• 콘크리트학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.37-44
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• 2015

본 연구는 변형경화형 시멘트 복합체(strain hardening cement composite, SHCC)가 고강도 철근이 배근된 보의 휨 거동에 미치는 영향을 알아보기 위하여 실시되었다. 또한, 본 연구에서는 SHCC가 철근콘크리트 휨 부재의 균열완화성능 및 연성에 미치는 영향을 분석하였으며, 실험결과를 토대로 하여 이론적인 휨 강도 예측 방법을 제안하였다. 실험을 위하여 시멘트 복합체의 종류 및 강도, 철근의 항복강도를 변수로하여 총 6개의 실험체를 제작하였다. 가력을 위해 단순 보 실험체를 500 kN용량의 유압 엑추에이터를 사용하여 변위제어 방식으로 4점 가력 하였다. 실험결과 SHCC를 사용한 경우 일반 고강도 철근콘크리트 보에 비하여 균열완화성능 및 연성이 증가하는 양상을 나타내었다. 특히 고강도 철근을 배근한 경우 휨 내력에 큰 차이를 나타내었으며, 이는 SHCC 대체가 800 MPa급 이상의 고강도 철근을 휨 철근으로 적용할 수 있는 가능성을 보여주는 것으로 판단된다. 예측된 휨 거동 산정 기법을 제한된 실험의 휨 내력을 잘 예측하는 것으로 나타났으며, 향후 SHCC의 인장강도 모델분석을 통해 보다 명확한 제안을 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제16권1호
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• pp.125-133
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• 2010

기존의 해상교량 기둥의 외부보강에 따른 연구들은 현재까지 주로 중앙점 재하에 따른 성능을 평가하였다. 하지만, 장대교량의 기둥은 정확한 중심축을 기준으로 축하중을 받는 경우와 편심으로 인한 큰 모멘트가 동시에 작용하는 경우가 많이 발생한다. 이 연구에서는 해상장대교량의 고강도 철근콘크리트 기둥의 하중재하 위치와 2가지의 보강 재료인 탄소섬유 및 고성능 유리섬유를 각각 보강하여 그 효과를 분석하였다. 실험에 사용된 12개의 기둥 실험체는 모두 같은 크기로 제작 및 실험을 하였다. 그 중 6개 실험체의 횡보강 철끈은 띠철근으로 배근하였으며, 그 외 6개의 실험체는 나선철근으로 매끈하였다. 그리고 각각 3겹의 탄소섬유 및 고성능 유리섬유를 적용하여 감싸기 방법으로 보강하였다. 실험변수는 하중재하 위치에 따른 철근의 보강행태 및 보강재료가 고려되었다. 실험결과, 편심축에 따른 하중재하 기둥부재는 중심축 하중재하에 비해 최대 파괴하중이 감소하였지만 고성능 유리섬유를 보강한 기둥부재는 축하중 및 편심하중에서 탄소섬유를 보강한 경우보다 내력과 연성이 우수하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.21-28
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• 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.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2006년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.57-58
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• 2006

