• Computers and Concrete
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• 제13권1호
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• pp.49-70
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• 2014

Steel fiber-reinforced concrete (SFRC) is known as one of the efficient modern composites that can greatly enhance the material performance of cracked concrete in tension. Such improved tensile resistance mechanism at crack interfaces in SFRC members can be heavily influenced by methodologies of treatments of crack direction. While most existing studies have focused on developing the numerical analysis model with the rotating-angle theory, there are only few studies on finite element analysis models with the fixed-angle model approach. According to many existing experimental studies, the direction of principal stress rotated after the formation of initial fixed-cracks, but it was also observed that new cracks with completely different angles relative to the initial crack direction very rarely occurred. Therefore, this study introduced the direct tension force transfer model (DTFTM), in which tensile resistance of the fibers at the crack interface can be easily estimated, to the nonlinear finite element analysis algorithm with the fixed-angle theory, and the proposed model was also verified by comparing the analysis results to the SFRC shear panel test results. The secant modulus method adopted in this study for iterative calculations in nonlinear finite element analysis showed highly stable and fast convergence capability when it was applied to the fixed-angle theory. The deviation angle between the principal stress direction and the fixed-crack direction significantly increased as the tensile stresses in the steel fibers at crack interfaces increased, which implies that the deviation angle is very important in the estimation of the shear behavior of SFRC members.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.133-136
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• 2008

염해에 노출이 심한 구조물이나 교량의 상판의 보강철근 부식으로 인한 콘크리트 구조물의 구조성능 및 내구성능의 저하가 큰 문제로 대두되고 있다. 이에 최근 활발히 연구가 진행 중인 유리섬유 보강근(Glass Fiber Reinforced Polymer Bar, 이하 GFRP 보강근)은 높은 화학적 내구성, 고강도, 경량성 등에 의하여 철근을 대체할 콘크리트 보강재로 그 가치를 인정받아 미국, 유럽, 캐나다 등에서는 이미 GFRP 보강근의 설계지침서가 발표되었다. 하지만 아직 GFRP 보강근을 이형철근과 같이 높은 신뢰성을 가지는 보강재로 사용하기에는 파악해야할 구조적 문제가 많이 있는데 그 중 하나가 콘크리트와의 부착성능이다. GFRP 보강근의 부착성능은 콘크리트 압축강도에 크게 영향을 받는 이형철근과 달리 섬유종류, 외피 표면 상태 등 여러 가지 요소에 의한 복합적 영향을 받는 부착특성을 보인다. 이에 본 연구에서는 외피 표면 상태, 콘크리트 압축강도 등을 변수로 하는 GFRP 보강근으로 보강된 일 방향 인장-인발 시편의 부착실험을 통하여 GFRP 보강근의 부착특성을 관찰하였다. 또한 이를 통하여 단조하중을 받는 GFRP 보강근의 부착응력-미끄럼 관계를 제안하고자 한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.383-391
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• 2008

이 연구에서는 콘크리트의 압축강도가 증가함에 따라서 변화하는 GFRP 보강근의 부착 특성을 조사하였다. 실험에서는 3종류의 콘크리트에 배근된 27개의 보강근의 부착응력-부착미끌림 관계를 측정하였다. 하중가력이 종료한 후에 실험체를 절단하여 고강도콘크리트가 GFRP 보강근의 부착에 미치는 영향을 살펴보았다. 실험 결과에 의하면 GFRP 보강근의 부착파괴면은 철근과 상이하게 2개의 면으로 구분되었다. 파괴면은 콘크리트와 외피 사이의 파괴면과 외피와 섬유보강근 사이의 파괴면으로 구분 할 수 있었다. 이와 같은 GFRP 보강근의 부착파괴면은 콘크리트의 압축강도가 증가함에 따라서 콘크리트의 접착력과 외피의 접착력의 상호관계에 따라서 달라졌다. GFRP 보강근의 부착강도는 콘크리트의 압축강도가 증가함에 따라서 증가하였지만, 증가 비율은 철근의 부착강도보다 낮았다.

