• Steel and Composite Structures
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• 제48권5호
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• pp.531-545
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• 2023

Composite dowels are implemented as a powerful alternative to headed studs for the efficient combination of Ultra High-Performance Concrete (UHPC) with high-strength steel in novel composite structures. They are required to provide sufficient shear resistance and ensure the transmission of tensile forces in the composite connection in order to prevent lifting of the concrete slab. In this paper, the load bearing capacity of puzzle-shaped and clothoidal-shaped dowels encased in UHPC specimen were investigated based on validated experimental test data. Considering the influence of the embedment depth and the spacing width of shear dowels, the characteristics of UHPC square plate on the load bearing capacity of composite structure, 240 numeric models have been constructed and analyzed. Three artificial intelligence approaches have been implemented to learn the discipline from collected experimental data and then make prediction, which includes Artificial Neural Network-Particle Swarm Optimization (ANN-PSO), Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS) and an Extreme Learning Machine (ELM). Among the factors, the embedment depth of composite dowel is proved to be the most influential parameter on the load bearing capacity. Furthermore, the results of the prediction models reveal that ELM is capable to achieve more accurate prediction.

• Steel and Composite Structures
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• 제42권6호
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• pp.765-777
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• 2022

Ultra high performance concrete (UHPC) can be used in the UHPC-steel composite structures especially for bridge structures to achieve high stiffness and high fatigue resistance with low self-weight. The structural performances of UHPC-steel composite slabs subjected to hogging moment have a significant influence on the global stiffness and durability of UHPC-steel composite structures. In order to study the structural behaviors of non-steam-cured UHPC-steel composite slabs subjected to negative moment, five composite slabs combined the thin UHPC layers to steel plates via shear stud connecters with the diameter of 16mm were fabricated and tested under negative moment. The test program aimed to investigate the effect of stud spacing and longitudinal reinforcement ratios on the failure mode, load-deflection behaviors, cracking patterns, bond-slips, and carrying capacities of composite slabs subjected to negative moment. In addition, direct tensile tests for the dog-bone UHPC specimens with longitudinal reinforcement bars were carried out to study the effect of reinforcement bars on the tensile strength of UHPC in the thin structure members. Based on the experimental results, analytical models were also developed to predict the cracking load and ultimate load of UHPC-steel composite slabs subjected to negative moment.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2019년도 춘계 학술논문 발표대회
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• pp.203-204
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• 2019

Recently, exposed concrete designs have been placed everywhere due to increased interest in indoor residential environments. In addition, in order to overcome the disadvantages of litracon, which was developed by mixing optical fiber, LEFC(Light Emotion Friendly Concrete) was developed in Korea, which improved unit price and constructivity by inserting hard acrylic rods. LEFC, using foaming agent and lightweight aggregate for light weighting, has disadvantages that decrease mechanical properties, and thus improved mechanical properties by using ultra-high performance concrete. Also, due to the characteristics of UHPC materials, it showed excellent self-consolidating performance. Considering these characteristics, a LEFC mold with pattern design was developed. The LEFC blocks were built so that pattern shapes could be seen and these were applied on-site to Sewoon plaza, located in Seoul.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권5호
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• pp.573-579
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• 2014

합성보는 콘크리트 바닥판과 강재 거더로 이루어져 왔으나, 바닥판의 자중을 줄이면서 내구성을 향상시키고 나아가 교량의 강도 및 강성을 향상시키기 위하여 초고성능 콘크리트(UHPC)를 교량 바닥판으로 채용한 합성보가 최근에 제안되고 있다. 이 연구는 기존의 스터드 전단연결재가 UHPC 바닥판을 합성함에 있어 유효한지에 관하여 실험적으로 검토해보고자 한다. 12개의 push-out 시험체를 통하여 UHPC 바닥판에 매립된 스터드 전단연결재의 정적 강도를 평가하였으며, 실험 변수로 바닥판 두께, 스터드 높이 및 지름을 채택하여, 기존에 제한되었던 스터드 지름에 대한 높이의 비율인 형상비와 스터드 머리부 상부 콘크리트 피복두께의 제한을 완화하는 것이 가능한지에 대하여 검토하였다. 이 연구의 실험으로부터 기존 AASHTO LRFD에 제시된 정적 강도평가식을 UHPC에 매립된 스터드 전단연결재에 적용하는 것이 유효함을 확인하였으며, 4이상으로 제한된 형상비는 3.1까지 낮추어도 되며, 50 mm로 제한된 최소 피복두께도 25 mm까지 낮출수 있음을 확인하였다. 다만 Eurocode-4에 제시된 연성도 기준인 특성 상대슬립 6 mm 이상의 기준을 만족하지 못하여, UHPC에 매립된 스터드 전단연결재는 별도의 연성 보강 방안이 채택되지 않는다면 강성 전단연결재로 간주하여야 할 것이다.

