• 콘크리트학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.45-53
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• 2015

철근 콘크리트 기둥은 일반적으로 횡철근으로 보강되어 있고 횡철근에 의해 횡구속된 심부 콘크리트의 강도는 횡구속 되지 않은 콘크리트에 비해 증가한다. 그리고 횡구속 효과에 의해 기둥의 강도 및 연성은 증가하게 된다. 횡구속 효과는 콘크리트의 압축강도, 횡구속 철근의 간격, 횡철근 량 및 항복강도 등의 영향을 받는다. 이에 여러 연구자들은 실험을 통해 다양한 변수들을 반영하여 횡구속 콘크리트의 구속모델을 제시하였다. 이 연구에서는 유로코드 2의 구속모델을 통해 하중-변형률 관계를 산정하였고, 이를 Mander 모델, Saatchioglu-Razvi 모델 및 Cusson 등 모델에 의한 값과 비교 분석하였다. 해석 결과 EC2에 의한 횡구속 모델은 콘크리트 강도에 관계없이 적용이 가능하였고, EC2의 재료모델을 사용함으로써 단면해석의 일관성을 확보할 수 있는 것으로 나타났다. EC2의 재료모델에 의한 매개변수해석 결과 횡철근의 특성은 콘크리트 압축강도보다 횡구속 효과에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.389-400
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• 2009

현행 기준식에 따르면 초고강도 콘크리트에서는 철근 인장이음길이보다 압축이음길이가 더 길어지는 현상 이 발생된다. 횡보강근의 영향을 반영하면 이러한 경향은 더욱 심화된다. 실제 구조물에서 반드시 존재하는 횡보강근과 철근 지름의 영향을 40, 60 MPa 콘크리트에 대한 압축이음 실험을 통해 강도와 거동 특성을 분석하였다. 지름 22, 29 mm 에 대한 실험 결과 철근 지름의 영향은 없는 것으로 나타났다. 가는 지름의 철근에서는 이음강도의 증진이 기대될 수 있으나, 압축철근에는 주로 큰 지름의 철근이 사용되므로 압축이음에서는 철근 지름의 효과를 고려할 필요가 없을 것 으로 판단된다. 횡보강근이 있는 압축이음강도는 현행 설계기준과 비교할 때 100% 이상 크므로 횡보강근을 고려한 새 로운 설계기준식의 정립이 필요하다. 지압은 이음 단부에 배근된 횡보강근에 의해서만 강도가 향상되며, 이음구간에 배 근된 횡보강근에는 무관하다. 횡보강근량이 많을수록 부착에 의해 발현되는 강도는 거의 선형적으로 증가하며, 이음단 부에만 횡보강근을 배근해도 부착강도가 6% 향상되었다. 횡보강근이 배근된 경우 부착에 의해 발현되는 강도는 인장이 음에 비해 동등하거나 더 낮아지므로, 인장이음에 비해 압축이음의 강도 증진은 단부 지압 효과로만 설명될 수 있다.

• Steel and Composite Structures
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• 제29권2호
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• pp.201-218
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• 2018

In this study, the effects of magnesium sulfate on the mechanical performance and the durability of confined and unconfined geopolymer concrete (GPC) specimens were investigated. The carbon and basalt fiber reinforced polymer (FRP) fabrics with 1-layer and 3-layers were used to evaluate the performances of the specimens under static and cyclic loading in the ambient and magnesium sulfate environments. In addition, the use of FRP materials as a rehabilitation technique was also studied. For the geopolymerization process of GPC specimens, the alkaline activator has selected a mixture of sodium silicate solution ($Na_2SiO_3$) and sodium hydroxide solution (NaOH) with a ratio ($Na_2SiO_3/NaOH$) of 2.5. In addition to GPC specimens, an ordinary concrete (NC) specimens were also produced as a reference specimens and some of the GPC and NC specimens were immersed in 5% magnesium sulfate solutions. The mechanical performance and the durability of the specimens were evaluated by visual appearance, weight change, static and cyclic loading, and failure modes of the specimens under magnesium sulfate and ambient environments. In addition, the microscopic changes of the specimens due to sulfate attack were also assessed by scanning electron microscopy (SEM) to understand the macroscale behavior of the specimens. Results indicated that geopolymer specimens produced with nano-silica and fly ash showed superior performance than the NC specimens in the sulfate environment. In addition, confined specimens with FRP fabrics significantly improved the compressive strength, ductility and durability resistance of the specimens and the improvement was found higher with the increased number of FRP layers. Specimens wrapped with carbon FRP fabrics showed better mechanical performance and durability properties than the specimens wrapped with basalt FRP fabrics. Both FRP materials can be used as a rehabilitation material in the sulfate environment.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.279-288
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• 2016