• 대한기계학회논문집
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• 제18권6호
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• pp.1388-1398
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• 1994

The fracture toughness and micro-fracture mechanisms of the porous glass and stainless fiber reinforced glass composite were evaluated by using the acoustice mission(AE) technique, fracture toughness $test(K_{IC})$ and the macroscopic observation of the specimen surface which was being under the loading. At initial portion of the loading, the AE signals with low energy, of which origins were considered as the micro-cracks formated at the crack tip, were emitted. With increasing the applied load, AE signals having higher energies were generated due to the coalesence of micro-cracks and fast fracture. Based on the such relationship between AE emission and loading condition, fracture toughness $K_{IAE}$ could be defined successfully be using the $K_I$ value corresponding to an abrupt change of the accumulated AE signal energies emitted during the fracture toughness test. In spite of its brittleness of glass material, nonlinear deformation behavior before maximum load was observed due to the formation of micro-cracks. Further, the stainless fiber may have attributed to the improvement of fracture toughness and the resistance to crack propagation comparing to noncomposited materials Finally, models of the micro-fracture process combined with the AE sources for the porous glass material and its composite were proposed paying attention to the micro-crack nucleation and its coalescence at the crack tip. Fiber fracture and its Pullout, deformation of fiber itself were also delinated from the model.

• Geomechanics and Engineering
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• 제11권1호
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• pp.141-160
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• 2016

This study elucidates the uplift behaviors of the straight-sided and belled shafts. The field uplift load tests were carried out on 18 straight-sided and 15 belled shafts at the three collapsible loess sites under an arid environment on the Loess Plateau in Northwest China. Both the site conditions and the load tests were documented comprehensively. In general, the uplift load-displacement curves of the straight-sided and belled shafts approximately exhibited an initial linear, a curvilinear transition, and a final linear region, but did not provide a well defined peak or asymptotic value of the load, and therefore their uplift resistances should be interpreted from the load test results using an appropriate criterion. Nine representative uplift resistance interpretation criteria were used to define the "interpreted failure load" for each of the load tests, and all of these interpreted uplift resistances were normalized by the failure threshold, $T_{L2}$, obtained using the $L_1-L_2$ method. These load test data were compared statistically and graphically. For the straight-sided and belled shafts, the normalized uplift load-displacement curves were respectively established by the plots that related the mean interpreted uplift resistance ratio against the mean displacement at the corresponding interpreted criteria, and the comparisons of the normalized load-displacement curves were made. Specific recommendations for the designs of uplift belled and straight-sided shafts in the loess were given, in terms of both capacity and displacement.

• Computers and Concrete
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• 제24권1호
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• pp.73-83
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• 2019

Concrete reinforced with fiber reinforced polymer (FRP) bars (FRP-RC) has attracted a significant amount of research attention in the last three decades. A limited number of studies, however, have investigated the effect of bond slip on the performance of FRP-RC columns under eccentric loading. Based on previous experimental study, a finite-element model of eccentrically loaded FRP-RC columns was established in this study. The bondslip behavior was modeled by inserting spring elements between FRP bars and concrete. The improved Bertero-Popov-Eligehausen (BPE) bond slip model with the results of existing FRP-RC pullout tests was introduced. The effect of bond slip on the entire compression-bending process of FRP-RC columns was investigated parametrically. The results show that the initial stiffness of bond slip is the most sensitive parameter affecting the compression-bending performance of columns. The peak bond stress and the corresponding peak slip produce a small effect on the maximum loading capacity of columns. The bondslip softening has little effect on the compression-bending performance of columns. The sectional analysis revealed that, as the load eccentricity and the FRP bar diameter increase, the reducing effect of bond slip on the flexural capacity becomes more obvious. With regard to bond slip, the axial-force-bending-moment (P-M) interaction diagrams of columns with different FRP bar diameters show consistent trends. It can be concluded from this study that for columns reinforced with large diameter FRP bars, the flexural capacity of columns at low axial load levels will be seriously overestimated if the bond slip is not considered.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6A호
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• pp.1033-1039
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• 2006

본 연구의 목적은 1.8 mm의 높이와 6 mm의 주기를 가지고 있는 crimped type 합성섬유로 보강된 시멘트 복합재료의 부착 및 휨특성과 소성수축균열제어 특성을 평가하는 것이다. 부착 및 휨 시험은 JCI SF-4 및 JCI SF-8에 의해서 실시하였고, 소성수축균열시험은 시멘트 복합재료의 소성수축균열의 감소에 영향을 미치는 섬유의 효과를 평가하기 위하여 실시하였다. 실험결과 crimped type 합성섬유는 직선형태의 섬유와 비교하여 부착하중 및 계면인성이 우수하였고, 콘크리트의 휨인성을 증가시켰다. 또한 crimped type 합성섬유는 섬유의 혼입율이 0.00%에서 1.00%로 증가함에 따라 소성수축균열 저항성이 증가하였다. 특히, 섬유의 혼입율이 0.50% 이상이 되면 소성수축균열 조절능력이 매우 우수하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.1353-1362
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• 2014

