• Structural Engineering and Mechanics
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• 제82권1호
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• pp.93-105
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• 2022

The brittleness of concrete can be overcome by fiber reinforcement that controls the crack mechanisms of concrete. Corrosion-related durability issues can be prevented by synthetic fibers (SFs), while macro synthetic fibers have proven to be particularly effective to provide ductility and toughness after cracks. This experimental study has been performed to investigate the comparative flexural and mechanical behavior of four different macro-synthetic fiber-reinforced concretes (SFRCs). Two polyamide fibers (SF1 and SF2) with different aspect ratios and two different polypropylene fiber types (SF3 and SF4) were used in production of SFRCs. Four different SFRCs and reference concrete were compared for their influences on the toughness, compressive strength, elastic modulus, flexural strength, residual strength and splitting tensile strength. The outcomes of the study reveal that the flowability of reference mixture decreases after addition of SFs and the air voids of all SFRC mixtures increased with the addition of macro-synthetic fibers except SFRC2 mixture whose air content is the same as the reference mixture. The results also revealed that with the inclusion of SFs, 11.34% reduction in the cube compressive strength was noted for SFRC4 based on that of reference specimens and both reference concrete and SFRC exhibited nearly similar cylindrical compressive strength. Results illustrated that SFRC1 and SFRC4 mixtures consistently provide the highest and lowest flexural toughness values of 36.4 joule and 27.7 joule respectively. The toughness values of SFRC3 and SFRC4 are very near to each other.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.43-50
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• 2010

철근의 부식을 해결하기 위해 철근의 대체 재료로 적용 가능한 FRP에 대한 연구의 적용성이 대두되었다. 그러나 취성적인 성질과 탄성계수가 낮은 단점을 가지고 있어, FRP rebar로 보강된 휨 부재의 사용성 평가 즉 처짐에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 보강비를 변수로 한, CFRP rebar로 보강된 콘크리트 보의 휨 실험을 수행하였다. 실험 결과, CFRP rebar로 보강된 실험체는 보강비가 증가함에 따라 내력 및 강성이 증가하는 양상을 보였으며, 철근 실험체와 동일한 단면성능을 발휘하기 위해서는 약 1.3배의 보강비가 요구되는 것으로 나타났다. 또한 유효단면2차모멘트에 대한 기존 제안식의 비교 결과, Bischoff & Scanlon이 제안한 식이 가장 정밀해에 가까운 처짐을 예측하였다.

• Composites Research
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• 제12권5호
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• pp.40-53
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• 1999

저속시험 및 약 11.4m/s까지의 고속시험을 받는 다방향 탄소섬유/에폭시 복합적층판의 층간파괴거동에 대해 양외팔보(DCB)시험편을 이용하여 연구했다. 모드I의 하중을 1.0m/s이상으로 가한 결과 하중-시간곡선에 동적효과가 발생하여, 시험속도에 비례하는 단순관게식으로 예상되는 것보다 더 큰 균열속도가 나타났다. 시험편 개구변위와 균열길이만을 사용하는 수정된 선형보해석식은 동적인 층간파괴에너지$G_{IC}$를 평가하기 위해 유효했다. 또한 굽힘탕선계수의 실측값은 시험속도의 증가에 다라 증가했는데, 이를 $G_{IC}$의 평가시에 고려했다. 시험속도가 1.0m/s까지 증가할 때, 균열개시 및 정지시의 $G_{IC}$값은 변화가 없었으나, 11.4m/s의 속도에서 최대 GIC값은 섬유가교효과의 증대로 크게 증가했다. 또한 초기균열길이가 길수록 고속시의 최대GIC값은 저하했다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권5호
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• pp.98-105
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• 2018

