• Composites Research
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• 제29권6호
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• pp.328-335
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• 2016

이 연구의 목적은 석회석 미분말을 사용하여 복합재료의 연성이 향상된 시멘트계 매트릭스 섬유복합재료(ECC)를 개발하고 이 재료로 제작된 구조부재의 휨성능을 평가하는 것이다. 재료 개발을 위하여 4가지 종류의 배합을 마이크로역학과 안정상태 균열 이론을 활용하였고, 이를 위하여 시멘트계 매트릭스의 파괴인성과 섬유-시멘트 매트릭스 경계면 특성을 파악하였다. 개발된 ECC의 1축 인장변형특성과 압축강도 특성이 실험적으로 평가되었다. 또한, 2개의 구조부재를 제작하여 휨실험을 수행하였고 그 결과를 재래식 콘크리트 구조부재의 성능과 비교하였다. 재료실험 결과로 석회석 미분말의 혼입률 증가에 따라 압축강도는 감소하지만 연성은 증가하였다. 부재 실험 결과, ECC 구조부재는 재래식 콘크리트 구조부재에 비하여 높은 휨연성, 높은 휨내력, 작은 균열폭을 나타내었다.

• Computers and Concrete
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• 제25권1호
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• pp.67-73
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• 2020

Traditionally used analytical approach to predict the fatigue failure of reinforced concrete (RC) structure is generally conservative and has certain limitations. The nonlinear finite element method (FEM) offers less expensive solution for fatigue analysis with sufficient accuracy. However, the conventional implicit dynamic analysis is very expensive for high level computation. Whereas, an explicit dynamic analysis approach offers a computationally operative modelling to predict true responses of a structural element under periodic loading and might be perfectly matched to accomplish long life fatigue computations. Hence, this study simulates the fatigue behaviour of RC beams with finite element (FE) assemblage presenting a simplified explicit dynamic numerical solution to show computer aided fatigue behaviour of RC beam. A commercial FEM package, ABAQUS has been chosen for this complex modelling. The concrete has been modelled as a 8-node solid element providing competent compression hardening and tension stiffening. The steel reinforcements are simulated as two-node truss elements comprising elasto-plastic stress-strain behaviour. All the possible nonlinearities are duly incorporated. Time domain analysis has been adopted through an automatic Newmark-β time incremental technique. The program consists of twelve RC beams to visualize the real behaviour during fatigue process and to obtain the reliability of the study. Both the numerical and experimental results indicate a redistribution of stresses along the time and damage accumulation of beam which severely affect the serviceability and ultimate capacity of RC beam. The output of the FEM analysis demonstrates good match with the experimental consequences which affirm the efficacy of the computer aided model. The controlled fatigue damage evolution at service fatigue load limits makes the FE model an efficient tool in predicting high cycle fatigue behaviour of RC structures.

• 대한조선학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.77-86
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• 1997

최근들어 안전하고 합리적인 구조를 설계하기 위하여 구조물의 내충돌 또는 내충격에 대한 요구와 관심이 높아지고 있는데, 이러한 문제들은 아주 짧은 시간동안에 대변형이 일어나는 비선형문제라는 특징이 있다. 구조재료는 변형속도가 빨라짐에 따라 정적인 범주에서 보이는 거동과는 달리 변형률 의존적인 거동을 보인다. 따라서 대변형 소성문제인 충돌해석 등에는 종래 사용하여 온 변형률 비의존 재료구성방정식으로는 한계가 있다. 이 논문에서는 이러한 점을 개선하기 위하여 연강의 소성거동을 잘 나타낼 수 있는 소성슬립모델을 채용하고, 비선형경화를 도입하여 변형도 적용범위를 확장한 대변형 탄소성 변형률의존 재료구성방정식을 제시하였다. 본 구성방정식의 특징으로 항복조건과 하중조건이 필요없기 때문에 계산이 간편하며, 전위밀도와 속도로써 소성을 표현하기 때문에 보다 물리적인 의미를 가지고 금속재료의 소성현상을 나타낼 수 있다.

• 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.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.67-75
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• 2008

마이크로역학을 기초로 하여 Slag-ECC (고로슬래그 미분말이 혼입된 ECC)가 개발되었으며, 기존의 연구에서는 Slag-ECC가 높은 연성을 나타내도록 마이크로역학을 도입하여 재료의 배합비가 제시되었다. 이 연구에서는 Slag-ECC의 자기충전과 숏크리트 시공성을 구현하기 위하여, Slag-ECC의 기본 배합에 혼화재료의 투입 순서에 상관없이 혼화재료를 한번에 투입하여 유동 특성을 제어하는 레올로지 개념을 도입하였으며, 이는 현장에서 시공성을 높이기 위하여 모든 재료를 분말의 형태로 사용하는 프리팩키지화를 위한 기초 자료로 사용될 것이다. 그리고 자기충전과 숏크리트의 서로 상반되는 레올로지 특성을 구현하기 위하여, 시멘트풀 레올로지 경시 변화 연구를 통해 대략적인 혼화재료의 첨가량을 선정하였고, 자기충전 및 숏크리트의 시공성 검증을 통해 재료의 배합비를 최적화 하였다. 개발된 Slag-ECC의 자기충전성과 숏크리트 적합성은 실험을 통하여 입증되었으며, 자기충전 및 숏크리트의 시공 방법에 의하여 타설된 재료가 굳은 이후에도 Slag-ECC의 역학적 특성인 고인성 특성을 유지하는 것으로 나타났다. 따라서 시멘트풀의 레올로지 특성을 조절하여 개발된 자기충전용 Slag-ECC와 숏크리트용 Slag-ECC는 재료의 고인성 특성을 유지하면서 다양한 현장 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.47-56
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• 2006

