• 콘크리트학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.365-373
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• 2016

강섬유 보강 초고성능콘크리트(SUPER Concrete)는 일반 콘크리트에 비해 높은 압축강도와 인장강도를 지닌다. 이러한 특성으로 SUPER Concrete로 제작된 부재는 단면을 크게 줄일 수 있고, 확대머리철근의 정착강도가 향상될 것으로 기대된다. 이 연구에서는 120 MPa, 180 MPa SUPER Concrete로 제작된 외부 보-기둥 접합부에 $4d_b$, $6d_b$의 정착길이를 갖는 확대머리철근의 정착 성능을 평가하였다. 모든 실험체에서 600 MPa 이상의 실제 항복강도가 발현된 후 일부 실험체에서 측면파열파괴가 발생되었다. 확대머리철근의 정착강도가 매우 높아 철근이 파단되는 경우도 있었다. 설계기준강도 120 MPa 이상 SUPER Concrete에 정착된 확대머리철근은 $4d_b$의 짧은 정착길이로 콘크리트구조기준에서 허용하는 철근의 최대 설계기준강도 600 MPa를 발현할 수 있는 것으로 평가되었다. 기존에 개발된 일반 콘크리트에 정착된 확대머리철근의 측면파열파괴강도 평가식과 현행 콘크리트구조 기준의 확대머리철근 정착길이 설계식은 실험값을 과소평가하였다. 일반콘크리트에서 개발된 평가식은 SUPER Concrete의 높은 인장강도 특성을 반영하지 못하기 때문으로 분석된다. 확대머리철근 정착강도를 $(f_{ck})^{\alpha}$에 비례한다고 가정하고 실험결과를 회귀분석하여, SUPER Concrete 압축강도의 0.14승에 비례하는 정착강도 평가식이 개발되었다. 40개 실험 자료에 대한 [실험값]/[예측 값]의 평균은 1.01, 변동계수는 5%였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.169-176
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• 2021

본 연구에서는 고온가열 이후의 탄소 보강근의 잔류 부착 강도 평가를 위하여 상온, 150℃에 따른 부착실험을 수행하였으며, 탄소 보강근과의 비교를 위한 D10 및 D13 철근도 고온 가열한 이후 잔류 부착 강도를 평가하였다. 실험 결과, 150℃ 가열 이후 탄소 보강근의 부착 강도는 상온 대비 약 9.94% 감소하였다. 반면 가열 이후 D10 철근 및 D13 철근 모두 탄소 보강근 대비 부착 강도 감소율이 적게 나타났다. 또한 온도 가열 이후 최대부착 강도에서 발생한 슬립도 탄소 보강근과 철근 모두 줄어드는 경향을 보였다. 이를 통해 고온가열에 따른 부착 강도와 슬립 감소의 상관관계를 확인하였으며, 부착-슬립 곡선을 나타내었다. 최종적으로는 실험 결괏값을 상대부착 강도로 나타냄으로써 가열 이후 탄소 보강근 및 철근의 잔류 부착성능을 확인하고자 하였다.

• Composites Research
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• 제26권4호
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• pp.223-229
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• 2013

본 연구에서는 자동차가 불규칙한 노면을 주행 시 받게 되는 충격으로 인하여 마운트 상단에 발생하는 영구변형을 방지하고자 하이브리드 복합재료를 사용한 스트럿 타워를 설계하였다. 타이어와 현가장치에서 흡수 가능한 에너지량을 초과하였을 시 잔류 충격은 마운트로 전이되며, 특히 고속주행성능을 향상시키기 위하여 강직한 현가장치를 도입한 경우, 에너지 흡수량 저하로 인하여 기존의 스트럿 타워가 쉽게 변형될 수 있다. 유한요소해석을 통하여 압연강판과 탄소섬유 복합재료로 이루어진 하이브리드 복합재료 스트럿 타워의 최적설계를 진행하였으며, 낙하충격시험을 실시하여 동적 거동을 연구하였다. 또한 3차원 형상측정과 초음파 비파괴 검사방법을 이용하여 스트럿 타워의 손상 유무를 확인하였다.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제3권2호
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• pp.11-18
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• 2012

This study proposes flexural failure design criteria of continuous slabs enhanced by a hybrid system of fiber reinforced polymer (FRP) and ultra high performance concrete (UHPC). The proposed hybrid retrofit system is designed to be placed at the top surface of the slabs for flexural strengthening of the sections in both positive and negative moment zones. The enhancing mechanisms of the proposed system for both positive and negative moment regions are presented. The neutral axis of the enhanced sections in positive moment zone at flexural failure is enforced to be in UHPC overlay for preventing the compression in FRP. From this condition, a relationship between design parameters of FRP and UHPC is established. Although the capacity of the proposed retrofit system to enhance flexural strength and ductility is confirmed through experiments of one-way RC slabs having two continuous spans, the retrofitted slabs failed in shear. To prevent this shear failure, a design criteria of flexural failure is proposed.