이 연구에서는 철근콘크리트(reinforced concrete, RC) 기둥의 휨 거동을 비교적 간단한 방법으로 평가하기 위해서 모멘트-곡률 관계를 단순화하였다. RC 기둥에서 주철근 배근을 이상화하고 힘의 평형조건 및 변형률 적합조건에 기반하여 초기 휨 균열 발생, 인장철근 항복 도달, 최대 내력 및 최대 내력 도달 후 최대 내력의 80% 시점에서의 내력과 중립축 깊이를 산정하였다. 기둥의 최대 내력 이후의 콘크리트 압축연단 변형률은 Kim et al의 구속된 콘크리트 응력-변형률 관계를 이용하여 산정하였다. 단순화된 모멘트-곡률 관계로부터 환산된 기둥의 횡하중-횡변위 관계는 다양한 변수하에서 수행한 기둥 실험결과와 잘 일치하였다. 고려된 각 단계에서의 모멘트와 중립축 깊이는 주철근 지수, 횡보강근 체적지수 및 축력 지수의 함수로 모델링하였다. 결국, 기둥의 곡률 연성은 콘크리트 압축강도 및 주철근과 횡보강근의 양과 함께 작용 축하중비에 중요한 영향을 받았다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.293-302
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• 2005

This study describes data from determination of the optimum mix proportion and site application of the mass concrete placed in bottom slab and side wall having a large depth and section as main structures of LNG in-ground tank. This concrete requires low heat hydration, excellent balance between workability and consistency because concreting work of LNG in-ground tank is usually classified by under-pumping, adaptation of longer vertical and horizontal pumping line than ordinary pumping condition. For this purpose, low heat Portland cement and lime stone powder as cementitious materials are selected and design factors including unit cement and water content, water-binder ratio, fine aggregate ratio and adiabatic temperature rising are tested in the laboratory and batch plant. As experimental results, the optimum unit cement and water content are selected under $270kg/m^3$ and $l55{\~}l60 kg/m^3$ separately to control adiabatic temperature rising below $30^{\circ}C$ and to improve properties of the fresh and hardened concrete. Also, considering test results of the confined water ratio($\beta$p) and deformable coefficient(Ep), $30\%$ of lime stone powder by cement weight is selected as the optimum replacement ratio. After mix proportions of 5cases are tested and compared the adiabatic temperature rising($Q^{\infty}$, r), tensile and compressive strength, modulus of elasticity, teases satisfied with the required performances are chosen as the optimum mix design proportions of the side wall and bottom slab concrete. $Q^{\infty}$ and r are proved smaller than those of another project. Before application in the site, properties of the fresh concrete and actual mixing time by its ampere load are checked in the batch plant. Based on the results of this study, the optimum mix proportions of the massive concrete are applied successfully to the bottom slab and side wall in LNG in-ground tank.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.159-169
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• 2014

