• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.892-899
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• 2002

콘크리트 휨 부재의 내하능력을 개선하는 방법들 중에서, 최근에 와서, 기존의 철근콘크리트 부재에서 사용하는 철근을 대신하여 섬유보강폴리머(FRP) 복합재료 층으로 보강한 콘크리트 부재에 관한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구는 휨을 받는 원형단면 FRP 콘크리트 부재의 거동을 예측하기 위한 해석모델에 중점을 두고 있다. FRP층과 내부에 충진된 콘크리트로 이루어진 부재의 응력 및 변형을 예측하기 위하여 층분할 단면해석 모델이 제시되었다. 콘크리트의 압축거동이 횡방향 팽창에 의존한다는 가정과 다축 압축 응력상태의 구성관계에 기초하여 FRP 층으로 둘러 쌓인 콘크리트의 응력변형률 관계를 정식화하였다. 고전적 적층이론에서, FRP 층의 거동은 2차원 적층의 면내거동의 응력-변형률 관계에 기초한 등 가직교재료특성에 기초하여 정식화하였다. 소개된 해석모델의 검증을 위하여 원형단면 FRP 콘크리트 휨 부재의 4점 실험과 비교한 결과, 본 모델은 부재의 모멘트-곡률 관계, 단면에서의 축방향 변형률뿐만 아니라 횡방향 변형률, 그리고 FRP 층으로 인한 콘크리트의 구속효과의 증진에 관한 거동 특성들을 잘 예측해 주었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.177-185
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• 2016

이 논문에서는 강섬유 보강 초고성능 콘크리트(UHPC)의 부재의 휨거동을 특성을 파악하고자 하였다. 하이브리드 강섬유보강 초고성능 콘크리트의 압축강도는 150 MPa이다. 부피비 1.5%의 하이브리드 강섬유 보강 초고성능 콘크리트의 휨거동 특성 실험을 수행하였다. 강섬유보강 콘크리트의 압축 및 인장거동 재료 특성은 구조거동 예측을 위해 매우 중요하다. 강섬유 보강 초고성능 콘크리트의 하중-균열개구변위 측정결과를 이용하여 인장거동 특성을 파악하였다. 실험결과는 하이브리드 강섬유 보강 UHPC는 균열제어에 유리한 것을 나타낸다. 또한, 강섬유 보강 UHPC 보의 연성지수는 1.6~3.0을 나타내어 연성거동에 효과적임을 나타낸다. 모멘트-곡률 관계 측정결과와 해석결과를 비교하였다. 휨철근을 배근하지 않은 UHPC 보에 대한 휨강도 예측결과는 측정 휨강도를 다소 과다평가하고 있다. 전반적으로 본 연구에서 제시한 강섬유 보강 초고성능 콘크리트 재료 및 휨 거동 모델링 제안기법에 의해 압축강도 150 MPa 급의 강섬유 보강 콘크리트 보의 합리적인 휨성능 예측이 가능하다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.900-909
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• 2002

섬유는 콘크리트의 취약점인 인장 및 균열저항성을 증가시켜 그 효용성을 크게 한다. 그러나, 섬유의 균열저항성을 합리적으로 예측하기 위해서는 균열후의 거동예측기법이 정립되어야 한다. 따라서, 본 연구의 목적은 최근 들어 개발되고 있는 구조용 합성섬유 보강콘크리트의 균열후 거동(Post-Cracking Behavior)을 예측하기 위한 해석기법을 제시하는데 있다. 이를 위하여 합성섬유 보강 콘크리트 보의 균열단면해석에 있어서, 우선적으로 균열단면을 강체운동으로 가정하고, 균열폭(crack width) 및 균열면에 대해 기울기 90$^{\circ}$ 인 단일섬유의 인발실험(pullout test)에 의한 인발 하중(pullout load)과 변위(slip)의 관계를 이용하여 개개 섬유의 균열이후 거동을 묘사하였다. 또한 실제 섬유의 매립방향과 매립길이의 다양성을 확률적으로 고려하여 균열면에서의 유효섬유개수를 산정한 뒤에 FRC 보의 휨거동해석을 수행하였고, FRC 보 실험을 시행한 결과와 비교한 결과 잘 일치하는 것으로 나타났다. 본 해석결과로부터 하중-처짐 곡선, 모멘트-곡률 곡선 등을 도출할 수 있으며, 본 연구의 모델은 일정수준의 균열 저항성 또는 인성지수(toughness performance)를 얻기 위한 섬유의 기하형상을 개발하는데 유용한 방법으로 사용될 수 있다. 또한 평균응답, 파괴모드의 운동학으로 표현된 이 모델은 FRC 보 실험 결과들을 유사하게 예측할 수 있기 때문에 앞으로 섬유보강콘크리트 부재의 합리적인 설계 및 해석에 효율적으로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.379-388
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• 2006

