• Steel and Composite Structures
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• 제36권3호
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• pp.321-337
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• 2020

Contemporary design and construction of steel-concrete composite structures employs the use of prefabricated concrete elements and demountable shear connectors in order to reduce the construction time and costs and enable dismantling of elements for their potential reuse at the end of life of buildings. Bolted shear connector with mechanical coupler is presented in this paper. The connector is assembled from mechanical coupler and rebar anchor, embedded in concrete, and steel bolt, used for connecting steel to concrete members. The behaviour and ultimate resistance of bolted connector with mechanical coupler in wide and narrow members were analysed based on push-out tests and FE analyses conducted in Abaqus software, with focus on concrete edge breakout and bolt shear failure modes. The effect of concrete strength, concrete edge distance and diameter and strength of bolts on failure modes and shear resistance was analysed. It was demonstrated that premature failure by breakout of concrete edge occurs when connectors are located 100 mm or closer from the edge in low-strength and normal-strength reinforced concrete. Furthermore, the paper presents a relatively simple model for hand calculation of concrete edge breakout resistance when bolted connectors with mechanical coupler are used. The model is based on the modification of prediction model used for cast-in and post-installed anchors loaded parallel to the edge, by implementing equivalent influence length of connector with variable diameter. Good agreement with test and FE results was obtained, thus confirming the validity of the proposed method.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.509-517
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• 2016

교량의 슬래브에 파손이 발생할 경우 슬래브의 보수보강을 위한 공사로 인해 차량 통행이 제한된다. 모듈러 교량의 경우 이러한 시간적 비용을 줄일 수 있는 방법으로서 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 연결부에 높은 응력이 발생하는 모듈러 도로 슬래브를 온도하중과 차량하중을 적용하여 구조해석을 실시하였으며 수직연결부 부근에 나선철근을 매입하여 그 성능을 확인하였다. 또한 인양 시의 모듈러 도로 슬래브의 거동 및 취약부분을 확인하기 위하여 인양하중을 적용한 구조해석을 실시하여 유리한 조건의 인양방법을 살펴보았다. 그 결과 온도하중에 의해 수직연결부가 항복하는 것이 확인되었으며, 나선철근을 수직연결부 부분에 매립할 경우 인양 시에 구조물의 손상이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 6개 수직연결부를 이용하여 인양할 시 3개 수직연결부 사용대비 50%의 응력을 감소시킬 수 있는 것으로 확인되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권3호
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• pp.249-257
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• 2017

본 연구는 PHC말뚝의 단점을 보강한 기능성 말뚝을 개발함으로서 보다 경제적이고 합리적인 말뚝의 현장 적용에 기여하고자 하였다. 본 연구를 통해 개발된 CFP말뚝은 링형 합성 전단연결재를 배치하고 PHC말뚝 중공부에 콘크리트를 속채움함으로써 말뚝 단면 확대를 통한 압축응력을 증대시키고, PHC말뚝 내 보강철근(H13-8ea)과 말뚝 중공부의 보강철근(H19-8ea)을 배치함으로서 전단과 휨 성능을 향상시켰다. 또한, 속채움 콘크리트와 PHC말뚝의 합성거동을 위해 링형 합성 전단연결재를 배치함과 동시에 PHC말뚝 내 보강철근(H13-8ea)을 연결재 내부에 배치함으로서 두 부재의 유격내에 콘크리트로 메우는 슬리브형 기계적 이음방법을 도입하였다. 링형 합성 전단연결재의 배치 간격 도출과 말뚝의 전단 및 휨 성능을 검증하고자 범용프로그램을 이용한 콘크리트 구조물의 비선형재료 모델로 유한요소해석을 수행하였다. 링형 합성 전단연결재를 배치하여 제작되는 CFP말뚝의 다양한 해석을 통해서 PHC 말뚝의 전단 및 휨 강성을 효과적으로 증대시킬 수 있음이 입증되어 건설현장에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.559-568
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• 2019