• Computers and Concrete
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• 제12권4호
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• pp.413-429
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• 2013

The primary aim of this study is to develop a three dimensional finite element (FE) model to predict the axial stress-strain relationship and ultimate strength of the FRP-wrapped UHPC columns by comparing experimental results. The reliability of four selected confinement models and three design codes such as ACI-440, CSA-S806-02, and ISIS CANADA is also evaluated in terms of agreement with the experimental results. Totally 6 unconfined and 36 different types of the FRP-wrapped UHPC columns are tested under monotonic axial compression. The values of ultimate strengths of FRP-wrapped UHPC columns obtained from the experimental results are compared and verified with finite element (FE) analysis results and the design codes mentioned above. The concrete damage plasticity model (CDPM) in Abaqus is utilized to represent the confined behavior of the UHPC. The results indicate that agreement between the test results and the non-linear FE analysis results is highly satisfactory. The CSA-S806-02 design code is considered more reliable than the ACI-440 and the ISIS CANADA design codes to calculate the ultimate strength of the FRP-wrapped UHPC columns. None of the selected confinement models that are developed for FRP-wrapped low and normal strength concrete columns can safely predict the ultimate strength of FRP-wrapped UHPC columns.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권3호
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• pp.282-289
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• 2017

압축강도 160MPa와 길이 15.4m를 가진 초고강도 섬유보강 분절 박스거더에 대한 휨거동 실험을 수행하였다. 실험 변수로는 PS강재의 면적, 강섬유 혼입률과 복부와 상부 플랜지의 종방향 철근이다. 하부플랜지의 두 개 텐던에 16개, 12개, 7개씩을 배치하고, 강섬유 혼입률은 2.0%, 1.5%, 1%를 사용하였다. 하부에 32개의 강연선을 배근한 박스거더는 과보강 강재 거동을 보였으며, 24개의 강연선을 배근한 거더는 강연선 32개를 설치한 거더와 비슷한 최대하중을 보이면서 처짐이 많은 저보강 강재 거동을 보였다. 강연선을 14개 설치한 박스거더는 24개 설치한 거더 내하력의 1/2정도 최대하중을 보이며, 연성거동을 보이고 있다. 설계기준의 강재지수에 따른 보 파괴거동의 분류에 대한 식의 유효성을 검토한 결과 지수 판별식은 초고강도 박스거더의 거동을 정확하게 반영하지 못하고 있으며, 박스거더의 기하학적 형태를 세부적으로 고려하고, 강재의 변형률 0.005에 해당하는 기준값을 새로 산정해야할 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제38권1호
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• pp.11-18
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• 2018

이 연구에서는 폴리칼본산계 고성능감수제의 사용량을 1.2%에서 3.0%까지 변화시켰을 때, UHPFRC의 유동성 및 유변특성의 변화, 그리고 강도 변화를 실험을 통해 살펴보았다. 실험결과에 따르면, UHPFRC에서 고성능감수제 사용량 1.8%까지는 사용량 증가에 따라 유동성 개선 효과가 나타났지만, 그 이상에서는 유동성 및 유변특성 개선에 효과가 거의 없는 것으로 나타났다. 고성능감수제 사용량에 따른 압축강도 결과에서는 고성능감수제를 1.8% 사용하였을 때는 1.2% 사용했을 때 비해 고성능감수제 사용량 증가로 인해 강도가 약간 증가하지만, 그 이상의 고성능감수제 사용량에서는 사용량 증가에 따라 강도가 크게 감소하는 경향을 확인할 수 있다. UHPFRC 휨인장강도의 결과도 압축강도와 유사한 증감의 경향을 나타내었다. 휨인장강도와 연관성이 있는 압축강도 및 섬유의 분포특성의 영향을 분리하여 분석한 결과, 많은 양의 고성능감수제를 사용했을 때 압축강도의 영향 이외에 섬유의 분포특성의 영향을 받았음을 확인할 수 있었다. 또한 이러한 영향은 플로우 또는 유변특성 결과와 매우 밀접한 연관성이 있는 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.185-193
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• 2015