본 연구의 목적은 휨과 전단에 지배 받는 철근콘크리트 보에서 아치작용에 의한 전단기여분을 평가하는 모델을 개발하는 것이다. 전단력은 휨모멘트의 변화률이라는 관계식을 기초로, 분산트러스 이상화 기법을 이용하여 횡단면에서 베르누이(Bernoulli) 휨 평면으로부터 전단변형적합조건을 새롭게 유도하였다. MCFT와 분산트러스 이상화를 통해 전단흐름에 의한 복부전단요소의 전단곡률을 일치시키는 전단변형적합조건을 수립하였다. 전단변형적합조건을 이용하면, 보 전단거동은 타이드아치작용과 보 작용의 두 성분으로 수치적 분해 될 수 있다. 그리고 두 기본 작용의 분해가 가능하기 때문에 전단에 지배받는 보의 내력을 예측할 수 있다. 제안 모델의 유효성은 기존 문헌에 수록된 활용 가능한 실험 자료를 통해 검증하였고, 수행 결과는 예측치와 실험치 사이에서 실질적으로 일치하는 결과를 얻었다. 결과의 정확성으로부터 제안 모델의 합리성을 확신할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권5호
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• pp.68-77
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• 2012

기존의 격자형 강합성 바닥판 이음부 상세는 후크형태의 철근 겹침이음 및 채움 콘크리트로 구성된다. 본 연구에서는 콘크리트 전단키와 고장력볼트로 구성된 이음부 형식에 대해 콘크리트 전단키 보강 유무를 실험변수로 휨성능평가 실험을 하였고, 그 결과를 기존 철근겹침 이음부의 휨성능과 비교 평가함으로써 기계적 연결방법에 의한 이음부 형식의 적용 가능성을 검토하였다. 실험결과의 비교 분석에 의하면, 기계적 연결방식에 의한 이음부의 최대내력이 약 30% ~ 60% 정도 더 큰 것으로 나타나서 강도 측면에서 더 우수함을 확인하였다. 모멘트-곡률 관계로부터 구한 휨강성을 비교해 보면, 철근겹침 이음부의 경우 초기 거동에서는 비교적 더 우수한 거동을 보였으나, 콘크리트 균열파괴가 발생한 이후에는 다소 급격한 단면성능의 감소를 보였다. 한편, 콘크리트 전단키의 강판 보강 유무에 따른 변수 분석 결과에 의하면 강판 보강구조가 최대내력 향상 및 휨강성 증가에 효과적임을 확인할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권5호
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• pp.49-58
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• 2012

이 연구에서는 순환굵은골재를 사용한 철근콘크리트 보의 휨거동을 평가한다. 이를 위하여 골재의 종류와 흡수율이 서로 다른 3개의 실험체를 제작하였다. 모든 실험체는 4점 가력을 받도록 계획하였으며, 전단의 영향이 크도록 전단경간비를 2.5로 계획하였다. 실험체의 모멘트-곡률 관계를 예측하기 위하여 인장증강효과를 고려한 비선형 휨해석을 수행하였으며, 실험체의 전체 거동을 평가하기 위하여 전단의 영향을 고려할 수 있는 비선형 유한요소해석을 수행하였다. 실험결과, 흡수율 6%의 순환굵은골재를 사용한 실험체의 휨강도와 균열특성은 천연골재를 사용한 실험체와 서로 유사함을 확인할 수 있었다. 그리고 실험결과와 해석결과를 비교한 결과, 기존 해석방법을 이용하여 순환굵은골재를 사용한 철근콘크리트 보의 거동을 타당하게 예측할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권6호
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• pp.819-825
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• 2006

본 연구의 목적은 휨과 전단에 지배받는 철근콘크리트 보에서 아치작용에 의한 전단기여성분을 평가하기 위한 새로운 해석 모델의 적용성을 검증하기 위한 것이다. 새로운 모델은 전단력은 휨모멘트의 변화율이라는 관계식을 기초로, 분산트러스 이상화 기법을 이용하여 횡단면에서 베르누이(Bernoulli) 휨 평면으로부터 전단변형적합조건을 새롭게 유도하였으며, MCFT와 분산트러스 이상화를 통해 전단흐름에 의한 복부전단요소의 전단곡률을 일치시키는 전단변형적합조건을 수립하였다. 전단변형적합조건을 이용하면, 보 전단거동은 타이드아치작용과 보작용의 두 성분으로 수치적 분해 될 수 있다. 이러한 분리 접근법의 유효성은 기존 문헌에 수록된 활용 가능한 실험 자료를 통해 검증하였다. 수행 결과 실제 측정 전단강도와 비교하였을 때 복부가 분담하는 전단강도는 훨씬 일정하며, 역학적 복부철근비와 훌륭한 선형 상관관계에 있는 것으로 나타났다. 새로운 해석 모델은 철근콘크리트 부재의 전단 거동에 영향을 미치는 각 변수나 메커니즘을 합리적으로 설명할 수 있는 모델이라고 할 수 있겠다.