본 연구에서는 두 종류의 전단지간 대 유효깊이의 비(a/d)를 가진 전단에 취약한 보 네 개에 대한 반복하중 실험을 수행하였다. 실험군에는 $6d_b$의 정착 길이의 $90^{\circ}$ 절곡된 갈고리를 가진 두 개의 스터럽을 묶은 하나의 다발 스터럽(bundled stirrups)을 배근하였으며 대조군에는 직경 50mm의 원형 헤드를 가진 헤디드 바를 배근하였다. 하나의 헤디드 바의 철근 직경은 하나의 다발 스터럽의 철근 직경과 같기 때문에 효과적인 실험 비교가 가능하였다. 실험 결과는 헤디드 바를 배근한 보가 일반 스터럽을 가진 보보다 연성, 에너지 흡수량, 최대하중 이후의 거동에 있어서 뛰어난 구조 성능을 보여 주었다. 반복하중에 의한 콘크리트 피복과 부분 압축파괴에 의해 스터럽의 갈고리는 바깥 방향으로의 변형과 함께 정착 성능을 상실하였다. 반면에, 헤디드 바는 헤드의 정착손실 방생 없이 변형률경화 시점을 지나서도 변형이 발생하였으며 압축 철근의 좌굴 발생을 지연하는 데에도 기여하는 것으로 나타났다. 반복하중에 의한 감소된 인장경화를 고려한 하중-변위 예측은 뛰어난 정확도를 보여 주었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권1호
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• pp.53-58
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• 2017

FRP Hybrid Bar는 내부에 강재를 유리섬유와 에폭시 수지가 코팅된 형태로 사용되는데, 인장경화 성능이 있으며, 경량이므로 효과적인 보강재료로 사용될 수 있다. 자외선 및 동결융해에 노출된 에폭시는 표면 열화가 발생하기 쉬우며, 이는 매립된 철근 및 표면의 콘크리트와의 부착력 저하를 야기할 수 있다. 본 연구에서는 일반철근, FRP Hybrid Bar 및 자외선(UV) 폭로시험을 거친 FRP Hybrid Bar의 외관특성분석을 실시하였다. 또한 각 보강재를 사용하여 콘크리트 인발 공시체를 제조하였으며, 동결융해시험을 실시해 Cycle에 따른 부착성능을 분석하였다. FRP Hybrid Bar는 UV 폭로시험 후에도 표면 산화(Chalking)와 같은 에폭시계 재료의 열화가 나타나지 않았다. 동결융해시험은 120Cycle 및 180Cycle까지 진행하였는데, UV 폭로시험 후 FRP Hybrid Bar를 사용한 공시체는 $241{\pm}kN$ 부착력을 가지고 있었다. 이는 일반철근 대비 약 106.3%수준으로 개선된 부착강도인데, FRP Hybrid Bar 표면의 규사코팅에 따라 부착면적이 증가했기 때문이다. 3가지 조건(일반철근, FRP Hybrid Bar, UV 폭로시험 후의 FRP Hybrid Bar)에 대하여, 동결융해 Cycle이 증가함에 따라 부착력이 크게 감소하지는 않았으나, 코팅된 규사의 박락으로 인해 UV 시험 이후의 동결융해를 거친 조건에서는 실험 편차가 상대적으로 증가하였다.

• 터널과지하공간
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• 제23권5호
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• pp.413-427
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• 2013

폴리머 계열의 박층 라이너는 양호한 암반 조건에서 숏크리트와 철망을 대체할 수 있는 새로운 지보재로 고려되고 있으며, 1990년대부터 광산의 안정성 확보를 위해 사용되고 있다. 하지만 TSL의 지보 성능을 평가하기 위한 TSL의 특성에 대한 실험적 연구가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 구성 성분이 다른 두 가지 TSL 재료에 대해 재령 7일에 인장강도와 부착강도를 측정하였고, EFNARC(2008)에서 제시하고 있는 지지력 평가 시험도 함께 실시하였다. 시험결과, 폴리머 함량이 높아질수록 재료의 인장강도는 높아지나 상대적으로 부착강도는 작아지는 것으로 나타났다. 특히, 폴리머 함량은 상대적으로 작지만 시멘트계 성분이 포함된 TSL 재료의 경우에는 경화가 빠르기 때문에 부착파괴에 대한 저항성이 높게 나타났다. 이상과 같이 폴리머 함량에 따라 TSL의 성능이 상이하게 나타남을 확인할 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.263-271
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• 2005