The effects of lowering ECAP temperature during ECAP process and Post-ECAP annealing on microstructure, texture and mechanical properties of the AZ31 alloys have been investigated in the present study. The as-extruded materials were ECAP processed to 2 passes at 553K prior to subsequent pressing up to 6 passes at 523K or 493K. When this method of lowering ECAP temperature during ECAP was used, the rods could be successfully deformed up to 6 passes without any surface cracking. Grain refinement during ECAP process at 553K might have helped the material to endure further straining at lower deformation temperatures probably by increasing the strain accommodation effect by grain boundary sliding, causing stress relaxation. Texture modification during ECAP has a great influence on the strength of Mg alloys because HCP metals have limited number of slip systems. As slip is most prone to take place on basal planes in Mg at room temperature, the rotation of high fraction of basal planes to the directions favorable for slip as in ECAP decreases the yield stress appreciably. The strength of AZ31 Mg alloys increases with decrease of grain size if the texture is constant though ECAP deformation history is different. A standard positive strength dependence on the grain size for Mg alloys with the similar texture (Fig. 1) supports that the softening of ECAPed Mg alloys (a negative slope) typically observed despite the significant grain refinement is due to the texture modification where the rotation of basal planes occurs towards the orientation for easier slip. It could be predicted that if the original fiber texture is restored after ECAP treatment yielding marked grain refinement, yield stress as high as 500 MPa will be obtained at the grain size of ${\sim}1{\mu}m$. Differential speed rolling (DSR) with a high speed ratio between the upper and lower rolls was applied to alter the microstructure and texture of the AZ31 sheets. Significant grain refinement took place during the rolling owing to introduction of large shear deformation. Grain size as small as $1.4{\mu}m$ could be obtained at 423K after DSR. There was a good correlation between the (0002) pole intensity and tensile elongation. This result indicates that tensile ductility improvement in the asymmetrically rolled AZ31 Mg alloys is closely related to the weakening of basal texture during DSR. Further basal texture weakening occurred during annealing after DSR. According to Hall-Petch relation shown in Fig. 1, the strength of the asymmetrically rolled AZ31 is lower than that of the symmetrically rolled one when compared at the same grain size. This result was attributed to weakening of fiber texture during DSR. The DSRed AZ31, however, shows higher strength than the ECAPed AZ31 where texture has been completely replaced by a new texture associated with high Schmid factors.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.777-786
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• 2010

이 연구에서는 강섬유로 보강된 초고성능 콘크리트(UHPC)를 적용한 대형 크기의 프리스트레스트 콘크리트 거더의 정적하중재하실험을 통하여 휨거동 특성을 파악하고자 하였다. 이 연구결과는 추후 UHPC를 적용한 프리스트레스트 콘크리트 거더의 처짐산정 및 휨강도 산정 모델링에 주요한 기초적인 실험결과를 제공한다. 휨 하중하에서의 프리스트레스트 콘크리트 T-거더의 거동을 파악하기 위하여 강섬유를 혼입하였다. 강섬유는 원형단면의 직선형상이며, 콘크리트에서 2%의 부피비를 나타낸다. 거더는 압축강도 150~190 MPa의 UHPC를 이용하여 제작하였으며, 프리스트레스트 거더의 휨내력을 파악하고자 하였다. 실험결과는 강섬유 보강 UHPC가 거더의 균열제어 및 연성거동에 효과적임을 나타낸다. 강섬유 보강 UHPC를 적용한 프리스트레스트 거더의 파괴는 인장균열에서의 가교 역할(bridging effect)을 하는 강섬유의 뽐힘(pullout)과 더불어 발생한다. 강섬유의 뽑힘과 더불어 단면의 인장강도 손실이 발생하며, 이는 거더의 휨파괴를 유발한다. 또한, 도입 프리스트레스량이 거더의 휨강도에 영향을 미치는 것으로 나타난다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.153-161
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• 2010

1970년대에 콘크리트를 기반으로 지어진 많은 구조물과 빌딩은 안전성과 사용성을 고려하여 무수히 많은 연구를 현재까지 진행해 왔으나, 설계강도 보다 낮은 최대강도를 보이고 있다. 현재 노후화된 콘크리트 구조물들에 대한 다양한 보수 보강 공법이 개발되어 적용되고 있지만 기존 연구들은 구조물의 특성에 대해서는 고려하지 않고, 단지 기존 부재와 보수 재료의 부착에 관한 연구와 기존 부재를 효과적으로 보강하기 위한 새로운 방법을 개발하는 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구는 보수 보강 재료를 이용한 효율적인 강도증진 방법에 대한 연구, 보강 재료와 기존 부재 사이의 거동에 대해 부족했던 연구를 보완하고자 한다. 또한 고강도 콘크리트는 높은 압축강도를 발현하기 때문에 부재의 단면을 축소시킬 뿐만 아니라 구조물의 자중 또한 감소시킬 수 있으므로 거대한 구조물 건설에 사용되고 있다. 고강도 콘크리트의 사용이 점차 증가하는 추세이지만 고강도 콘크리트를 이용한 구조물의 보수 보강에 대한 방법 연구 역시 미진한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 효과적인 고강도 콘크리트 기둥에 대한 보수 보강 방법을 개발하고자 한다. 본 연구에서는 사각단명 형상을 가진 기둥을 팔각단면으로 형상 변형을 통해 CFS로 보수 보강하여 단면 형상이 변함에 따른 효과를 파악하고, CFS로 보강된 고강도 콘크리트(HSC) 기둥의 강도 증대 효과와 파괴 거동에 대해 파악하고자 한다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제4권4호
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• pp.404-417
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• 2016