철근 콘크리트 부재에서 균열은 구조적 요인 뿐만 아니라 재료적 인자에 의해서도 발생한다. 이러한 균열의 크기와 발생 위치를 파악하는 것은 매우 어렵다. 도로교설계기준(한계상태설계법)과 콘크리트구조기준(2012)에서는 균열을 제어하기 위해 직접균열제어 방법과 간접균열제어 방법을 제시하였다. 콘크리트구조기준 본문에서는 사용하중 하에서 철근 간격을 사용하여 간접적으로 균열을 제어한다. 이에 반해, 콘크리트구조기준 부록에서는 지속하중 하에서 균열폭을 통해 직접적으로 균열을 제어한다. 즉, 균열 제어를 위해 고려하는 하중 상태가 상이하다. 그러나 도로교설계기준에서는 사용하중조합에서 균열을 제어하고, 유효탄성계수를 사용하고 있다. 따라서 이 연구에서는 고정 하중과 활하중의 비율을 반영할 수 있는 유효탄성계수를 적용한 설계 균열폭으로부터 최대철근간격을 산정하였다. 그리고 변수 해석을 수행하여 합리적인 균열 검증 방법에 대하여 모색하였다. 해석 결과 콘크리트구조기준으로부터 유도된 철근 간격은 도로교설계기준으로부터 유도된 값보다 작아 보수적인 설계를 유도하였다. 또한, 이 연구에서 제시한 최대철근간격은 직접균열제어와 간접균열제어 사이의 차이를 제거하여 해석의 일관성을 확보할 수 있는 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제6권2호
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• pp.183-194
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• 2002

A general procedure to evaluate the sensitivity of design variables to stresses and strains in PSC flexural members is proposed. To accomplish the purpose of this study, long-term losses including creep, shrinkage, and PS steel relaxation are formulated based on the equilibrium states of the deformed sectional geometry. Thereby, the formulation follows the basic steps which consider the fundamental formulas adopted by CEB-FIP, ACI, and KCI rather than the age adjusted effective modulus concept. Twenty-one design variable including the material and geometrical properties of concrete, nonprestressing steel and prestressing steel, and the geometry of the cross section are considered in the sensitivity analysis. The gradients of the stresses and strains needed for the sensitivity assessment are calculated in a closed format. The derived formulation is applied to the T-type section PSC beam with prestressing and nonprestressing steels for the sensitivity analysis. The analytically calculated sensitivity results are compared with those numerically calculated to ensure the validity of the proposed procedure.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.253-256
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• 2008

복합섬유(Fiber Reinforced Polymers)가 외부 부착된 철근콘크리트 보에 관한 연구는 국내 및 세계 여러나라에서 활발히 진행되고 있으나 장기 거동에 관한 연구는 많이 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 현재 국내에서 많이 사용되고 있는 탄소섬유(Carbon Fiber Reinforced Polymers)와 유리섬유(Glass Fiber Reinforced Polymers)를 철근 콘크리트 보에 외부 부착시킨 후 300일간 지속하중하에서 철근의 변형률, FRP의 변형률을 측정함으로써 FRP 보강 실험체의 시간의존적 거동을 파악하였다. 또한, Adjusted Effective Modulus Method, (AEMM)과 Ghali and Farve의 방법을 사용하여 시간경과에 따른 크리프와 건조수축에 의한 응력과 변형률의 변화를 예측하였다. 실험결과, RC보의 휨 보강 측면으로 보았을 때, CFRP가 GFRP보다 장기거동에 있어 우수한 성능을 보이는 것으로 나타났으며, 이론 식으로 산정된 값은 무보강 실험체의 철근 변형률의 경우 비교적 유사하게 예측하고 있으나 FRP로 보강된 실험체들의 인장철근은 다소 과대평가하는 결과를, 압축철근은 과소평가하는 결과를 나타냈다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권5호
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• pp.173-181
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• 2021

