• Advances in concrete construction
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• 제15권6호
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• pp.359-376
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• 2023

Ultra-high-performance concrete (UHPC) has become an attractive cast-in-place repairing material for existing engineering structures. The present study aims to investigate age-dependent high-early-strength UHPC (HESUHPC) material properties (i.e., compressive strength, elastic modulus, flexural strength, and tensile strength) as well as interfacial shear properties of HESUHPC-normal strength concrete (NSC) composites cured at different season temperatures (i.e., summer, autumn, and winter). The typical temperatures were kept for at least seven days in different seasons from weather forecasting to guarantee an approximately consistent curing and testing condition (i.e., temperature and relative humidity) for specimens at different ages. The HESUHPC material properties are tested through standardized testing methods, and the interfacial bond performance is tested through a bi-surface shear testing method. The test results quantify the positive development of HESUHPC material properties at the early age, and the increasing amplitude decreases from summer to winter. Three-day mechanical properties in winter (with the lowest curing temperature) still gain more than 60% of the 28-day mechanical properties, and the impact of season temperatures becomes small at the later age. The HESUHPC shrinkage mainly occurs at the early age, and the final shrinkage value is not significant. The HESUHPC-NSC interface exhibits sound shear performance, the interface in most specimens does not fail, and most interfacial shear strengths are higher than the NSC-NSC composite. The HESUHPC-NSC composites at the shear failure do not exhibit a large relative slip and present a significant brittleness at the failure. The typical failures are characterized by thin-layer NSC debonding near the interface, and NSC pure shear failure. Two load-slip development patterns, and two types of main crack location are identified for the HESUHPC-NSC composites tested in different ages and seasons. In addition, shear capacity of the HESUHPC-NSC composite develops rapidly at the early age, and the increasing amplitude decreases as the season temperature decreases. This study will promote the HESUHPC application in practical engineering as a cast-in-place repairing material subjected to different natural environments.

• 한국지진공학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.37-47
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• 2023

A new clamped mechanical splice system was proposed to develop structural performance and constructability for precast concrete connections. The proposed mechanical splice resists external loading immediately after the engagement. The mechanical splices applicable for both large-scale rebars for plants and small-scale rebars for buildings were developed with the same design concept. Quasi-static lateral cyclic loading tests were conducted with reinforced and precast concrete members to verify the seismic performance. Also, shaking table tests with three types of seismic wave excitation, 1) random wave with white noise, 2) the 2016 Gyeongju earthquake, and 3) the 1999 Chi-Chi earthquake, were conducted to confirm the dynamic performance. All tests were performed with real-scale concrete specimens. Sensors measured the lateral load, acceleration, displacement, crack pattern, and secant system stiffness, and energy dissipation was determined by lateral load-displacement relation. As a result, the precast specimen provided the emulative performance with RC. In the shaking table tests, PC frames' maximum acceleration and displacement response were amplified 1.57 - 2.85 and 2.20 - 2.92 times compared to the ground motions. The precast specimens utilizing clamped mechanical splice showed ductile behavior with energy dissipation capacity against strong motion earthquakes.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제13권2호
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• pp.269-278
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• 2022

Utilization of high-voltage electrolyte additive(s) at a small fraction is a cost-effective strategy for a good solid electrolyte interphase (SEI) formation and performance improvement of a lithium-rich layered oxide-based high-energy lithium-ion cell by avoiding the occurrence of metal-dissolution that is one of the failure modes. To mitigate metal-dissolution, we explored fluorinated dual-additives of fluoroethylene carbonate (FEC) and di(2,2,2-trifluoroethyl)carbonate (DFDEC) for building-up of a good SEI in a 4.7 V full-cell that consists of high-capacity silicon-graphite composite (15 wt% Si/C/CF/C-graphite) anode and Li_1.13Mn_0.463Ni_0.203Co_0.203O₂ (LMNC) cathode. The full-cell including optimum fractions of dual-additives shows increased capacity to 228 mAhg^-1 at 0.2C and improved performance from the one in the base electrolyte. Surface analysis results find that the SEI stabilization of LMNC cathode induced by dual-additives leads to a suppression of soluble Mn²⁺-O formation at cathode surface, mitigating metal-dissolution event and crack formation as well as structural degradation. The SEI and structure of Si/C/CF/C-graphite anode is also stabilized by the effects of dual-additives, contributing to performance improvement. The data give insight into a basic understanding of cathode-electrolyte and anode-electrolyte interfacial processes and cathode-anode interaction that are critical factors affecting full-cell performance.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.851-858
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• 2023