이 연구는 지속가능한 자원순환형 골재공급 시스템 구축에 유용한 자료 제공을 목적으로 하며, 순환굵은골재를 60% 이상 100%까지 다량 사용한 고강도 콘크리트에서 이로 인하여 나타나는 압축강도와 전단강도 저하가 강섬유 보강으로 어느 정도 회복되고 개선되는지를 재료시험과 보의 전단파괴 실험을 통하여 밝히고자 하는 것이다. 이 연구에서는 먼저 관련된 기존 실험연구 결과들을 고찰하였다. 재료시험 결과, 체적대비 0.75%의 강섬유 보강과 흡수율 2.0% 이내의 고품질 순환굵은골재를 병용하였을 때, 압축강도 60MPa 수준의 고강도콘크리트의 압축강도 특성이 천연골재 수준으로 회복되고 좋은 연성 특성이 나타나는 것을 확인하였다. 또한 전단력이 보 거동을 지배하는 전단스팬비(a/d) 2와 4인 보에 대한 전단파괴 실험에서 강섬유 보강에 의한 매우 큰 전단강도 증진 효과와 연성거동 특성을 확인하였다.

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

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.197-206
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• 2003

본 논문에서는 유전자 알고리즘을 이용한 비선형 탄성 최적설계 방법을 제시하였다. 제안한 비선형 탄성해석은 종래 설계의 단점 즉 탄성해석 후 비선형 효과를 고려하기 위하여 $B_1$, $B_2$ 계수를 사용하는 불합리성을 극복하였다. 유전자 알고리즘은 다윈(Darwin)의 적자생존의 개념을 기본으로 선택, 교배 및 돌연변이라는 세 가지 연산을 수행함으로써 최적설계에 필요한 설계변수 즉 부재 단면을 형성하여, 제약조건을 모두 만족하는 최소 구조물 중량을 제공하는 설계변수를 선택하면서 최적설계를 수행하였다. 목적함수로는 구조물의 총중량을 사용하였으며, 제약조건식으로는 하중저항능력, 사용성 및 연성도를 사용도를 사용하여 최적설계를 수행하였다. 2차원 강뼈대 구조물, 3차원 강뼈대 구조물, 그리고 3차원 강아치교의 설계예제를 수행하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.511-520
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• 2012

상 하부 스플릿 T 접합부는 부분강접 접합부의 한 형태로 접합부에 사용된 T-stub의 두께 및 고력볼트 게이지 거리 변화에 따라서 충분한 휨강도를 갖는다. 뿐만 아니라 상 하부 스플릿 T 접합부는 강재의 종류, 보 및 기둥의 규격, 접합부 형상 등의 조합에 의하여 보통모멘트골조 혹은 특수모멘트골조에 적용 가능한 충분한 연성능력을 갖는 내진접합부로 설계 및 시공 된다. 그러나 이러한 상 하부 스플릿 T 접합부에 대한 국내의 연구는 아직 미흡한 상황이며 적합한 설계식의 제안도 이루어지고 있지 않다. 그러므로 상 하부 스플릿 T 접합부의 국내 적용을 위해서는 많은 실험 및 해석적 연구가 필요한 상황이다. 따라서 이 연구는 FEMA의 상 하부 스플릿 T 접합부에 대한 설계식을 검토하고 국내의 적용 가능성을 타진하고자 진행하였다.