• 콘크리트학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.737-744
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• 2009

이 연구에서는 강섬유로 보강된 초고성능 콘크리트(UHPC)의 정적재하 실험을 통하여 UHPC를 적용한 구조 부재의 휨거동 특성을 파악하고자 하였다. 부피비 2%의 강섬유를 혼입하여 철근비가 0.02 이하인 부재의 실험을 통해 주요 휨거동 특성을 파악하였다. 이 연구 결과는 추후 UHPC의 처짐산정 및 휨강도 산정 모델링에 주요한 기초 실험 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다. 강섬유 보강 UHPC는 균열제어에 효과적이며, 연성지수는 6.29${\sim}$10.44 범위에서 산정되고 있어 우수한 연성거동 특성을 나타낸다. 또한 단부타설 방법으로 제작한 UHPC 보의 휨강도는 중앙타설 방법으로 제작한 UHPC의 휨강도보다 크게 나타나고 있으며, 이는 타설 방법에 의한 강섬유 배열 특성이 휨강도에 영향을 미치고 있음을 나타낸다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제63권3호
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• pp.371-384
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• 2017

Ultra high performance concrete (UHPC) has recently been applied as an alternative to conventional concrete in construction due to its extremely high compressive and tensile strength, and enhanced durability. However, up to date, there has been insufficient information regarding the confinement behavior of UHPC columns. Therefore, this study aims to perform an assessment of axial stress-strain model for UHPC confined by circular steel tube stub columns. The equations for calculating the confined peak stress and its corresponding strain of confined concrete in existing models suggested by Johansson (2002), Sakino et al. (2004), Han et al. (2005), Hatzigeorgiou (2008) were modified based on the regression analysis of test results in Schneider (2006) in order to increase the prediction accuracy for the case of confined UHPC. Furthermore, a new axial stress-strain model for confined UHPC was developed. To examine the suitability of the modified models and the proposed model for confined UHPC, axial stress-strain curves derived from the proposed models were compared with those obtained from previous test results. After validating the proposed model, an extensive parametric study was undertaken to investigate the effects of diameter-to-thickness ratio, steel yield strength and concrete compressive strength on the complete axial stress-strain curves, the strength and strain enhancement of UHPC confined by circular steel tube stub columns.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제10권3호
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• pp.271-295
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• 2016

In this study, an extensive literature review has been conducted on the material characterization of UHPC and its potential for large-scale field applicability. The successful production of ultra-high performance concrete (UHPC) depends on its material ingredients and mixture proportioning, which leads to denser and relatively more homogenous particle packing. A database was compiled from various research and field studies around the world on the mechanical and durability performance of UHPC. It is shown that UHPC provides a viable and long-term solution for improved sustainable construction owing to its ultrahigh strength properties, improved fatigue behavior and very low porosity, leading to excellent resistance against aggressive environments. The literature review revealed that the curing regimes and fiber dosage are the main factors that control the mechanical and durability properties of UHPC. Currently, the applications of UHPC in construction are very limited due to its higher initial cost, lack of contractor experience and the absence of widely accepted design provisions. However, sustained research progress in producing UHPC using locally available materials under normal curing conditions should reduce its material cost. Current challenges regarding the implementation of UHPC in full-scale structures are highlighted. This study strives to assist engineers, consultants, contractors and other construction industry stakeholders to better understand the unique characteristics and capabilities of UHPC, which should demystify this resilient and sustainable construction material.

• Composites Research
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• 제26권2호
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• pp.135-140
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• 2013

이 연구에서는 이음부가 초고성능콘크리트 교량 바닥판의 정적 거동에 미치는 영향을 실험적으로 규명하고, 이음부 철근의 최소겹침이음길이를 제안하였다. 총 6개의 실험부재를 제작하였으며 4점 휨 실험에 의하여 성능을 평가하였다. 이음부는 UHPC의 높은 부착특성으로 인하여 단순하면서도 매우 효율적인 구조가 될 것으로 기대되는 철근겹침이음을 대상으로 하였다. 실험결과로부터 이음부의 설치에 의한 UHPC의 인장기여도 감소에 따라 약 30% 수준의 휨강도 감소가 발생되는 것으로 측정되었고, 150 mm 이상의 철근겹침이음길이를 확보하면 연속된 철근을 사용한 경우와 거의 유사한 강도와 연성을 확보할 수 있는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.295-301
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• 2011

최근 고성능 감수제, 실리카 퓸과 강섬유 등을 사용하여 제조한 초고성능 콘크리트(UHPC)의 사용이 전 세계적으로 증가하고 있다. UHPC는 강도가 높을 뿐만 아니라 조직이 치밀하여 내구성 측면에서도 우수한 성능을 갖고 있지만 W/B가 낮고 단위 시멘트량이 많기 때문에 초기 수화열과 자기수축이 많이 발생하여 재령 초기에 균열 발생 위험성이 높아지게 된다. UHPC의 초기 수축균열은 수축 저감제 및 팽창재의 자기수축 보상 효과에 의하여 제어할 수 있다. 이 연구에서는 수축 저감제 및 팽창재를 혼입한 UHPC의 초음파 속도를 측정하여 재령 초기 강성 변화를 추정하였고, 수축 실험을 통하여 수축 저감제 및 팽창재가 UHPC의 자기수축에 미치는 영향을 조사하였다. 또한 UHPC의 자기 수축 실험 결과로부터 자기수축 예측 모델의 재료 상수를 결정하였다. 결론적으로 수축 저감제 및 팽창재를 혼입함에 따라 UHPC 강성이 신속하게 발현되며, 자기수축 저감에 효과가 있음을 알 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.753-760
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• 2010