최근 해양환경의 대형 SOC구조물 증가에 따른 구조물 내구성 증진에 관심이 증가되고 있다. 내구성 증진을 위해 개발된 FRP Hybrid Bar의 구조적 성능은 검증 되었으나 부식에 대한 저항성을 평가한 연구는 미흡하여 본 연구를 수행 하였다. 본 연구에서는 콘크리트 중의 철근 종류에 따른 철근부식 저항성을 평가하였다. 평가를 위하여 철근은 일반철근과 FRP hybrid Bar을 사용하였다. 시험방법은 갈바닉전류(Galvanic)와 반전지법(Half-Cell)을 사용하였으며, 철근부식 촉진을 위하여 콘크리트 내부에 염분을 0%, 1.5%, 3%, 6% 첨가하였다. 그 결과 갈바닉전류측정에서 FRP Hybrid Bar는 부식전류가 측정되지 않았다. 반면 일반철근에서는 시험 직후 부식이 발생하는 결과를 나타내었다. Half-Cell측정 결과에서도 4단계의 염분 함유량의 차이와 광물질혼화재료를 사용한 콘크리트와 일반콘크리트에 관계없이 FRP Hybrid Bar의 부식 저항성이 우수하게 나타났다. 따라서 FRP Hybrid Bar는 해양환경 및 철근부식이 예측되는 구조물용 대체 철근으로 사용이 가능하나 부착성능, 탄성계수, 절곡부의 강선 노출에 대한 처리 방법 등이 개선되면 염해로부터 철근부식 저항성 확보를 요구하는 구조물에 사용 할 수 있는 우수한 소재로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.303-312
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• 2006

본 연구에서는 GFRP 보강근의 인장특성치 시험을 위한 그립 시스템의 적합성을 검증하기 위하여 캐나다 규준에서 제안하는 그립(CSA 그립), ASTM에서 제안하는 그립(ASTM 그립) 및 프리스트레싱 강연선의 정착에 일반적으로 사용되는 쐐기형 그립 등을 사용하여 GFRP 보강근에 대한 인장특성치 시험을 실시하였다. 또한, 현재 외국에서 상용화되고 있는 대표적인 2종류의 GFRP 보강근(나선형 GFRP 보강근, 모래분사형 GFRP 보강근) 및 국내에서 자체 제작한 원형 GFRP 보강근을 대상으로 하여 인장특성치 분석을 위한 시험을 실시하고 각각의 제안된 그립의 적용성 여부를 검토하였다. 본 시험에 사용된 시험편의 제작, 가력 및 측정장치의 설치 등은 CSA S806-02에서 제안하는 권고사항에 따라 실시하였다. 외국의 상용화된 GFRP 보강근에 대하여 그립의 종류를 달리하여 실시된 본 시험결과에 의하면, CSA 그립을 사용하여 시험된 GFRP 보강근의 인장강도가 가장 높은 값을 보이는 것으로 나타났다. 그러나 ASTM 그립을 사용한 시험편에서 관측되는 강도저하 현상은 CSA 그립을 사용한 시험체에 비하여 약 10% 미만인 것으로 관측되었다. 한편, CSA 그립은 제작공정이 까다로울 뿐만 아니라 재사용이 불가능하여 경제성 측면에서도 불리한 것으로 파악되었다. 따라서, 실용적인 측면에서 판단하면 GFRF 보강근의 인장시험에는 ASTM 그립이 적절할 것으로 판단된다.

• Computers and Concrete
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• 제32권3호
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• pp.247-261
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• 2023

Due to the non-uniform distribution of meso-structure, the diffusion of chloride ions in concrete show the characteristics of characteristics of randomness and fuzziness, which leads to the non-uniform distribution of chloride ions and the non-uniform corrosion of steel rebar in concrete. This phenomenon is supposed as the main reason causing the uncertainty of the bearing capacity deterioration of reinforced concrete structures. In order to analyze and predict the durability of reinforced concrete structures under chloride environment, the random features of chloride ions transport in concrete were studied in this research from in situ meso-structure of concrete. Based on X-ray CT technology, the spatial distribution of coarse aggregates and pores were recognized and extracted from a cylinder concrete specimen. In considering the influence of ITZ, the in situ mesostructure of concrete specimen was reconstructed to conduct a numerical simulation on the diffusion of chloride ions in concrete, which was verified through electronic microprobe technology. Then a stochastic study was performed to investigate the distribution of chloride ions concentration in space and time. The research indicates that the influence of coarse aggregate on chloride ions diffusion is the synthetic action of tortuosity and ITZ effect. The spatial distribution of coarse aggregates and pores is the main reason leading to the non-uniform distribution of chloride ions both in spatial and time scale. The chloride ions concentration under a certain time and the time under a certain concentration both satisfy the Lognormal distribution, which are accepted by Kolmogorov-Smirnov test and Chi-square test. This research provides an efficient method for obtain mass stochastic data from limited but representative samples, which lays a solid foundation for the investigation on the service properties of reinforced concrete structures.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제13권3호
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• pp.199-214
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• 2011

균열, 누수, 박락, 철근노출, 부식, 탄산화 등은 터널 라이닝 건전도 평가항목으로 그 중에서 균열은 주요한 영향요인이다. 1980년 이후로, NATM은 터널의 굴착방법과 링폐합의 지반공학적 개념의 보급과 함께 넓게 적용되었으며, 라이닝에 발생된 균열의 연구도 진행되었으나 종균열에 제한된 연구가 주로 수행되었다. 본 논문에서는 11개의 공용중인 NATM터널의 정밀안전진단 결과를 활용하여 공간적인 위치 및 형태별로 분석하여 터널별 공통된 7개의 균열을 정의, 원인 및 분석, 사례 등을 나타내었다. 종류별 균열은 CCD스캐너 이미지를 3차원으로 분석하여 향후 NATM터널 정기점검 및 정밀안전진단 시 유익한 사례가 휠 수 있도록 하였다.