최근 화석연료의 과도한 소비로 인해 다양한 환경문제가 발생하고 있으며, 이에 대한 대안으로 신재생에너지의 중요성과 그에 대한 시설의 수요가 꾸준히 증가하고 있다. 이러한 수요를 만족하기 위하여, 다수의 태양광발전 구조물들이 건설, 계획되고 있다. 그러나 대부분의 태양광발전 시설들은 육지에 시공되고 있기 때문에 토지 이용에 따른 건설비의 증가와 토지 개간에 의한 추가적인 환경문제 등이 발생하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 최근 국내에서는 FRP를 활용한 수상 부유식 태양광발전 구조물에 대한 연구를 지속적으로 수행하고 있다. FRP는 높은 강도와 내부식성 및 작은 단위중량 등의 장점을 가지고 있기 때문에 최근 토목분야에서 각광받고 있으며, 이러한 재료적 특성은 자중에 따라 부력체의 크기가 결정되는 수상 구조물에 특히 유용하다. 이 연구에서는 수상 부유식 태양광발전 구조물과 구조물을 구성하는 SMC FRP 수직재의 구조적 성능을 평가하기 위한 해석적, 실험적 연구를 수행하였다. 수상 부유식 태양광발전 구조물은 유한요소해석을 통해 정적거동을 평가하고, 실험을 통해 동적거동을 평가하였다. 또한 SMC FRP 수직재는 유한요소해석을 통해 구조안전성 및 좌굴안정성을 평가하였으며, 실험을 통해 압축 및 인발 하중에 대한 구조적 거동 특성을 검토하였다. 검토 결과 펄트루젼 FRP (pultruded FRP)와 SMC (Sheet Modoling Compound) FRP로 구성된 구조시스템은 외부하중에 대한 안전성을 확보하고 있음을 확인하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.75-82
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• 2020

보강토 옹벽이 붕괴되는 사례가 종종 발생되면서, 붕괴된 옹벽의 보강 및 복구에 대한 사회적인 관심은 날로 커지고 있으나 이에 대한 연구는 미미한 경향이 있다. 이와 같은 배경 아래, 본 연구에서는 Plaxis 2D프로그램을 이용한 일련의 수치해석을 수행하여 설계부실로 전면블록의 전도와 배면 침하 피해가 발생된 기존 보강토 옹벽을 복구할 수 있는 방안에 대한 사례연구를 수행하였다. 복구방안으로는 기존 피해 보강토 옹벽에 쏘일네일링과 보강콘크리트(RC) 전면벽체를 보강하는 방안(Case 1)과 기존 피해 보강토 옹벽을 제거하고 재시공하는 방안(Case 2)으로 검토하였다. 보강토 옹벽의 내적안정검토결과는 파단에 대해서는 Case 1이 Case 2보다 크고 인발에 대해서는 Case 2가 Case 1보다 안전율이 크게 나타났다. 수치해석에 의한 외적거동과 전단강도감소법에 의한 전체사면안정 안전율은 Case 1이 Case 2보다 안정적으로 나타났다. 본 연구에서는 보다 안정적인 외적거동을 나타내는 Case 1로 기존 피해 보강토 옹벽을 보강하도록 하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.9-16
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• 2024

본 연구에서는 지중 구속압과 말뚝-지반 경계면 전단 특성의 관계를 평가하기 위하여 기존의 실험결과와 강도감소계수가 적용된 해석 결과를 비교하였다. 유한요소해석에서 말뚝-지반 경계면의 전단거동 모사는 강도감소계수를 적용하였다. 해석 결과, 세립분 함유율이 증가할수록 구속압의 영향이 낮아지면서 최대 인발저항력은 감소하였다. 이 해석결과의 경향은 기존 실험 결과와 유사한 것으로서, 경계면 강도감소계수가 적용된 유한요소해석 모델은 적절하게 모사된 것으로 평가되었다. 경계면 강도감소계수의 변화를 분석한 결과, 구속압 50kPa의 경우에는 세립분 함유율이 증가할수록 경계면 강도감소계수의 증가가 확연하게 나타난 반면에, 구속압이 100kPa 및 150kPa의 경우에는 그 증가폭이 낮은 것을 알 수 있었다. 따라서 말뚝-지반 경계면의 전단 거동을 평가하기 위한 유한요소해석은 구속압과 세립분 함유율이 고려되어야 한다.