• 국제초고층학회논문집
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• 제3권3호
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• pp.215-221
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• 2014

Ultra-high strength concrete and high tensile steel are becoming very attractive materials for high-rise buildings because of the need to reduce member size and structural self-weight. However, limited test data and design guidelines are available to support the applications of high strength materials for building constructions. This paper presents significant findings from comprehensive experimental investigations on the behaviour of tubular columns in-filled with ultra-high strength concrete at ambient and elevated temperatures. A series of tests was conducted to investigate the basic mechanical properties of the high strength materials, and structural behaviour of stub columns under concentric compression, beams under moment and slender beam-columns under concentric and eccentric compression. High tensile steel with yield strength up to 780 MPa and ultra-high strength concrete with compressive cylinder strength up to 180 MPa were used to construct the test specimens. The test results were compared with the predictions using a modified Eurocode 4 approach. In addition, more than 2000 test data samples collected from literature on concrete filled steel tubes with normal and high strength materials were also analysed to formulate the design guide for implementation in practice.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권4호
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• pp.331-341
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• 2015

본 연구는 섬유보강 콘크리트의 실무 적용을 위한 성능 평가에 대해 재료 시험으로 낭비되던 시간과 노력을 최소화하고 적용에 있어서의 이론적인 배경을 확보하기 위해, 기존의 가이드라인 및 시험 기준에 따른 실험 결과의 수집과 통계적 분석을 통한, 콘크리트의 압축강도에 기반한 주요 특성들을 특정하기 위해 수행되었다. 섬유보강콘크리트는 다양한 변수에 영향을 받게 되므로 이론적인 접근이 어려운 측면이 있어 본 연구에서는 현재 실무에서 다방면으로 사용되고 있는 100MPa 이하의 압축강도를 가지는 콘크리트를 중심으로 0.25%에서 2% 사이의 강섬유 혼입량에 대한 압축강도와 인장강도 시험을 수행하였다. 인장강도 시험은 표준기관에서 정하고 있는 시험방법인 쪼갬인장강도와 휨인장강도에 대해 수행하였다. 섬유보강콘크리트의 재료시험 결과 쪼갬인장강도와 휨인장강도 모두 압축강도의 증가에 따라 증가하는 추세를 보였으며 강도의 증진률은 압축강도 증가와 함께 감소하는 추세를 보였다. 또한섬유의 혼입량 증가는 인장강도의 증가를 유발하는 것을 확인할 수 있었으며, 압축강도 증가에 따른 인장강도 증진률 감소를 막아 콘크리트 압축강도 증가에 선형적으로 인장강도가 증가하도록 해주는 것을 확인할 수 있었다. 기존 연구들로부터 구축한 데이터베이스를 통한 섬유보강콘크리트의 기계적 성질에 대한 검토를 수행하였다. 다양한 변수에 따른 인장강도의 추정을 위해 인공신경망을 적용하였다. 인공신경망은 multi layer perceptron으로 구성하였으며 전달함수로는 sigmoid 함수를 사용하였고 역전파 알고리즘을 통해 학습을 수행하였다. 인공신경망을 사용한 콘크리트 인장강도의 추정 결과 시험 결과와 추정결과가 유사하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 인공신경망에서 결합력이 큰 변수들은 물-시멘트비와 섬유의 혼입량으로 나타났으며 섬유보강콘크리트의 인장강도는 물-시멘트비에 영향을 받는 압축강도와 혼입량을 통해 추정할 수 있을 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.223-234
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• 2016

이 연구에서는 노치 도입 인장시편을 사용하여 직접인장강도 실험을 통해 UHPC의 파괴거동을 살펴보고, 강섬유 혼입률에 따른 UHPC의 초기균열강도와 인장강도를 제안하였다. 실험결과 UHPC와 초기균열강도와 인장강도, 그리고 파괴에너지 등은 강섬유 혼입률이 증가할수록 증가하는 것으로 나타났다. 균열선단에서의 응집응력은 Barenblatt의 가정을 사용하여 결정되었으며, 이를 토대로 변형경화 현상이 발생하는 강섬유 혼입률이 1% 이상인 UHPC의 최대응집응력을 예측할 수 있는 간편식을 제안하였다. 인장강도는 강섬유 혼입률과 압축강도의 함수로 제안되었으며, 파괴에너지는 인장강도의 함수로 제안되었다. 제안된 간편식들은 실험값과 비교적 잘 일치하였으며, 향후 압축강도가 140~170 MPa이고, 강섬유 혼입률이 2% 이하인 UHPC에 적용가능 할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권3호
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• pp.253-263
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• 2015