이 연구에서는 철근콘크리트 전단벽의 횡하중 거동과 연성을 합리적으로 평가하기 위해서 모멘트-곡률관계를 정립하고 이로부터 단순화된 횡하중-횡변위관계를 제시하였다. 최초 휨 균열, 인장철근 항복, 최대내력, 최대내력의 80% 및 인장철근파단시점에서 모멘트와 곡률은 힘의 평형조건과 변형적합조건으로부터 정립되었다. 최대내력 이후의 곡률평가를 위한 압축측연단 콘크리트 변형률은 Razvi and Saatcioglu의 구속된 콘크리트의 응력-변형률 관계를 이용하여 최대응력의 감소계수와 횡보강근 체적지수의 함수로 제시하였다. 모멘트 평가모델은 변수연구를 통하여 인장철근지수, 수직철근지수 및 축력지수의 함수로 일반화하였다. 횡변위는 전단벽의 높이에 따라 분포된 이상화된 곡률로부터 모멘트 면적법을 이용하여 환산하였다. 제시된 횡하중-횡변위관계는 기존 실험 결과와 잘 일치하였으며, 특히 최대내력 이후의 거동을 잘 평가하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.715-725
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• 2003

본 연구는 철근콘크리트 교각에 대한 새로운 내진설계법을 개발하기 위한 연구의 일환으로서, 지진하중을 받는 철근콘크리트 교각의 연성도와 심부구속철근량의 상관관계를 분석하고 설계식을 제시함을 목적으로 한다. 이를 위하여, 반복하중을 받는 철근콘크리트 기둥의 횡하중-변위 포락곡선 실험결과를 비교적 정확하게 예측하며, 특히 변형능력 및 연성도에 대하여는 실험결과에 비하여 안전측의 결과를 제공하는 비선형해석 프로그램 [NARCE]를 이용하였다. 해석의 대상 교각으로는, 단면지름, 형상비, 콘크리트 강도, 축방향철근 항복강도, 심부구속철근 항복강도, 축방향철근비, 축력비, 심부구속철근비 등을 주요변수로 하여 총 7,200개의 철근콘크리트 나선철근 기둥 모델을 채택하였다. 해석결과 자료를 대상으로 상관관계를 분석하여 소요연성도에 따른 심부구속철근량의 새로운 설계식을 제안하였으며, 이 식은 연성도에 기초한 철근콘크리트 교각의 새로운 내진설계법에 적용될 수 있을 것이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권2호
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• pp.217-224
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• 2013

ACI 318-08에 신설된 확대머리 철근의 정착길이 설계식은 콘크리트 강도, 철근 항복강도, 철근 지름만을 변수로 횡보강철근의 영향을 고려하지 않고 있다. 또한 제한적인 데이터에 근거한 설계식으로 순간격과 재료강도에 엄격한 제한을 두고 있다. 이 연구에서는 철근 항복강도 600 MPa의 고강도 철근을 사용하여, $2d_b$의 좁은 순간격을 갖고 횡보강철근을 배근한 겹침 이음 실험을 실시하였다. 실험 결과 횡보강철근을 배근하지 않은 실험체의 경우, 프라잉 거동으로 인해 하부 피복콘크리트가 일찍 탈락되었다. 전체 정착강도 중 확대머리 지압의 기여도는 평균 15%로 지압이 제대로 발현되기 전에 파괴되었다. 이음길이 전체에 스터럽을 배근한 횡보강 실험체는 프라잉 거동이 억제되고 횡보강에 의한 부착강도 증진으로 무보강에 비해 지압과 부착이 모두 증가하였다. 이음 단부에만 횡보강철근을 배근한 단부보강 실험체의 경우, 프라잉 거동은 억제되었지만 이음구간의 부착이 크게 증가되지 않아 지압이 충분히 발현되기 전에 부착에 의해 파괴되었다. 실험결과를 회귀 분석하여 확대머리 철근의 정착강도 평가식을 제안하였다. 평가식은 부착과 지압의 영향을 분리하여 구성하였으며, 콘크리트강도, 횡방향 철근 지수, 정착길이를 설계 변수로 포함하였다. 실험 결과와 비교한 결과 평균 1.0, 변동계수 6%로 변수에 따른 편향 없이 정착강도를 예측하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.611-620
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• 2016