• 문화기술의 융합
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• 제6권4호
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• pp.753-760
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• 2020

본 연구에서는 정밀 3차원 수치해석모델을 이용하여 수직하중(받침설계하중)과 수평하중(지진시 발생되는 수평력)을 적용하여 교량받침 교체시 보자리의 구조적 안전성에 대한 검토를 수행하였다. 기존 콘크리트와 교량받침 교체로 인해 새로 타설된 콘크리트의 응력 및 용접된 철근에 발생하는 응력 및 변위 결과를 수치해석적으로 확인하였다. 수치해석결과, 수평력 및 보자리 높이 증가는 신구콘크리트 경계면의 발생응력의 증가에 따른 콘크리트 균열(파괴) 및 내부 철근연결부의 응력증가를 초래하는 것으로 분석되었다. 따라서 보자리 높이 증가는 수평력의 크기와 직접적인 상관관계가 있으며 받침 용량에 적합한 보자리 높이 적용이 필요할 것으로 분석되었다. 본 연구에서는 보자리에 작용하는 수평력의 크기와 보자리 높이와의 상관관계를 변수로한 받침교체공사 가이드라인을 도표로 제시하여 교량받침 용량에 적합한 보자리 높이 설정 및 보강유무를 결정하는 방안을 제시하였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제16권3호
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• pp.219-227
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• 2016

본 연구에서는 염해에 열화작용을 일으키는 염소이온을 고정하기 위한 방안으로 이온교환능력과 흡착능력이 우수하다고 알려진 층상이중수산화물(LDHs)을 활용하였다. 실험에 앞서 두 종류의 LDHs(Mg/Ca)를 공침법을 사용하여 합성하였고, 합성된 고형물을 활용하여 수용액내에서 실험적 연구를 진행하였다. 일반적 합성법인 공침법으로 기존문헌의 입증된 나노 입자의 LDHs를 제조 할 수 있었으며 이는 건축재료로써의 적용에 앞서 간단한 제조방법만으로도 제조가 가능하다는 긍정적인 효과로 볼 수 있다. 또한, 이온교환시간 15분내에서는 Mg체계가 고정속도가 빨랐으나, 그 후의 시간에서는 최대 4시간까지 Ca체계의 고정량이 우수하였다. 임계치 $1.2kg/m^3$의 경우 0.5 g당 Mg/Ca은 각각 0.0035g, 0.0015g의 염소이온을 고정하였다. 또한, 효과가 우수했던 이온교환된 Ca체계를 XRD 분석한 결과 층간에 삽입한 $NO_3$가 용출되고 염소이온이 치환되었음을 알 수 있었다. 시멘트계의 적용시 Mg체계보다 Ca체계가 우수한 고정효과를 기대 할 수 있다고 판단되며, 향후 연구에서는 본 연구에 결과를 바탕으로 시멘트계 재료에서의 염소이온 고정효율을 평가하고자 한다.

• 한국건축시공학회지
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• 제18권3호
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• pp.203-210
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• 2018

철근콘크리트 구조물의 장수명화가 대두됨에 따라 내구성 문제에 대한 중요성이 증대되고 있다. 이에 대해 본 연구에서는 $Mg(OH)_2$를 혼입한 시멘트 페이스트의 탄산화 저항성에 대한 연구를 진행하였다. $Mg(OH)_2$가 $CO_2$의 고정 재료로서 5%, 10%, 15%의 비율로 $Mg(OH)_2$를 보통 시멘트 페이스트에 치환하여 $CO_2$ 농도 20%, 상대습도 60%, 온도 $20^{\circ}C$의 환경에서 양생 시킨 3, 7, 14, 28일 후에 탄산화 깊이 측정, 압축강도 측정, XRD, TG/DTA, MIP과 SEM등을 통해 샘플의 특성에 대해 연구를 진행했다. 그 결과, $Mg(OH)_2$의 혼입률이 증가할수록 탄산화 깊이가 더 작아지며 $Mg(OH)_2$ 혼입한 페이스트는 Magnesium calcite가 형성되어, $0.3{\mu}m$ 이하의 공극 비율이 높아 탄산화 저항성이 더 높아지는 것을 알 수 있었다.