최근 RPC를 활용한 초고강도 콘크리트가 개발되면서 100 MPa 이상의 높은 압축강도를 보유한 콘크리트가 취성적 파괴의 방지 목적과 인장강도 증진을 위해 강섬유를 혼입하여 사용되고 있다. 따라서 인장강도의 결정이 중요하나, 현재 초고강도 콘크리트 영역에서의 인장강도 추정을 위한 연구결과가 산발적으로만 이루어지고 있는 상황이다. 따라서 본 연구에서는 80~200 MPa의 압축강도를 보유한 RPC의 재료 시험을 수행하여 압축강도와 인장강도의 상관관계를 검토하였다. 시험 결과 100 MPa 이상의 압축강도를 보유할 경우에도 보통강도 또는 고강도 콘크리트 영역에서의 변화 경향이 유지되고 있는 것을 확인할 수 있었다. 이에 기존 연구로부터 수집된, 쪼갬인장강도 원주형 공시체 시험 결과 284개와 265개의 파괴계수 시험 결과를 활용하여 기존의 추정식들을 평가하였다. 평가 결과 100 MPa 이상의 초고강도 콘크리트에서는 기존 추정식을 안전하게 사용하기 어려운 것을 확인하였으며, 100 MPa 이상의 초고강도 콘크리트에도 적용 가능한 회기식을 도출하였다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2000년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.159-162
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• 2000

Interfacial and microfailure properties of carbon fiber/epoxy matrix composites were evaluated using both tensile fragmentation and compressive Broutman tests with acoustic emission (AE). Amino-silane and maleic anhydride polymeric coupling agents were used via the dipping and electrodeposition (ED), respectively. Both coupling agents exhibited higher improvements in interfacial shear strength (IFSS) under tensile tests than compressive cases. However, ED treatment showed higher IFSS improvement than dipping case under both tensile and compressive test. The typical microfailure modes including fiber break, matrix cracking, and interlayer failure were observed during tensile test, whereas the diagonal slippage in fiber ends was observed during compressive test. For both the untreated and treated cases AE distributions were separated well under tensile testing. On the other hand, AE distributions were rather closer under compressive tests because of the difference in failure energies between tensile and compressive loading. Under both loading conditions, fiber breaks occurred around just before and after yielding point. Maximum AE voltage fur the waveform of carbon or basalt fiber breakage under tensile tests exhibited much larger than those under compressive tests.

• 한국해양공학회지
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• 제26권6호
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• pp.19-26
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• 2012

Recently the world has been suffering from difficulties related to the demand and supply of energy due to the democratic movements sweeping across the Middle East. Consequently, many have turned their attention to never-developed extreme regions such as the polar lands or deep sea, which contain many underground resources. This research investigated the strength and initial elastic modulus values of eternally frozen ground through a uniaxial compression test and indirect tensile test using frozen artificial soil specimens. To ensure accurate test results, a sandymud mixture of standard Jumunjin sand and kaolinite (20% in weight) was used for the specimens in these laboratory tests. Specimen were prepared by varying the water content ratio (7%, 15%, and 20%). Then, the variation in the strength value, depending on the water content, was observed. This research also established three kinds of environments under freezing temperatures of $-5^{\circ}C$, $-10^{\circ}C$, and $-15^{\circ}C$. Then, the variation in the strength value was observed, depending on the freezing environment. In addition, the tests divided the loading rate into 6 phases and observed the variation in the stress-strain ratio, depending on the loading rate. The test data showed that a lower freezing temperature resulted in a larger strength value. An increase in the ice content in the specimen with the increase in the water content ratio influenced the strength value of the specimen. A faster load rate had a greater influence on the uniaxial compression and indirect tensile strengths of a frozen specimen and produced a different strength engineering property through the initial tangential modulus of elasticity. Finally, the long-term strength under a constant water content ratio and freezing temperature was checked by producing stress-strain ratio curves depending on the loading rate.

