• Composites Research
• /
• 제23권4호
• /
• pp.44-51
• /
• 2010

최근 토목분야에서 철근콘크리트 압축재에 발생하고 있는 부식, 중성화 등의 문제점을 해결하기 위해 섬유강화복합재로 외부를 보강한 합성부재가 개발되어 적용되고 있다. 이러한 합성부재는 외부를 섬유강화플라스틱으로 보강하고 있어 부재 전체의 구조적 성능을 향상시킬 뿐만 아니라 내화학성이 우수하여 기존 콘크리트 부재와 비교할 때 내구성이 향상된다. 그러나 복합재로 외부를 보강한 콘크리트 합성부재에 대한 기존 연구자료들은 구조적 거동해석에서 큰 차이가 없이 유사한 결과를 보여주었으나 그 결과가 부재의 단면구성과 크게 관계되기 때문에 이 연구에 직접적으로 적용하는데는 어려움이 있고, 또한 설계기준으로 적용하기에는 여전히 미흡한 실정이다. 이 연구에서는 RCFFT 부재의 설계규준 마련을 위한 기초자료를 확보하기 위해 압축 및 준정적 휨실험을 수행하여 구조적 거동을 조사하였고, 압축강도를 추정할 수 있는 근사식을 제안하였으며, 휨강성을 예측할 수 있도록 하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제20권5호
• /
• pp.109-115
• /
• 2016

최근 구조물의 대형화에 따른 큰 지지력의 말뚝에 대한 수요가 증가하는 추세이다. 이에 따라 기성 PHC말뚝의 경우에도 700~1,200 mm 범위의 대구경 말뚝에 대한 활용이 증가하고 있고 최근 국내 현장에 적용되고 있다. 이 연구에서는 대구경 PHC말뚝의 휨성능을 향상시키기 위해 철근과 콘크리트로 보강하여 합성 PHC말뚝을 제작하였다. 휨강도 평가는 4등분점 제하실험을 통해 변위제어 방법으로 수행되었다. 휨실험을 통해 LICPT 실험체 횡방향 철근의 변형률 분포를 분석한 결과 횡방향 철근의 배근은 전단균열의 진전과 균열폭 제어에 효과적인 것으로 나타났고, 복부전단균열 발생을 억제할 수 있었다. LICPT 실험체는 LICP 실험체 보다 휨강도가 약 1.08배, 중앙부 변위가 약 1.19배 증가하였고, 횡방향 철근의 배근은 말뚝의 연성적인 휨거동 확보에 유리한 것으로 나타났다. 말뚝 제작시 사용되는 각각의 재료가 휨강도에 기여하는 수준을 층상화 단면 해석으로 계산된 축강도-휨모멘트 상관도를 통해 평가하였다. 기성 PHC말뚝과 LICP 실험체의 실제 휨강도를 1.13배, 1.16배의 안전율로 예측할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제34권6호
• /
• pp.1677-1685
• /
• 2014

섬유를 콘크리트의 보강재로 소량 혼입한 섬유 보강 콘크리트는 콘크리트의 인장저항 능력과 연성능력을 향상시킬 수 있다. 최근에는 강섬유의 적용성이 확대됨에 따라 강섬유 길이의 연장을 통해 보강의 효과를 증대시키고 있다. 섬유의 길이 연장은 동일한 시공성과 품질성을 위해 섬유 혼입률을 동시에 감소시킬 필요가 있다. 따라서, 본 연구에서는 35mm, 60mm 길이의 강섬유와 화학적인 안정성과 내구성, 경제성 등이 우수한 보강 재료로 평가되어지고 있는 폴리프로필렌 섬유에 대해 섬유혼입률 1.0% 이하에서의 휨 성능을 평가하였다. 강섬유 혼입률이 0.25% 이상, 폴리프로필렌 섬유는 혼입률 0.5% 이상에서 균열강도 도달 후 취성 파괴되는 무보강보의 파괴거동을 개선하는 효과가 나타났다. 다만, 폴리프로필렌 섬유가 혼입된 보강 콘크리트는 균열 이후 deflection-softening 거동을 보였다. 그러나, 0.5%이상의 폴리프로필렌이 혼입된 보강보는 균열 이후 최대강도가 균열강도의 약 60~80%정도 강도회복을 보였으며, 강섬유에 비해 균열 이후 응력감소현상을 지연시키는 경향이 뛰어난 것으로 판단된다. 결론적으로 폴리프로필렌 보강콘크리트는 0.75% 혼입률 이상에서는 충분히 만족할 만한 구조적 휨 성능 향상을 보일 수 있을 것으로 판단된다. 특히, 폴리프로필렌 1.0% 보강 콘크리트의 에너지 흡수 성능은 0.5%, 0.75%가 혼입된 강섬유 보강 콘크리트의 에너지 흡수성능과 거의 비슷한 것으로 평가되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제28권5호
• /
• pp.511-521
• /
• 2015