철근항복강도가 420 MPa만 사용되는 원자력발전소는 대구경 철근이 과밀 배근되어 정밀시공이 어렵고 콘크리트구조물의 품질저하가 우려된다. 과밀배근 해소를 위해 항복강도 550 MPa 철근의 사용이 필요하다. 이 연구에서는 550 MPa 고강도철근의 실용화를 위해 요구되는 여러 검토 항목 중, 철근과 콘크리트 일체 거동을 위해 필요한 43 mm 갈고리철근의 정착거동을 실험적으로 평가하였다. 실험체 모두 목표했던 측면파열파괴가 발생하여, 최대하중에서 측면 피복두께가 급격히 탈락하였다. 가력 초기에는 대부분의 하중을 직선구간의 부착에 의해 지지하였으나, 최대 하중의 1/3 지점부터 부착에 의한 기여도가 저감되기 시작하여 최대 하중에서는 대부분 갈고리 지압에 의해 하중을 지지하였다. 횡보강철근이 있는 실험체에서 [실험값]/[콘크리트구조기준 예측값] 비율의 평균이 1.45였다. 35 mm 초과 철근에 적용이 금지된 횡보강철근에 대한 보정계수 0.8을 적용하여도 안전한 갈고리 정착이 가능하다. 고강도콘크리트를 사용한 경우에는 [실험값]/[콘크리트구조기준 예측값]의 비율이 1.0로 다른 경우에 비해 안전율이 부족하였다. 콘크리트강도의 제곱근에 비례하는 콘크리트구조기준은 고강도 콘크리트에서 안전측이 아니므로 콘크리트 압축강도에 대한 영향을 저감시킬 필요가 있다. 실험결과를 회귀분석하여, 콘크리트 압축강도, 묻힘길이, 측면피복두께, 횡보강철근의 영향을 고려한 갈고리철근 정착강도 평가식을 개발하였다. 13개 실험데이터와 비교한 결과, [실험값]/[예측값] 비 평균이 1.0, 변동계수가 10%로 매우 정확히 강도를 예측하였다.

• Advances in concrete construction
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• 제6권2호
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• pp.199-220
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• 2018

In this study, the effects of sulphuric acid on the mechanical performance and the durability of Engineered Cementitious Composites (ECC) specimens were investigated. The carbon fiber reinforced polymer (CFRP) and basalt fiber reinforced polymer (BFRP) fabrics were used to evaluate the performances of the confined and unconfined ECC specimens under static and cyclic loading in the acidic environment. In addition, the use of CFRP and BFRP fabrics as a rehabilitation technique was also studied for the specimens exposed to the sulphuric acid environment. The polyvinyl alcohol (PVA) fiber with a fraction of 2% was used in the research. Two different PVA-ECC concretes were produced using low lime fly ash (LCFA) and high lime fly ash (HCFA) with the fly ash-to-OPC ratio of 1.2. Unwrapped PVA-ECC specimens were also produced as a reference concrete and all concrete specimens were continuously immersed in 5% sulphuric acid solution ($H_2SO_4$). The mechanical performance and the durability of specimens were evaluated by means of the visual inspection, weight change, static and cyclic loading, and failure mode. In addition, microscopic changes of the PVA-ECC specimens due to sulphuric acid attack were also assessed using scanning electron microscopy (SEM) to understand the macroscale behavior of the specimens. Results indicated that PVA-ECC specimens produced with low lime fly ash (LCFA) showed superior performance than the specimens produced with high lime fly ash (HCFA) in the acidic environment. In addition, confinement of ECC specimens with BFRP and CFRP fabrics significantly improved compressive strength, ductility, and durability of the specimens. PVA-ECC specimens wrapped with carbon FRP fabric showed better mechanical performance and durability properties than the specimens wrapped with basalt FRP fabric. Both FRP materials can be used as a rehabilitation material in the acidic environment.