• 대한조선학회논문집
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• 제55권3호
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• pp.205-214
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• 2018

This paper deals with the experimental study on the hygrothermal ageing effect to the strength of Carbon Fiber Reinforced Plastics (CFRP) materials for marine leisure boat manufactured by vacuum assisted resin infusion method. The experiments performed consist of tensile, flexural and shear tests according to American Society for Testing and Materials (ASTM) and Korean Industrial Standards (KS) test methods. Test coupons are varied from uni-directional(UD, $0^{\circ}$, $90^{\circ}$), Bi-Directional (BD), and Double-Bias (DB) carbon fiber fabrics in conjunction with epoxy resin. The results of tensile test show that tensile strength reduces significantly while not the same degree of reduction is observed for elasticity modulus with respect to the existence of hygrothermal ageing effect. This implies that the tensile strain induced from external load holds steady values but ultimate strength values change widely under hygrothermal ageing effect. In case of the flexural test, $0^{\circ}$ UD shows more strength reduction than $90^{\circ}$ UD while BD has reduced values in both flexural strength and elasticity modulus under hygrothermal ageing effect. It is learned that the bending strain induced from external load and ultimate strength values are reduced with respect to hygrothermal ageing effect. Shear test performed only on DB materials, and the results show marginal reduction in ultimate strength and moderate reduction in elasticity modulus. This means that the shear strain varies more than ultimate shear strength with respect to hygrothermal ageing effect. The experiment conducted in this paper clearly demonstrates the differences in material properties of the CFRP for the consideration of hygrothermal ageing effect. Findings obtained from this experimental study can serve as a fundamental input data for the realistic structural responses of marine leisure boat built in CFRP materials.

• Advances in concrete construction
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• 제11권1호
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• pp.33-43
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• 2021

A new type of composite insulated concrete sandwich wall (ICS-wall), which is composed of a triangle truss steel wire network, an insulating layer, and internal and external concrete layers, is proposed. To study the mechanical properties of this new ICS-wall, tensile, compression, and shearing tests were performed on 22 specimens and tensile strength and corrosion resistance tests on 6 triangle truss joints. The variables in these tests mainly include the insulating plate material, the thickness of the insulating plate, the vertical distance of the triangle truss framework, the triangle truss layout, and the connecting mode between the triangle truss and wall and the material of the triangle truss. Moreover, the failure mode, mechanical properties, and bearing capacity of the wall under tensile, shearing, and compression conditions were analyzed. Research results demonstrate that the concrete and insulating layer of the ICS-wall are pulling out, which is the main failure mode under tensile conditions. The ICS-wall, which uses a graphite polystyrene plate as the insulating layer, shows better tensile properties than the wall with an ordinary polystyrene plate. The tensile strength and bearing capacity of the wall can be improved effectively by strengthening the triangle truss connection and shortening the vertical distances of the triangle truss. The compression capacity of the wall is mainly determined by the compression capacity of concrete, and the bonding strength between the wall and the insulating plate is the main influencing factor of the shearing capacity of the wall. According to the tensile strength and corrosion resistance tests of Austenitic stainless steel, the bearing capacity of the triangle truss does not decrease after corrosion, indicating good corrosion resistance.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권6호
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• pp.649-659
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• 2000

본 연구에서는 고장력 용접구조용 압연강재인 SM570을 건축구조용으로 사용하기 위해서 판두께에 따른 화학성분과 기계적 성질의 분포특성을 정량적으로 평가하였다. 또한 건축구조용 강재로 주로 사용되는 일반구조용 압연강재인 SS400과 용접구조용 압연강재인 SM490을 비교재로 사용해서 SM570 강재와 비교 평가하였다. 본 연구결과 모든 두께에서 SM570 강재의 화학성분, 탄소당량, 용접 갈라짐 감수성 조성과 항복강도, 인장강도, 연신률 및 충격강도는 한국산업규격을 만족하였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제18권2호
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• pp.125-132
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• 2018

본 연구에서는 UHPC의 인장성능을 파악하기 위해 직접 인장시험을 계획하였으며, 직접인장시험의 문제점으로 나타나는 균열 부위의 불규칙성을 시험체 중앙부 노치 도입을 통해 보완하였다. 또한 직접인장 시험 값의 편차 발생을 줄이기 위해 배치별로 구분한 다량의 시험체를 제작하여 신뢰성 높은 직접인장강도 값에 대한 참고자료로서 제시하는 것을 목적으로 하였다. 또한 현장 적용에 가장 적합한 강섬유 혼입률 1.5%에 대한 설계기준강도 120MPa의 배합을 양생조건을 두어 시험체의 역학적 특성 및 신뢰구간을 검토하였다. 결과적으로 압축강도 및 직접인장강도의 배치별 평균에 대한 편차는 큰 차이를 나타나지 않았으며, 직접인장 시험시 균열 위치는 모두 20mm 이내에서 발생하였다. 직접인장강도의 95% 신뢰구간에서는 평균 및 표준편차에서 범위가 상당히 작으며, 양생조건별 큰 차이가 발생하지 않았다. 결과를 통해 안전성 높은 직접인장시험이 이루어 졌으며, 배치별 시험체 제작 및 시험진행에 따른 신뢰성 높은 결과가 도출되었다고 판단된다.