건물외피 발생하는 열교현상은 건물의 단열성능 및 외피의 내구성에 영향을 미치며, 국내의 일반적인 주거형식인 공동주택의 발코니에 있어서 이러한 열교현상은 중요하게 고려되고 있다. 이와 같이 내 외부 발코니 슬래브 사이에서 발생하는 열교현상을 최소화하기 위한 목적으로 열교차단장치가 개발되었으며 다수의 건설현장에서 적용되고 있다. 철근콘크리트 슬래브 벽-슬래브 접합부에 열교차단장치를 적용함으로써 건물의 단열성능을 향상될 수 있으나 풍하중과 같은 양방향의 하중에 의해 열교차단장치 삽입부위가 적합한 구조성능을 확보하고 있는지에 대한 검증이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 철근콘크리트 슬래브에 적용된 열교차단장치의 구조성능을 확인하기 위해 변위제어 방식으로 30 싸이클의 반복하중을 가력하였다. 열교차단장치가 삽입된 접합부는 요구되는 구조성능을 확보하며, 최대 모멘트강도, 에너지소산능력, 연성비가 기존의 철근콘크리트 슬래브와 비교하여 향상되는 것으로 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제6권4호
• /
• pp.65-73
• /
• 2002

성능에 기초한 설계법에서는 비선형 응답산정이 필수적이며, 이를 위한 방법으로는 비선형시각이력해석법, 비선형 정적해석법, 비선형 효과를 고려한 등가선형해석법 등이 있다. 일부 규준에서는 pushover곡선으로부터 작성한 성능스펙트럼과 선형 응답스펙트럼으로부터 작성한 요구스펙트럼으로 이루어진 능력스펙트럼법을 제안하고 있다. 이 방법은 개념적으로는 간단하나 반복과정이 요구되며, 부정확한 결과를 산출하는 경우가 많다. 이에 따라 시행착오적인 등가선형 스펙트럼대신 비선형스펙트럼을 사용하는 방법들에 대한 연구들이 진행되고 있다. 비선형 요구스펙트럼은 표준적 선형 설계스펙트럼으로부터 결정될 수 있으며, 이 방법은 등가선형의 경우보다는 계산과정이 대폭 줄어들기는 하나 아직도 다소의 연산과정이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 다자유도계의 구조물에 대한 pushover곡선으로부터 구조물의 진동주기와 항복강도를 구한 다음, 일련의 계산과정을 거치지 않고도, 직접적으로 비선형 최대응답을 구할 수 있는 비선형 직접스펙트럼법(NDSM)을 제시하극 집중질량계의 MDF(다자유도계) 모델에 대해 다양한 지진기록과 제하강성저하지수를 변수로 하여 NDSM의 적용성과 신뢰성을 평가하고자 한다. 본 연구의 결론은 다음과 같다. 1) 다자유도계 구조물에 대한 비선형 직접스펙트럼법에 의한 최대변위 응답은 비선형 시각이력해석법에 의한 응답과 거의 일치하므로 실용적인 방법으로 사료된다. 2) 비선형 직접스펙트럼법과 비선형 시각이력해석에 의해 산정된 죄상층 변위 결과를 비교하면, 항복후강성계수가 0.1, MAD(modal adaptive distribution)에 의한 수평정적하중분폰 그리고 제하강성저하지수가 0.2~O.3일 때 평균오차가 가장 줄어드는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제23권1호
• /
• pp.71-77
• /
• 2019