연구목적: 종래의 PSC 거더에 비해 단면 효율이 개선된 양각 거더교의 구조적 안전성을 확보하기 위한 연구를 수행하였다. 이를 위해 거더 길이, 높이, 폭과 같은 단면의 제원을 정하고 강연선의 배치를 설계하여 정적 및 동적 하중에 의한 양각 거더의 실질적인 성능을 검증하였다. 연구방법: 정적 성능 실험은 1차 및 2차 정적 하중에 대한 처짐, 균열 등의 거동 응답을 측정하여 사용성 한계상태를 검토하였다. 또한, 동적 하중 재하 실험은 시간에 따른 가속도, 변위 거동 응답을 측정하여 고유진동수 및 감쇠비를 산정하여 사용성 한계상태를 검토하였다. 연구결과: 정적 성능 실험 결과 최대 재하하중 기준 처짐값은 안정적인 거동을 나타났고, 최대 재하하중 수준에서 측정된 균열폭은 매우 작아서 사용성 한계상태를 만족하는 것으로 나타났다. 또한, 동적 하중 재하 실험 설계 시 산정된 고유진동수를 상회하는 고유진동수가 나타났으며, 현행 규정에 만족하는 감쇠비를 확보하는 것으로 나타났다.

• Smart Structures and Systems
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• 제32권4호
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• pp.253-266
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• 2023

The time-reversal method is employed to improve the ability of pipeline defect detection, and a new approach of identifying the pipeline defect depth is proposed in this research. When the L(0,2) mode ultrasonic guided wave excited through a lead zirconate titinate (PZT) transduce array propagates along the pipeline with a defect, it will interact with the defect and be partially converted to flexural F(n, m) modes and longitudinal L(0,1) mode. Using a receiving PZT array attached axisymmetrically around the pipeline, the L(0,2) reflection signal as well as the mode conversion signals at the defect are obtained. An appropriate rectangle window is used to intercept the L(0,2) reflection signal and the mode conversion signals from the obtained direct detection signals. The intercepted signals are time reversed and re-excited in the pipeline again, result in the guided wave energy focusing on the pipeline defect, the L(0,2) reflection and the L(0,1) mode conversion signals being enhanced to a higher level, especially for the small defect in the early crack stage. Besides the L(0,2) reflection signal, the L(0,1) mode conversion signal also contains useful pipeline defect information. It is possible to identify the pipeline defect depth by monitoring the variation trend of L(0,2) and L(0,1) reflection coefficients. The finite element method (FEM) simulation and experiment results are given in the paper, the enhancement of pipeline defect reflection signals by time-reversal method is obvious, and the way to identify pipeline defect depth is demonstrated to be effective.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권3호통권55호
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• pp.209-216
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• 2009

비내진상세 골조는 낮은 횡저항성을 가지고 있어 큰 변형을 경험하게 되는 반면, 벽체는 높은 강성으로 인해 낮은 변형에서도 전단에 의해 파괴된다. 따라서 이러한 골조와 벽체가 동시에 거동할 경우 발생하는 거동 특성은 개개 부재에서의 거동특성과 매우 다르게 된다. 본 연구에서는 끼움벽에 노치를 둘 경우 내진거동특성을 평가하고자 배근상세를 변수로 하였다. 이 때 노치로 인해 벽체 중앙부에 손상이 집중되는 것을 방지하기 위하여 변형경화형 시멘트 복합체(SHCC)를 사용하였다. 실험결과, SHCC 끼움벽은 다수의 미세균열을 형성하였으나, 대각보강근을 갖는 PIW-ND 실험체가 PIW-NC 실험체에 비해 낮은 변형능력, 강성 및 에너지소산능력을 보였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권3호
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• pp.287-298
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• 2014

본 연구에서는 TBM 터널 SFRC 세그먼트 개발을 위하여 이형철근이 보강되지 않은 SFRC 보의 휨파괴 실험을 통하여 SFRC 배합의 평가를 수행하였다. 압축강도, 강섬유의 형상비와 강섬유 혼입률을 변수로 하여 총 16개의 SFRC 보를 제작하고 휨에 의하여 파괴시까지 실험하였다. 하중-수직변위 분석결과, 큰 형상비의 강섬유를 사용하여도 소형보의 실험(Moon et al, 2013)과 달리 보의 인성거동을 증진시키는 효과는 거의 없는 것으로 나타났다. 극한상태에서 강섬유는 균열폭 7 mm까지 하중을 저항하는 것으로 확인되었다. 또한, 기존의 SFRC 보의 휨강도예측모델과 실험결과를 비교한 결과, SFRC 보의 휨강도를 최대 20배까지 과소평가하고 있는 것으로 나타났다. 그러나, TR No. 63 모델(Concrete Society, 2011)은 다른 모델에 비하여 근사하게 휨강도를 예측하는 것으로 확인되었다. 강섬유의 분포에 대한 분석결과, 소형보에서 보다 실제 규모의 보에서 강섬유의 분산도가 훨씬 개선되는 것을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제23권2호
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• pp.130-140
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• 2013