• 한국안전학회지
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• 제31권3호
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• pp.75-81
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• 2016

Tendon corrosion reliability in KICT-ultra high performance concrete (K-UHPC) bridges is assessed and predicted considering uncertainties in flexural bending capacity and corrosion occurrence. In post-tensioning bridge systems, corrosion is a one of most critical failure mechanisms due to strength reduction by it. During the entire service life, those bridges may experience lifetime corrosion deterioration initiated and propagated in tendons which are embedded not only in normal concrete but also in K-UHPC. For this reason, the time-variant corrosion performance has to be assessed. In the absence of in-depth researches associated with K-UHPC tendon corrosion, a reliability-based prediction model is developed to evaluate lifetime corrosion performance of tendon in K-UHPC bridges. In 2015, KICT built a K-UHPC pilot bridge at 168/5~168/6 milestone on Yangon-Mandalay Expressway in Myanmar, by using locally produced tendons which post-tensioned in longitudinal and lateral ways of K-UHPC girders. For an illustrative purpose, this K-UHPC bridge is used to identify the time-variant corrosion performance.

• Steel and Composite Structures
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• 제29권1호
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• pp.125-138
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• 2018

The research on the confinement behavior of ultra high performance concrete without and with the use of steel fibers (UHPC and UHPFRC) has been extremely limited. In previous studies, authors experimentally investigated the axially compressive behavior of circular steel tube confined concrete (STCC) short and intermediate columns with the employment of UHPC and UHPFRC. Under loading on only the concrete core, the confinement effect induced by the steel tube was shown to significantly enhance the utimate stress and its corresponding strain of the concrete core. Therefore, this paper develops a simplified stress - strain model for circular STCC columns using UHPC and UHPFRC with compressive strength ranging between 150 MPa and 200 MPa. Based on the regression analysis of previous test results, formulae for predicting peak confined stress and its corresponding strain are proposed. These proposed formulae are subsequently compared against some previous empirical formulae available in the literature to assess their accuracy. Finally, the simplified stress - strain model is verified by comparison with the test results.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.433-436
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• 2008

초고성능 콘크리트의 재료적 특성을 평가하는데 있어 무엇보다도 인장거동의 평가가 우선적으로 수행되어야 한다. 일반적으로 콘크리트의 인장거동은 균열이전의 탄성거동과 균열이 발생한 이후의 응력과 균열폭과의 관계 특성에 의해 정의되어진다. 본 연구에서는 초고성능 콘크리트에 대해 직접인장실험 및 휨인장실험을 수행하고 휨인장실험 결과의 역해석을 통해 얻은 인장거동과 직접인장실험을 통해 구한 인장거동의 상관관계를 파악하였다. 또한 유사한 역학성능을 가진 초고성능 콘크리트에 대해 일본에서 제시하고 있는 초고성능 콘크리트 설계지침 중 인장거동 특성과의 비교평가를 실시하였다. 그 결과, 휨인장실험으로부터 역해석을 통해 구한 인장응력-균열폭 관계가 직접인장실험으로 구한 결과와 잘 일치함을 확인하였으며, JSCE에 제시하는 인장연화곡선과의 비교를 통해 본 연구에서의 초고성능 콘크리트가 유사한 연화거동을 보임을 확인하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.345-348
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• 2008