지지력이 큰 하부지반에 구조물의 하중을 전달하기 위한 방안으로 말뚝기초가 대부분 적용되고 있다. 이 연구에서는 접합부에 보강되는 철근량에 따라 반복하중 하에서 프리캐스트공법과 철근 및 속채움 콘크리트로 말뚝머리부를 보강한 철근콘크리트 말뚝(HPC)과 기초 접합부 거동을 실험을 통해 평가하였다. 철근량에 변화에 따라 제작된 두 종류의 접합부 실험체의 균열패턴과 파괴거동은 유사한 수준으로 평가되었다. 철근량 1.77배 증가에 기인하여 BS-H25 실험체는 BS-H19 실험체에 비해 최고하중은 약 1.47배 증가하였지만 연성비는 정가력시 76%, 부가력시 70% 수준을 나타내었다. 강성감소는 접합부 철근 항복 이후 BS-H19 실험체와 BS-H25 실험체는 정가력시 초기강성의 약 66% ~ 71% 수준으로 부가력시 54% ~ 57% 수준으로 감소되었고 BS-H25 실험체가 평균 13% 높은 강성값을 나타내었다. 극한하중 상태에서의 BS-H19와 BS-H25 실험체의 누적 에너지 소산량은 사용하중 상태에 비해 약 5.5배 및 6.6배 큰 값으로 측정되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제24권5호
• /
• pp.17-26
• /
• 2020

이 연구에서는 조적벽체의 내진보강을 위하여 프리스트레스트 강봉 및 유리섬유 망을 이용하여 개발된 비부착 공법의 구조적 효율성을 평가하였다. 주요 실험변수는 강봉 및 유리섬유 망의 개별 보강과 강봉과 유리섬유 망의 복합 보강이다. 실험결과 제안된 보강공법은 조적벽의 내력, 강성 및 연성향상에 효율적이었다. 보강되지 않은 조적벽의 횡하중 내력, 최대내력 이전의 강성 및 에너지소산 능력과 비교할 때, 유리섬유 망으로 보강된 벽체에서의 그 증가비는 각각 110%, 120% 및 360%이며, 프리스트레스트 강봉으로 보강된 벽체에서의 그 증가비는 각각 140%, 130% 및 510%이며, 유리섬유 망과 강봉으로 보강된 벽체에서의 그 증가비는 각각 160%, 130% 및 840%이었다. 제시된 기술로 보강된 조적벽의 횡하중 내력은 Yang et al.의 제안식을 이용한 예측값과 비교적 잘 일치하였다. 즉, 제안된 기술은 조적벽체의 내진보강을 위한 적용성으로서 구조적 잠재력이 높았다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제27권1호
• /
• pp.78-85
• /
• 2023

이 연구는 하이브리드 섬유시트를 이용하여 보강된 철근콘크리트 기둥의 구조성능평가에 관한 연구이다. 내진보강 공법은 보강이 필요한 노후 콘크리트 구조물에 아라미드섬유와 PET섬유를 일축으로 배열하여 직조한 하이브리드 섬유시트를 에폭시로 함침하고, 이를 구조물에 부착시켜 보강 구조물의 내하력을 증진시키는데 그 목적이 있다. 특히, 강재보다 가벼운 섬유를 사용함으로써 얻어지는 재료의 경량화뿐만 아니라, 사용된 섬유 중 저강도 고인성의 섬유요소가 고강도 저인성 섬유요소의 취성적 파괴를 지연시켜 기존의 섬유보강 공법과 비교해 안전성 측면에서 우수하다. 연구는 구조실험과 그 결과에 대한 구조성능평가로 진행되었다. 총 4개의 실험체는 하이브리드 보강방법 및 파괴모드를 주요변수로 계획하였으며, 실험체 크기 및 가력조건 등은 기존연구에서 수행한 실험결과와 비교가 가능하도록 계획하였다. 실험체의 구조성능은 에너지소산능력, 연성평가등을 사용하여 평가하였다. 다음과 같은 분석을 통하여 하이브리드 섬유시트의 보강하였을 때 우수한 성능 결과를 보일 수 있다는 결론은 얻었다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제18권1호
• /
• pp.21-28
• /
• 2006

