• Structural Engineering and Mechanics
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• 제50권5호
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• pp.635-652
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• 2014

Creep and shrinkage behaviour of an ultra lightweight cement composite (ULCC) up to 450 days was evaluated in comparison with those of a normal weight aggregate concrete (NWAC) and a lightweight aggregate concrete (LWAC) with similar 28-day compressive strength. The ULCC is characterized by low density < 1500 $kg/m^3$ and high compressive strength about 60 MPa. Autogenous shrinkage increased rapidly in the ULCC at early-age and almost 95% occurred prior to the start of creep test at 28 days. Hence, majority of shrinkage of the ULCC during creep test was drying shrinkage. Total shrinkage of the ULCC during the 450-day creep test was the lowest compared to the NWAC and LWAC. However, corresponding total creep in the ULCC was the highest with high proportion attributed to basic creep (${\geq}$ ~90%) and limited drying creep. The high creep of the ULCC is likely due to its low elastic modulus. Specific creep of the ULCC was similar to that of the NWAC, but more than 80% higher than the LWAC. Creep coefficient of the ULCC was about 47% lower than that of the NWAC but about 18% higher than that of the LWAC. Among five creep models evaluated which tend to over-estimate the creep coefficient of the ULCC, EC2 model gives acceptable prediction within +25% deviations. The EC2 model may be used as a first approximate for the creep of ULCC in the designs of steel-concrete composites or sandwich structures in the absence of other relevant creep data.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권5호
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• pp.81-88
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• 2021

최근 지진 빈도 증가로 구조물 건전도 모니터링 (SHM: Structural Health Monitoring, 이하 SHM) 시스템에 대한 관심이 증가하고 있다. Smart concrete는 전기-역학적 거동을 바탕으로 구조물 상태를 분석할 수 있는 기술이다. 하지만 콘크리트 구조물은 지진 시 정적 변형률 또는 하중 속도 보다 10배 이상 빠른 하중 속도가 작용하나 기존 연구 대부분은 정적 하중 속도에서의 감지 능력을 주로 조사하고 있다. 본 연구는 지진과 같이 높은 하중 속도에서 자가 응력감지 능력을 평가하기 위해 만능재료시험기 (UTM: Universal Testing Machine, 이하 UTM)를 사용하여 3가지 하중 재하 속도 (1, 4, 8 mm/min) 하에서 Smart Ultra High Performance Concrete (S-UHPC)의 전기-역학적 거동을 측정하였다. S-UHPC의 최대 압축 하중에서 Stress sensitive Coefficient (SC)는 1 mm/min 하중 속도 기준 -0.140%/MPa로 측정되었으나, 하중 속도가 각각 4, 8 mm/min으로 증가함에 따라 42.8 %, 72.7% 감소하였다. 전도성 재료의 변형 감소, 미세균열 증가로 인하여 S-UHPC의 감지능력이 하중속도 증가에 따라 감소하였지만, 그럼에도 불구하고 높은 하중 속도 하에서도 우수한 감지 성능을 보여 구조물 지진 하중 감지를 위한 SHM 시스템에 활용 가능함을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.18-24
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• 2016

본 논문은 강섬유의 일부를 철근집합체로 대체하여 초고강도 섬유보강 철근 콘크리트 I 형보의 연성거동을 유도하는 것을 목적으로 한다. 강섬유와 철근집합체의 조합을 가진 초고강도 콘크리트 I 형보 대한 휨거동 실험을 수행하였다. 강섬유의 혼입률은 0%, 0.7%, 1%, 1.5%, 2%이다. 철근집합체와 PS강연선 집합체가 압축구역에서 콘크리트를 구속하기 위해 사용되었다. 철근집합체와 강연선 집합체의 길이도 실험요소 중 하나이다. 이러한 실험요소를 조합하여 9개의 초고강도 철근 콘크리트 I 형보를 제작하였다. 강섬유 뿐만 아니라 종방향의 철근 집합체도 초고강도 철근 콘크리트 I형 보의 연성거동을 유도하는데 효과를 가지고 있다. 강섬유 혼입률 0.7% 또는 1%와 철근집합체를 사용한 조합이 I형 보의 효과적인 연성 거동을 보여주고 있다. 하중과 처짐관계 및 균열양상 등이 좁은 간격을 가진 작은 직경의 종방향 철근 집합체의 유용성을 나타내고 있다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.210-217
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• 2023

Various performances of ultra-high performance concrete (UHPC) applied with microplastics and expanded polystyrene (EPS) beads were evaluated. CompressIve and flexural strength, performance after ignition, flow-down in fresh state, and effective bond strength were evaluated. Designed weight of the cement panel with these mixtures was calculated based on the flexural strength. As a result of the experiments, it was confirmed that the EPS could reduce the density of UHPC with largest range. By maximum addition of EPS beeds, the density of UHPC decreased to 1300 kg/m³, and the compressive and flexural strengths for this mixtures were in ranges of 20-30 MPa and 15-20 MPa, respectively. On the other hand, lightest cement panel could be designed with UHPC having a density ranges about 2.0 g/cm³.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권4호
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• pp.155-164
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• 2011