초고성능 콘크리트(UHPC)의 재료구성에서 시멘트는 다른 재료에 비해 가장 많은 양을 차지하고 있는데 자기수축이나 수화열 등의 문제와 특히 재령초기에 실시하는 고온양생이 시멘트 수화에 미치는 영향을 고려한다면 UHPC의 특성에 미치는 시멘트의 영향을 정확히 파악하여 적절한 시멘트를 선정해야할 필요가 있다. 따라서 이 논문은 시멘트 종류가 UHPC에 미치는 영향을 파악하기 위한 실험적 연구로서 국내에서 사용되는 포틀랜드 시멘트의 종류에 따른 초고성능 콘크리트의 유동성, 압축강도, 탄성계수의 특성을 검토하였다. 실험결과, 저열포틀랜드 시멘트 사용 시 보통포틀랜드 및 조강포틀랜드 시멘트 보다 유동성과 압축강도가 향상된 결과를 얻었다. 향후 보다 체계적인 연구를 통하여 시멘트 종류가 UHPC에 미치는 영향을 보다 체계적으로 검토할 예정이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권3A호
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• pp.207-214
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• 2011

높은 강도와 우수한 연성을 가지는 초고성능 콘크리트(Ultra High Performance Concrete, UHPC)는 교량 부재의 두께 및 자중을 감소시키는데 적합하여, 교량의 장대화, 장경간화에 유리한 재료로 각광 받고 있다. 그러나 초고성능 콘크리트는 타설 과정이 복잡하고 어렵기 때문에 현장 타설을 통한 적용이 어려운 재료이다. 따라서 이에 대한 대안으로 프리캐스트 공법을 활용하는 방안이 중점적으로 연구되고 있다. 본 연구에서는 이와 같은 연구의 일환으로 초고성능 콘크리트의 재료 특성을 고려하여 하이브리드 사장교 바닥판 접합부의 철근 이음방법에 따른 구조적 성능을 평가하였다. 바닥판의 접합부에 적용할 수 있는 철근 이음을 형상에 따라 RC 부재에 적용하고, 이에 대한 비선형 해석을 통해 구조적 성능을 예측하였다. 또한 600 m급 사장교를 선정하여 단면력 해석을 통해 접합부에서 발생하는 부착 응력의 크기를 파악하고, 이를 접합부 형상에 따른 부착 강도의 크기와 비교하여 구조적 성능을 평가하였다. 해석 결과, 접합부 철근의 형상에 따라 U형 루프 타입이 가장 큰 하중을 견딜 수 있고, 직선형 타입이 가장 큰 부착 강도를 발현하는 것으로 예측되었다. 또한, 세 가지 형상의 접합부 철근 모두 초고성능 콘크리트의 사장교의 완성계에서 요구되는 부착 성능을 만족시켰다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제82권3호
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• pp.295-312
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• 2022

This study investigates the effects of nano silica (NS) and micro steel fiber on the properties of ultra-high-performance concrete (UHPC). The experimental consists of three groups, each one with five percentages of NS content (0%, 2%, 4%, 6% and 8%) in addition to the 20% silica fume and 20% quartz powder proportioned according to the weight of cement added to the mixtures. In addition, three percentages of micro steel fibers (0%, 1% and 2%) were considered. Different mixtures with varying percentages of NS and micro steel fibers were prepared to set the water-to-binder ratio, such as 0.16% and 1.8% superplasticizer proportioned according the weight of the binder materials. The fresh properties, mechanical properties and elevated temperatures of the mixtures were calculated. Then, the results from the microstructure analyses were compared with that of the reference mixtureand it was found that 6% replacement of cement with NS was optimum replacement level. When the NS content was increased from 0% to 6%, the air content and permeability of the mixture decreased by 35% and 39%, the compressive and tensile strength improved by 21% and 18% and the flexural strength and modulus of elasticity increased by 20% and 11.5%, respectively. However, the effect of micro steel fibres on the compressive strength was inconclusive. The overall results indicate that micro steel fibres have the potential to improve the tensile strength, flexure strength and modulus of elasticity of the UHPC. The use of 6% NS together with 1% micro-steel fiber increased the concrete strength and reduce the cost of concrete mix.