본 연구에서는 $30^{\circ}$ 경사진 층리면을 가진 풍화암 물성의 이방성 암반에서 필러 폭이 0.5D와 0.25D로 매우 작은 근접병설터널을 시공할 경우에 대한 터널 안정성을 조사하였다. 이를 위해 터널간 이격거리와 지보조건이 서로 다른 6가지 모형을 제작하고 측압계수 1의 하중조건으로 축소모형실험을 실시하였다. 모형별 균열개시압력, 최대압력, 필러 및 터널의 변형거동을 조사하였으며, 복공지보와 필러보강 여부가 터널의 안정성에 미치는 영향을 알아보았다. 필러 폭이 큰 모형일수록 균열개시압력이 더 크게 나타나 터널 안정성은 증가하였으며, 복공지보를 설치한 모형은 무지보 모형에 비해 균열개시압력와 최대압력이 더 크고 내공단면의 변형량은 적어 풍화암 근접병설터널에서 복공지보의 필요성을 확인하였다. 복공지보와 더불어 필러보강을 실시한 모형은 다른 모형에 비해 터널 안정성이 더 크게 나타났으며, 특히 필러 폭 0.25D인 근접병설터널은 복공지보뿐 아니라 필러보강도 실시해야 터널 안정성이 확보됨을 알 수 있었다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.993-999
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• 2008

인구밀집지역인 도심부나 주거지역 인근에서 이루어지는 철도교량 신축에 있어서 급속시공은 매우 의미가 있다. 이러한 신속한 시공과 더불어 교량 거더의 형고의 유동적 조절도 중요하다. 기존 I형 거더는 단면에서 수직방향으로 중립축으로부터 떨어진 모멘트 팔 길이와 긴장력을 이용한 평형을 근간으로 하는 까닭에 형고 조절에 있어 다소 어려움이 있었다. 이에 기존 단일 박스거더의 축소형인 확폭플랜지를 갖는 U형 프리캐스트 보는 긴장력 조절과 콘크리트 압축강도에 따라 경간길이 및 형고 변화가 상대적으로 I형보에 비해 용이하다. 확폭플랜지를 갖는 U형 프리캐스트 거더의 철도교 적용성을 확인하기 위해 지간 30m, 형고 1.7m, 폭 3.63m의 실물크기 거더를 제작하였고 하중재하/변위재하를 이용하여 총 6,200kN의 하중을 유사정적으로 가력하였다. 실험은 4점재하시험으로 하중-변위곡선, 하중-변형율을 이용하여 휨성능을 기본적으로 확인하였고 1차 하중제거와 재재하를 통해 긴장재의 역할을 확인 하였다. 유사정적거동을 본질적으로 확인하기 위해 쉘요소를 이용한 3차원 재료비선형해석을 통하여 실험결과와 평행하게 비교하였다. 콘크리트의 비선형성은 손상-소성모델(Lee & Fenves,1998)을 이용하여 콘크리트 인장/압축 소성연화거동, 인장강화거동을 묘사하였다. 실제 균열패턴과 해석 손상패턴을 비교검토 하였고 하중-변위, 단면에 따른 하중-변형율 관계를 실제 실험결과와 비교검토 하였다. 비선형 해석에 사용된 재료물성치와 해석모델의 보유 탄성에너지 조율은 실제 거더에 가진실험을 통해 획득한 고유주파수를 통하여 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.327-335
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• 2009

지진이 빈번하게 발생하는 지역에서는 비내진상세구조물은 지진 발생시 연약층을 형성하고 취성적 붕괴를 일으키게 된다. 그러나, 기존 구조물을 해체하고 내진상세 구조물을 신축하는 방법은 건설폐기물, 환경오염 및 민원 등 여러가지 문제들을 가지는 등 비경제적 방법이라 할 수 있다. 따라서 기존 구조물이 내진성능을 만족하도록 내진보강에 관한 많은 연구가 이루어졌으며, 이러한 내진보강방법에는 끼움벽, 철골브레이스, 연속벽, 부벽, 날개벽, 기둥/보의 자켓팅 등이 있다. 이 중 끼움벽 골조는 큰 변형과 접합부에서의 회전이 발생하는 골조와, 비교적 작은 변형에서도 전단파괴를 야기하는 끼움전단벽 등 복합적인 거동특성을 나타낸다. 따라서, 이러한 시스템의 거동특성은 개개의 골조나 벽에서 나타나는 거동특성과 매우 다르게 된다. 본 연구에서는 끼움벽의 내진성능을 평가하고자 하였으며, 손상에너지의 효과적 흡수를 위해 변형경화형 시멘트 복합체 (SHCC)를 사용하였다. 실험은 1/3 축소모형의 끼움벽을 반복가력하는 것으로 계획하였다. 실험 결과, SHCC 끼움벽에서는 섬유의 가교작용을 통해 시멘트 복합체 내 응력을 재분배함으로써 미세균열이 발생하였으며, 강도 및 에너지소산능력이 우수한 것으로 나타났다.