초고성능 콘크리트(ultra high performance concrete, UHPC)는 종래의 보통 콘크리트와 다른 새로운 재료로써 높은 강도와 향상된 인성을 그 특징으로 한다. 이러한 새로운 재료의 활용을 위하여 이 연구에서 초고성능 콘크리트의 부착 성능을 평가하고자 하였다. 수정된 RILEM 방법을 사용하여 초고성능 콘크리트와 이형 철근의 인발실험(pull-out test)을 수행하였으며 보통 콘크리트와 비교하여 5~10배에 달하는 부착강도를 확인하여 기존의 설계 기준에 비하여 현저하게 감소한 정착길이와 피복 두께를 제안하였다. 700 MPa급 고장력 철근의 실험 결과의 비교로부터 초고성능 콘크리트에서 고강도 철근 활용의 유효성을 확인하였다. 강연선의 응력전달길이 측정실험을 통하여 현재 전달길이 기준이 UHPC의 경우 매우 보수적이라는 것을 확인하였다. 또한 유한요소해석을 통하여 실험 결과를 검증하였다.

• 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.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제74권5호
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• pp.657-670
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• 2020

Due to the high compressive and tensile strength of ultra-high performance concrete (UHPC), UHPC used in steel concrete composite structures provided thinner concrete layer compared to ordinary concrete. This leaded to the headed stud shear connectors embedded in UHPC had a low aspect ratio. In order to systematic investigate the effect of headed stud with low aspect ratio on the structural behaviors of steel UHPC composite structure s this paper firstly carried out a test program consisted of twelve push out specimens. The effects of stud height, aspect ratio and reinforcement bars in UHPC on the structural behaviors of headed studs were investigated. The push out test results shows that the increasing of stud height did not obviously influence the structural behaviors of headed studs and the aspect ratio of 2.16 was proved enough to take full advantage of the headed stud strength. Based on the test results, the equation considering the contribution of weld collar was modified to predict the shear strength of headed stud embedded in UHPC. The modified equation could accurately predict the shear strength of headed stud by comparing with the experimental results. On the basis of push out test results, bending tests consisted of three steel UHPC composite slabs were conducted to investigate the effect of shear connection degree on the structural behaviors of composite slabs. The bending test results revealed that the shear connection degree had a significantly influence on the failure modes and ultimate resistance of composite slabs and composite slab with connection degree of 96% in s hear span exhibited a ductile failure accompanied by the tensile yield of steel plate and crushing of UHPC. Finally, analytical model based on the failure mode of composite slabs was proposed to predict the ultimate resistance of steel UHPC composite slabs with different shear connection degrees at the interface.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.765-768
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• 2008

UHPC에서의 실리카 퓸은 강도와 유동성 증진에 있어 매우 중요한 요소라 할 수 있으며 그 사용량은 시멘트에 대해 25%이상(중량비)을 보편적으로 사용하고 있으나 실리카 퓸의 사용량에 따른 UHPC에 미치는 영향을 파악하는 노력들이 필요하다. 이에 본 연구에서는 실리카 흄의 사용량에 따른 유동성, 압축강도, 탄성계수, 휨강도의 역학적 특성과 SEM 및 MIP(Mercury Intrusion Porosimetry)를 통한 내부조직을 검토하였다. 검토결과, 적절한 실리카 퓸의 사용은 유동성과 강도를 증진시키는데 이는 포졸란 반응에 의한 수화물질의 증대와 필러역할에 의한 콘크리트 내부의 밀도가 효과적으로 증진되어 강도가 증가한 것을 MIP 실험을 통해 알 수 있었다. 또한 시멘트에 대해 중량비로 $10{\sim}25%$ 범위 내에서는 비슷한 역학적 특성을 나타내는 것으로 판단된다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제75권6호
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• pp.643-657
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• 2020

This study presents experimental and numerical investigations on circular steel tube confined ultra high performance concrete (UHPC) columns under axial compression. The plain UHPC without fibers was designed to achieve a compressive strength ranged between 150 MPa and 200 MPa. Test results revealed that loading on only the UHPC core can generate a significant confinement effect for the UHPC core, thus leading to an increase in both strength and ductility of columns, and restricting the inherent brittleness of unconfined UHPC. All tested columns failed by shear plane failure of the UHPC core, this causes a softening stage in the axial load versus axial strain curves. In addition, an increase in the steel tube thickness or the confinement index was found to increase the strength and ductility enhancement and to reduce the magnitude of the loss of load capacity. Besides, steel tube with higher yield strength can improve the post-peak behavior. Based on the test results, the load contribution of the steel tube and the concrete core to the total load was examined. It was found that no significant confinement effect can be developed before the peak load, while the ductility of post-peak stage is mainly affected by the degree of the confinement effect. A finite element model (FEM) was also constructed in ABAQUS software to validate the test results. The effect of bond strength between the steel tube and the UHPC core was also investigated through the change of friction coefficient in FEM. Furthermore, the mechanism of circular steel tube confined UHPC columns was examined using the established FEM. Based on the results of FEM, the confining pressures along the height of each modeled column were shown. Furthermore, the interaction between the steel tube and the UHPC core was displayed through the slip length and shear stresses between two surfaces of two materials.