이 연구는 기존에 연구에 의하여 개발된 고인성 섬유복합 모르타르에 고로슬래그미분말을 혼입하여 연성과 강도 측면에서 보다 개선된 재료를 개발함에 목적이 있으며 이를 위해 고로슬래그미분말이 혼입한 배합에 대하여 섬유-모르타르 경계면의 마이크로역학(micromechanics)적 특성과 모르타르 매트릭스의 파괴역학(fracture mechanics)적 특성을 파악하였다. 고로슬래그미분말이 혼입된 배합의 경우에는 고로슬래그미분말을 혼입하지 않은 경우와 비교하여 화학적 부착은 큰 변화가 없지만 마찰부착은 10% 정도 증가하는 것을 알 수 있었다. 한편 모르타르트의 쐐기쪼갬실험을 통해 결정된 매트릭스의 파괴인성은 고로슬래그미분말을 혼입하지 않은 경우보다 파괴인성이 약간 증가하는 것을 알 수 있었다. 결정된 섬유-매트릭스 경계면의 마이크로역학적 특성과 모르타르의 파괴역학적 특성을 이용하여 안정상태 균열이론(steady-state cracking theory)을 배경으로 1축인장 하에서 인장변형률 경화거동을 하는 고인성 섬유복합 모르타르의 기본배합과 물-결합재비의 범위를 선정하였다. 개발된 재료는 1축 인장 하에서 변형률 경화 거동을 나타내었으며 변형률은 3.6%, 인장강도는 약 5.3MPa를 나타냈으며 이는 고로슬래그미분말을 혼입하지 않은 섬유복합 모르타르보다 뛰어난 인장 변형 성능과 놀은 인장 강도이다. 고로슬래그미분말을 혼입할 경우 마찰부착과 파괴인성이 증가하는 효과는 안정상태의 균열이론을 만족시키는 데에 오히려 장해 요인이 된다. 그러나 결과적으로는 이러한 단점을 극복하고 오히려 우수한 인장변형 성능을 나타내었다. 즉, 변형률 경화 거동으로 표현되는 높은 연성에는 악영향을 주지 않으면서 매트릭스의 강도를 향상시키는 효과를 나타낸 것이다. 이러한 우수한 수준의 성능을 보인 이유는 고로슬래그미분말을 혼입함으로써 유동성과 섬유의 분산성이 크게 증진되었기 때문인 것으로 사료된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제17권3호
• /
• pp.28-39
• /
• 2013

비보강 조적벽체를 이용한 저층 건축물은 국내에 가장 흔히 볼 수 있는 주거형태이지만, 비보강 조적벽체는 높은 횡강성에 비하여 연성능력 부족 등의 이유로 지진으로부터 구조적 피해를 피하기 힘든 횡력저항시스템으로 알려져 있다. 하지만, 국내 비보강 조적벽체 전단강도와 전단강성에 대한 실험적 연구는 부족한 편이며, 실제 지진이 발생했을 비보강 조적벽체를 횡력저항요소로 사용하는 건축물의 내진성능에 대한 연구는 상대적으로 부족한 실정이다. 이로 인하여 국내 비보강 조적벽체의 특성을 반영하고 있다고 볼 수 없는 FEMA 356에서 제시하고 있는 비보강 조적벽체의 전단강도와 강성을 준용하여 사용하고 있다. 본 연구에서는 우선 FEMA 356에서 제시하고 비보강 조적벽체의 전단강도와 강성을 실험결과와의 차이에 대해 기술하고, 이 차이가 현황조사와 실험데이터를 바탕으로 결정한 표본 비보강 조적조 건축물의 내진성능에 미치는 영향과 경과년수에 따른 영향을 증분동적해석을 이용하여 계산된 붕괴여유비와 구조성능의 불확실성을 표현하는 베타값을 이용하여 분석하였다. 해석결과를 통하여 FEMA 356에 의한 전단강도와 강성을 사용할 경우 조적조 건축물의 붕괴여유비와 베타값을 과소평가하는 것으로 나타났다. 하지만, 두 경우 모두 국내 내진설계기준에서 제시하는 성능기준을 만족하지 않는 것으로 나타났으며, 경과연수가 클수록 이런 현상은 뚜렷해지며, 30년 이상 경과된 조적조 건축물은 2400년 재현주기의 지진에 붕괴확률이 약 90%에 도달하는 것으로 나타났다.