• 콘크리트학회논문집
• /
• 제29권1호
• /
• pp.53-64
• /
• 2017

강섬유 보강 초고성능 콘크리트(UHPFRC)는 높은 압축강도 뿐 아니라 강섬유 보강에 의한 뛰어난 응력분산효과로 인해 높은 인장강도를 가지며, 미세균열의 확장을 통해 균열 후에도 경화거동을 하여 구조부재가 안정적으로 외력에 저항하도록 한다. 본 연구에서는 UHPFRC 재료 인장강도를 정의함에 있어 노치가 있는 휨실험과 직접인장실험을 비교하여 실험법 및 결과 분석의 장단점을 알아보았다. I-형 보의 전단부재실험은 복부의 면내전단거동을 알아보기 위하여 전단 경간비, 유효높이, 재료인장강도를 변수로 계획하였다. 실험결과를 통해 전단보강근이 없는 UHPFRC I형 보의 균열발생 이후 전단거동의 응력 재분배효과를 정량적으로 판단하고, 균열 후 거동을 기존 전단 강도식이 잘 반영하고 있는지 검토하였다. 전단철근 보강이 없는 UHPFRC 전단부재의 경우 파괴모드는 사인장 파괴로 동일하였고, 이러한 파괴모드를 가지는 부재는 전단 경간비와 유효높이에 크게 영향을 받게 되어 부재 설계 시 이러한 변수에 대한 고려가 필요한 것으로 나타났다.

• Smart Structures and Systems
• /
• 제26권2호
• /
• pp.147-156
• /
• 2020

This numerical study demonstrates the porosity conditions and the intensity of the interactions with the aggressive agents. It is established that the density as well as the elastic modulus are correlated to ultrasonic velocity The following investigation assessed the effects of cement grade and porosity on tensile strength, flexural and compressive of Ultra High Performance Concrete (UHPC) as a numerical model in PLAXIS 2d Software. Initially, the existing strength-porosity equations were investigated. Furthermore, comparisons of the proposed equations with the existing models suggested the high accuracy of the proposed equations in predicting, cement grade concrete strength. The outcome obtained showed a ductile failure when un-corroded reinforced concrete demonstrates several bending-induced cracks transfer to the steel reinforcement. Moreover, the outcome also showed a brittle failure when wider but fewer transverse cracks occurred under bending loads. Sustained loading as well as initial pre-cracked condition during the corrosion development have shown to have significant impact on the corrosion behavior of concrete properties. Moreover, greater porosity was generally associated with lower compressive, flexural, and tensile strength. Higher cement grade, on the other hand, resulted in lower reduction in concrete strength. This finding highlighted the critical role of cement strength grade in determining the mechanical properties of concrete.

• Computers and Concrete
• /
• 제30권3호
• /
• pp.175-183
• /
• 2022

To study the working mechanism and size effect of an innovative dovetail UHPC joint originated from the 5th Nanjing Yangtze River Bridge, a large-scale testing subject to negative bending moment was conducted and compared with the previous scaled specimens. The static responses, i.e., the crack pattern, failure mode, ductility and stiffness degradation were analyzed. It was found that the scaled specimens presented similar working stages and working mechanism with the large-scale ones. However, the post-cracking ductility and relative stiffness degradation all decrease with the enlarged length/scale, apart from the relative stiffness after flexural cracking. The slab stiffness at the flexural cracking stage is 90% of the initial stiffness while only 24% of the initial stiffness reserved in the ultimate stage. Finite element model (FEM) was established and compared with the experiments to verify its effectiveness in exploring the working mechanism of the innovative joint. Based on this effective method, a series of FEMs were established to further study the influence of material strength, pre-stressing level and ratio of reinforcement on its deflection-load relationship. It is found that the ratio of reinforcement can significantly improve its load-carrying capacity among the three major-influenced factors.

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

• Computers and Concrete
• /
• 제19권1호
• /
• pp.87-98
• /
• 2017

In recent year, the coat layer drops and the rebar rust of bridge parapets, which caused the structural performance degradation. In order to achieve the comprehensive rehabilitation, ultra high performance cementitious composites is proposed to existing RC parapet rehabilitation. The influence factors of UHPCC rehabilitation includes two parts, i.e., internal factors related with material, such as UHPCC layer thickness, corrosion ratio of rebars, fiber volume fraction, and external factors related with the load, such as impact speeds, impact angles, vehicle mass. The influence of the factors was analyzed in this paper based on the nonlinear finite element. The analysis results of the maximum dynamic deformation and the peak impact load of parapets revealed the influence of the internal factors and the external factors on anti-collision performance and degree degradation. This research may provide a reference for the comprehensive multifunctional rehabilitation of existing bridge parapets.