철근콘크리트 구조물은 다양한 환경에 노출되어 수분 침투로 인한 철근 부식이 발생하며, 부식으로 인한 구조물의 내구성능 저하 문제가 발생할 수 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 철근에 비해 인장강도, 비부식성, 경량화 등 뛰어난 장점을 가진 FRP 보강근에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. FRP 보강근은 철근과 달리 항복 구간이 없으므로 파괴 시까지 선형탄성거동이 나타나고 탄성계수가 낮아 과도한 처짐이 발생할 수 있으므로 한계상태 조건에 대한 적용성 검토가 필요하다. 한계상태에서 FRP 보강 콘크리트 의 휨 설계 시 ACI 440.1R은 FRP 보강근의 재료적 불확실성을 고려하여 환경감소계수와 강도감소계수를 모두 적용하여 휨강도가 크게 낮아진다. 따라서 본 연구에서는 국내·외 다양한 문헌을 조사하여 유효단면이차모멘트 제안식의 처짐 해석 결과와 실험결과를 비교하였으며, ACI 440.1R 및 Fib bulletin 40의 설계휨강도를 분석하였다. 실험 결과에 따른 휨강도는 ACI 440.1R에 비해 Fib bulletin 40의 설계휨강도와 유사한 경향이 확인되었으며, 인장지배단면에서 ACI 440.1R은 설계휨강도를 보수적으로 평가하는 것으로 나타났다.

• 한국세라믹학회지
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• 제31권5호
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• pp.491-498
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• 1994

A fiber reinforced grouts were made using ordinary cement mortar and high effective water reducing agent (naphthalene sulfonate) were made by addition polypropylene fiber and carbon fiber. The physical properties of the grouts were investigated through the observation of the microstructure and the application of fracture mechanics. When the polypropylene fiber and carbon fiber were added respectively with 0.03 wt% to the grouts the compressive strength, flexural strength and Young's modulus were about 60∼63 MPa, 12.2∼12.4 MPa, 4.2∼4.8 GPa and 63∼68 MPa, 12.2∼12.6 MPa, 4.8∼5.1 GPa, and critical stress intensity were about 0.77∼0.82 MNm-1.5, and 0.80∼0.87 MNm-1.5 respectively, It can be considered that the strength improvement of fiber reinforced grouts (FRG) may be due to the removal of macropores and the increase of various fracture toughness, polymer fibril bridging and fiber bridging.

• Advances in concrete construction
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• 제7권4호
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• pp.231-239
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• 2019

The present study deals with the development of metakaolin-based geopolymer concrete (GPC) and thereafter studying the effects of adding ultra-fine slag on its mechanical and permeability characteristics. The mechanical characteristics including compressive, split tensile, flexural strengths and elastic modulus were studied. In addition, permeability characteristics including water absorption, porosity, sorptivity and chloride permeability were studied up to 90 days. The results showed the effective utilization of metakaolin for the development of elevated temperature cured geopolymer concrete having high 3-day compressive strength of 42.6 MPa. The addition of ultra-fine slag up to 15%, as partial replacement of metakaolin resulted in an increase in strength characteristics. Similar improvement in durability properties was also observed with the inclusion of ultra-fine slag up to 15%. Beyond this optimum content of 15%, further increase in ultra-fine slag content affected the mechanical as well as permeability parameters in a negative way. In addition, the relationship between various properties of GPC was also derived.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.651-658
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• 2010

콘크리트의 슬럼프와 역학적특성에 대한 마이크로 섬유와 매크로 섬유의 영향을 파악하기 위하여 강섬유와 PVA 섬유로 하이브리드 보강된 콘크리트 16배합과 무보강 콘크리트 1배합을 실험하였다. 주요 변수는 강섬유와 PVA 섬유의 체적비 및 길이이다. 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 역학적특성들은 섬유보강지수에 따라 분석되었으며, 강섬유 또는 PVA 섬유만으로 보강된 콘크리트와 비교하였다. 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 슬럼프는 섬유 체적비와 형상비 증가와 함께 감소하였으며, 할렬인장강도, 파괴계수, 탄성계수 및 휨 인성지수는 섬유보강지수의 증가와 함께 증가하였다. 단일 섬유보강 콘크리트의 섬유체적비에 비해 낮은 체적비를 갖는 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 파괴계수와 휨인성지수는 단일 섬유보강 콘크리트에 비해 높았다. 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 휨 인성 향상을 위해서는 30 mm와 60 mm 길이의 강섬유를 함께 사용하는 것보다는 60 mm 강섬유만을 사용하는 것이 효율적이었다.