인장강도 및 휨강도가 낮고 취성파괴의 특성을 가지는 일반적인 콘크리트의 단점을 극복하기 위하여 최근에는 압축강도가 180 MPa이상인 고성능 콘크리트에 강섬유를 혼입한 강섬유 보강 초고성능 콘크리트(UHPC)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. UHPC 바닥판과 강재 거더를 이용하여 합성보를 구성할 때, UHPC 바닥판의 높은 강도와 강성으로 인하여 강재거더 상부 플랜지의 역할이 거의 불필요할 것으로 예상된다. 이러한 점을 착안하여 본 논문에서는 합성보 구성 시에 강재 거더의 상부플랜지를 없앤 역T형 거더를 적용하였다. 역T형 거더에 UHPC바닥판을 합성하여 합성보를 구성할 경우, 상부플랜지가 없는 이유로 전단연결재의 설치 위치가 상부플랜지 대신에 강재 거더 복부에 설치해야하는 문제점이 발생되며, 강재 복부에 설치되는 전단연결재에 대한 거동, 역T형 강거더 합성보의 휨거동 특성 등은 현재까지 실험 및 이론적으로 평가된 적이 거의 없는 실정인 이유로 이에 대한 연구가 절실하다. 이를 위하여 본 논문에서는 전단연결재 간격, 바닥판 두께 등을 변수로 하여 역T형 거더와 UHPC바닥판을 합성한 합성보를 8개 제작하여 전단연결재의 거동, 휨거동 특성 등을 파악하고자 하였다. 또한, 강섬유 보강 초고성능 콘크리트의 인장연화거동을 고려한 재료모델링 및 이를 적용한 보 부재 단면의 변형률 적합조건을 이용한 해석모델을 제안하였다. 실험결과 및 해석결과를 기준으로 볼 때, UHPC 콘크리트의 경우 전단연결재의 간격은 100 mm에서 바닥판 두께의 2~3배 사이로 규정함이 적절한 것으로 나타났다. 실험결과와 해석결과를 종합적으로 비교하면, 강섬유 보강 초고성능 콘크리트 합성보의 실험결과와 해석결과는 비교적 잘 일치하고 있으므로 재료 실험으로부터 산정된 인장연화곡선은 강섬유 보강 초고성능 콘크리트의 실제 거동을 합리적으로 반영한다고 판단된다. 따라서, 본 연구에서 제시한 인장연화거동 특성을 반영한 강섬유 보강 초고성능 콘크리트의 재료모델링 및 휨거동 해석기법은 적절하며, 제시기법에 의해 강섬유보강 초고성능 콘크리트 합성 부재의 휨 내력을 합리적으로 예측할 수 있을 것으로 예상된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권6호
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• pp.761-769
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• 2014

인장강도 및 휨강도가 낮고 취성파괴의 특성을 가지는 일반적인 콘크리트의 단점을 극복하기 위하여 최근에는 압축강도가 180 MPa이상인 고성능 콘크리트에 강섬유를 혼입한 강섬유 보강 초고성능 콘크리트(UHPC)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. UHPC 바닥판과 강재 거더를 이용하여 합성보를 구성할 때, UHPC 바닥판의 높은 강도와 강성으로 인하여 강재거더 상부 플랜지의 역할이 거의 불필요할 것으로 예상된다. 이러한 점을 착안하여 본 논문에서는 합성보 구성 시에 강재 거더의 상부플랜지를 없앤 역T형 거더를 적용하였다. 역T형 거더에 UHPC바닥판을 합성하여 합성보를 구성할 경우, 상부플랜지가 없는 이유로 전단연결재의 설치 위치가 상부플랜지 대신에 강재 거더 복부에 설치해야하는 문제점이 발생되며, 강재 복부에 설치되는 전단연결재에 대한 거동, 역T형 강거더 합성보의 휨거동 특성 등은 현재까지 실험 및 이론적으로 평가된 적이 거의 없는 실정인 이유로 이에 대한 연구가 절실하다. 이를 위하여 본 논문에서는 전단연결재 간격, 바닥판 두께 등을 변수로 하여 역T형 거더와 UHPC바닥판을 합성한 합성보를 8개 제작하여 전단연결재의 거동, 휨거동 특성 등을 파악하고자 하였다. 실험결과를 기준으로 볼 때, 향후 UHPC의 경우 스터의 간격은 100 mm에서 바닥판 두께의 2~3 배 사이로 규정함이 적절할 것으로 예상된다. 또한 실험 부재의 특성 상대변위는 Eurocode-4의 연성거동 기준에 의하면 충분한 연성 거동을 하는 것으로 판정되었으며, 바닥판이 지나치게 얇고 전단연결재의 간격이 지나치게 넓은 경우를 제외한 대부분의 부재들은 일반 콘크리트보다 UHPC의 성능이 우수하여 기존의 AASHTO LRFD 및 Eurocode-4의 식과 실험결과간의 차이가 있음을 알 수 있다.