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

• Computers and Concrete
• /
• 제12권4호
• /
• pp.413-429
• /
• 2013

The primary aim of this study is to develop a three dimensional finite element (FE) model to predict the axial stress-strain relationship and ultimate strength of the FRP-wrapped UHPC columns by comparing experimental results. The reliability of four selected confinement models and three design codes such as ACI-440, CSA-S806-02, and ISIS CANADA is also evaluated in terms of agreement with the experimental results. Totally 6 unconfined and 36 different types of the FRP-wrapped UHPC columns are tested under monotonic axial compression. The values of ultimate strengths of FRP-wrapped UHPC columns obtained from the experimental results are compared and verified with finite element (FE) analysis results and the design codes mentioned above. The concrete damage plasticity model (CDPM) in Abaqus is utilized to represent the confined behavior of the UHPC. The results indicate that agreement between the test results and the non-linear FE analysis results is highly satisfactory. The CSA-S806-02 design code is considered more reliable than the ACI-440 and the ISIS CANADA design codes to calculate the ultimate strength of the FRP-wrapped UHPC columns. None of the selected confinement models that are developed for FRP-wrapped low and normal strength concrete columns can safely predict the ultimate strength of FRP-wrapped UHPC columns.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제47권3호
• /
• pp.405-421
• /
• 2023

An experimental study on six axially-loaded composite short columns with different thicknesses of steel tube and that of the concrete plate was carried out. Compared to the mechanical behavior of component specimens under axially compressed, the failure modes, compression deformation, and strain process were obtained. The two main parameters that have a significant enhancement to cross-sectional strength were also analyzed. The failure of an axially loaded UHPC-CFST short column is due to the crushing of the UHPC plate, while the CFST member does reach its maximum resistance. A reduction coefficient K'c, related to the confinement coefficient, is introduced to account for the contribution of CFST members to the ultimate load-carrying capacity of the UHPC-CFST composite short columns. Based on the regression analysis of the relationship between the confinement index ξ and the value of fcc/fc, a unified formula for estimating the axial compressive strength of CFST short columns was proposed, combined with the experimental results in this research, and an equation for reliably predicting the strength of UHPC-CFST composite short columns under axial compression were also proposed.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제28권3호
• /
• pp.365-373
• /
• 2016

강섬유 보강 초고성능콘크리트(SUPER Concrete)는 일반 콘크리트에 비해 높은 압축강도와 인장강도를 지닌다. 이러한 특성으로 SUPER Concrete로 제작된 부재는 단면을 크게 줄일 수 있고, 확대머리철근의 정착강도가 향상될 것으로 기대된다. 이 연구에서는 120 MPa, 180 MPa SUPER Concrete로 제작된 외부 보-기둥 접합부에 $4d_b$, $6d_b$의 정착길이를 갖는 확대머리철근의 정착 성능을 평가하였다. 모든 실험체에서 600 MPa 이상의 실제 항복강도가 발현된 후 일부 실험체에서 측면파열파괴가 발생되었다. 확대머리철근의 정착강도가 매우 높아 철근이 파단되는 경우도 있었다. 설계기준강도 120 MPa 이상 SUPER Concrete에 정착된 확대머리철근은 $4d_b$의 짧은 정착길이로 콘크리트구조기준에서 허용하는 철근의 최대 설계기준강도 600 MPa를 발현할 수 있는 것으로 평가되었다. 기존에 개발된 일반 콘크리트에 정착된 확대머리철근의 측면파열파괴강도 평가식과 현행 콘크리트구조 기준의 확대머리철근 정착길이 설계식은 실험값을 과소평가하였다. 일반콘크리트에서 개발된 평가식은 SUPER Concrete의 높은 인장강도 특성을 반영하지 못하기 때문으로 분석된다. 확대머리철근 정착강도를 $(f_{ck})^{\alpha}$에 비례한다고 가정하고 실험결과를 회귀분석하여, SUPER Concrete 압축강도의 0.14승에 비례하는 정착강도 평가식이 개발되었다. 40개 실험 자료에 대한 [실험값]/[예측 값]의 평균은 1.01, 변동계수는 5%였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제23권7호
• /
• pp.152-163
• /
• 2019

본 연구에서는 강섬유의 혼입, 매트릭스의 압축강도, 전단철근과 전단경간비가 UHPFRC 휨재에 미치는 영향에 대해 총 10개의 실험체에 대한 실험을 통해 검토하였다. 실험결과 2%의 부피비로 강섬유가 혼입된 경우 파괴 패턴을 전단파괴에서 휨파괴로 바꿀 정도로 높은 전단강도 증진효과를 보유하고 있는 것으로 나타났다. 또한 강섬유는 낮은 전단경간비에서 압축스트럿의 파괴를 지연시키는 효과를 가진 것으로 나타났다. 실험 결과 강섬유의 혼입과 전단경간비의 변화에 따라 균열각이 45도보다 낮은 것으로 나타났다. 실험 결과를 UHPC 설계권고안들과 비교해 본 결과 프랑스의 설계권고안은 보수적으로 평가하였고 한국의 설계권고안은 휨 강도에 대해 다소 과대평가하는 것으로 나타났다. 전단강도에 대해서는 두 설계권고안 모두 보수적으로 평가하는 것으로 나타났다.