고인성 시멘트 복합재료(HPFRCC)는 시멘트페이스트 또는 모르타르에 고성능 단섬유를 보강하여 휨모멘트 및 인장력 작용하에서 변위(변형)경화특성 및 다수의 미세균열이 멀티플크랙 특성을 발휘함으로서 높은 인성 및 균열제어성능을 가진 재료로 최근 이들 성능을 활용하여 고성능 보수 보강재, 충격완충재, 강재의 피복재, 지진시 에너지 흡수 디바이스 등 다양한 용도로의 활용이 시도되고 있다. 그러나 이들 HPFRCC의 역학적 성능은 사용되는 섬유의 종류 및 형상에 따라 다르며 마이크로 크랙 및 매크로 크랙에 효과적인 섬유의 치수는 다른 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 마이크로 및 매크로 섬유의 종류, 각 섬유의 혼합조건을 변화시켜 HPFRCC의 압축 및 휨성상을 실험실증적으로 비교 검토함으로서 HPFRCC의 재료설계에 기초자료를 제시하고자 하였다. 그 결과, HPFRCC의 압축 및 휨성상은 사용된 마이크로 섬유의 종류에 따라 큰 차이를 보이고 있으며 PP섬유에 비하여 PVA섬유를 사용한 경우가 우수한 성능을 발현하였다. 또한, 각각의 마이크로 섬유에 매크로 섬유로서 PVA660을 혼합 사용한 경우 PVA200을 제외하고는 초기근열시 휨응력, 최대 휨응력, 변형능력 및 휨터 프니스 등의 휨성능이 향상되었다. 특히 PVA100과 PVA660을 혼합 사용한 경우 가장 우수한 성능을 발현하였으며, 휨시험시 전형적인 변위경화특성 및 멀티플크랙 특성을 나타내었다. 반면, 매크로 섬유로서 SF500을 혼합 사용한 경우의 휨응력-중앙변위 곡선은 기존의 FRCC와 유사한 경향을 보이고 있으며, 휨터프니스는 마이크로 섬유만 단독 사용한 경우에 비해 전반적으로 저하하는 것으로 나타났다.

• 농업과학연구
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• 제8권2호
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• pp.185-194
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• 1981

본(本) 연구(硏究)는 촉진양생(促進養生)이 Mortar 압축강도와 인장강도에 미치는 영향과 시멘트 : 연탄재 Mortar에 미치는 영향을 연구(硏究)하기 위하여 시멘트 : 표준사, 시멘트 : 연탄재를 배합비(配合比) 1 : 2, 1 : 3, 1 : 4의 3종류(種類)로 하고 $20^{\circ}C$의 기준양생분(基準養生分)과 촉진온도(促進溫度)를 $60^{\circ}C$, $80^{\circ}C$, $100^{\circ}C$의 3 종류(種類)로 구분(區分)하고, ${\sigma}_3$, ${\sigma}_7$, ${\sigma}_28$의 압축(壓縮) 및 인장강도(引張强度)시험을 실시(實施)하였으며 본시험(本試驗)의 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1.압축(壓縮)과 인장강도(引張强度)에서 시멘트 : 표준사(標準砂)가 시멘트 : 연탄재보다 각재령(各材令), 각온도(各溫度)에서 강도(强度)는 현저히 크게 나타났으나 강도(强度)의 증가율(增加率)은 시멘트 : 연탄재가 시멘트 : 표준사보다 각재령(各材令)과 각온도(各溫度)에서 크게 나타났다. 2. 압축(壓縮)과 인장강도(引張强度)에서 KS 규정치(規定値) 하(下) 회(廻)하던 것이 촉진양생(促進養生)의 온도상승(溫度上昇)으로 규정치(規定値)를 상회(上廻)하게 된 것은 촉진양생(促進養生)에 의한 강도(强度)의 증가(增加)라고 생각되며 촉진양생(促進養生)에 의한 강도(强度)의 증가율(增加率)이 부배합(富配合)보다 빈배합(貧配合)에서 크게 나타난 것은 빈배합(貧配合)일수록 촉진양생(促進養生)에 의한 경화작용(硬化作用)이 더 활발(活潑)히 진행(進行)된다는 것을 예측(豫測)할수 있다. 3. 시멘트 모르터에서 잔골재를 연탄재로 대치(代置)했을 때 강도저하는 불득기(不得己)한 것이지만 시멘트 : 연탄재의 ${\sigma}_28$의 강도(强度)를 $20^{\circ}C$에서 100%로 보았을 때 촉진양생온도(促進養生溫度) $600^{\circ}C$에서 137.6%, $80^{\circ}C$에서 164.1^, $100^{\circ}C$에서 183.8%의 평균증가(平均增加)를 보이고 있어 강도(强度)의 증가(增加)를 기대(期待)할수 있다. 4. 시멘트 : 연탄재의 모르터는 시멘트 모르터에 비(比)하여 저강도이지만 촉진양생(促進養生)의 온도조절(溫度調節)로 강도증진을 기대(期待)할수 있기 때문에 저강도를 요(要)하는 곳과 시멘트 2 차제품(次製品)의 제조(製造) 등에 이용(利用)이 가능(可能)하다고 생각된다.