충격 하중 재하 실험의 경우 빠른 하중 재하 속도로 인해 실험 데이터를 측정하는 방법에 있어 많은 어려움이 있다. 또한 부재의 국부적 손상을 측정하지 못함으로써 부재의 동적 거동을 왜곡하는 문제점이 존재한다. 따라서, 본 연구에서는 충격 실험에서의 한계를 극복하기 위하여 명시적(explicit) 유한요소 해석 프로그램인 LS-DYNA를 이용하여 FRP Sheet 및 강섬유로 보강된 콘크리트의 저속 충격 하중 하에서의 동적 거동을 분석하였다. 해석 모델은 1방향 및 2방향 부재이며 충격 하중 재하 시부재의 국부적 파괴를 고려하고 있다. 해석결과 강섬유에 의해 보강된 SFRC와 UHPC 부재의 경우 충격 저항성능이 크게 향상되었다. FRP Sheet로 보강한 경우 GFRP가 CFRP보다 우수한 충격 저항 성능을 보였으며 FRP Sheet의 방향성에 의한 영향은 크게 나타나지 않았다. 본 연구에서 수행된 해석은 충격 실험 결과와의 비교를 통해 그 신뢰성이 검증되었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제43권3호
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• pp.389-401
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• 2022

This study investigated the flowability and mechanical properties of cost-effective steel fiber reinforced ultra-high performance concrete (UHPC) by using locally available materials for field-cast application. To examine the effect of mixture constituents, five mixtures with different fractions of silica fume, silica powder, ground granulated blast furnace slag (GGBS), silica sand, and crushed natural sand were proportionally prepared. Comprehensive experiments for different mixture designs were conducted to evaluate the fresh- and hardened-state properties of self-consolidating UHPC. The results showed that the proposed UHPC had similar mechanical properties compared with conventional UHPC while the flow retention over time was enhanced so that the field-cast application seemed appropriately cost-effective. The self-consolidating UHPC with high flowability and low viscosity takes less total mixing time than conventional UHPC up to 6.7 times. The X-ray computed tomographic imaging was performed to investigate the steel fiber distribution inside the UHPC by visualizing the spatial distribution of steel fibers well. Finally, the tensile stress-strain curve for the proposed UHPC was proposed for the implementation to the structural analysis and design.

• Earthquakes and Structures
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• 제23권5호
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• pp.463-472
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• 2022

Reinforced concrete (RC) beam column joints (BCJ) have mostly exhibited poor seismic performance during several past earthquakes, typically due to the poor-quality concrete or lack of reinforcement detailing typical of pre-code design practice. The present study is motivated towards numerical simulation and seismic fragility assessment of one such RC-BCJ. The BCJ is loaded to failure and strengthened using Ultra High Performance-Hybrid Fiber Reinforced Concrete (UHP-HFRC) jacketing. The strengthening is performed for four different BCJ specimens, each representing an intermediate damage state before collapse. viz., slight, moderate, severe, and collapse. From the numerical simulation of all the BCJ specimens, an attempt is made to correlate different modelling and design parameters of the BC joint with respect to the damage states. In addition, seismic fragility analysis of the original as well as the retrofitted damaged BCJ specimens show the relative enhancement achieved in each case.

• Advances in concrete construction
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• 제12권5호
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• pp.391-398
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• 2021

This paper presents an experimental study exploring impact resistant properties of Kagome truss reinforced composite panels. Three types of panels with different materials and reinforcements, i.e., ultra-high-performance mortar, steel fiber, and Kagome truss, were designed and manufactured. High-velocity projectile impact tests were performed to investigate the impact response of panels with dimensions of 200 mm×200 mm×40 mm. The projectile used in the testing was a steel slug with a hemispherical front; the impact energy was 1 557 J. Test results showed that the Kagome truss reinforcement was effective at improving the impact resistance of panels in terms of failure patterns, damaged area, and mass loss. Synergy effects of a combination of Kagome truss and fiber reinforcements for the improvement of impact resistance capacity of ultra-high-performance mortar were also observed.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.275-285
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• 2015

본 연구에서는 초고성능 섬유보강 콘크리트(UHPFRC)가 적용된 프리캐스트 바닥판 접합부의 피로성능을 실험적으로 평가하였다. 단순화된 철근 이음상세 및 접합부 형상에 따라 4가지 타입의 대형 실험체가 각각 동일하게 2개씩 제작되었으며 접합부에서의 철근 이음길이는 철근직경의 10배로 배근되었다. 각 실험부재 형식에 대하여 휨하중 재하에 의한 실험체의 파괴 시까지 접합부의 거동을 관찰하였으며, 이후 2백만 회 반복하중 재하를 통하여 접합부의 피로거동을 평가하였다. 휨 실험 시 짧은 이음길이의 적용하였음에도 이음철근은 항복변형률 이상의 인장변형을 나타냈으며 실험부재의 파괴 시까지 철근 이음에 관련된 파괴현상은 발생하지 않았다. 또한, 피로실험 시 하중재하에 의한 초기균열 외에 추가적인 손상의 진행이 없었으며 반복 하중에 의한 철근의 발생응력 변화량은 피로허용범위를 초과하지 않았다. 이러한 실험결과는 본 연구에 사용된 모든 실험부재가 만족할만한 피로성능을 가지고 있음을 의미하며, 프리캐스트 바닥판의 채움재를 UHPFRC로 사용할 경우 초고성능 재료의 우수한 역학성능에 의하여 철근이음 상세의 단순화 및 접합부 폭 감소가 가능하다는 것을 나타내는 것이다.

• Computers and Concrete
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• 제24권6호
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• pp.571-578
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• 2019

This study aimed to investigate the permeable nature of pervious concretes (PC) through the moving particle simulation (MPS) method. In the simulation, the complex structure of a pervious concrete was virtually demonstrated as a lattice model (LM) of spherical beads, where the test of permeability was conducted. Results of the simulation were compared with the experimental ones for validation. As a result, MPS results showed the permeability index of the LM as almost twice as big as the actual PCs. A proposed virtual model was created to prevent the stuck of water flow in the MPS simulation of PC or LM. Successful simulation results were demonstrated with the model.