• 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.

• 산업진흥연구
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• 제6권4호
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• pp.1-9
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• 2021

본 연구는 정수슬러지의 활용을 위하여 경량골재를 제조하고, 그 물성을 확인하기 위하여 경량골재의 특성과 그 활용가능성을 확인하는 것이다. 경량골재 원료로써 특성을 알아보기 위하여 화학조성 및 열적 특성에 대하여 검토하였다. 급속소성법을 이용하여 골재를 소성하고 물성을 측정하였다. 정수슬러지는 높은 강열감량을 가지고 있었으며, 높은 내화도를 가지고 있었다. 정수슬러지를 30wt% 첨가하였을 때 1,150~1,200℃의 온도에서 경량화되는 것을 확인할 수 있었고, 1200℃이상의 온도에서 밀도 0.8이하의 초경량골재도 제조할 수 있었다. 일반골재를 대체하여 콘크리트에 적용 시 28일 강도가 200~600kgf/cm²를 갖는 공시체를 얻을 수 있었으며, 여과재 시험 시 일반모래와 동등 이상의 성능을 나타냈다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.94-101
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• 2024

본 연구에서는 광촉매를 비표면적이 큰 구조물에 적용 가능성을 확보하기 위하여 광촉매 용액을 모르타르 표면에 코팅을 통한 미세먼지 저감성능을 분석하였다. 코팅 용액의 광촉매 농도는 1.5 %와 3.0 %로 설정하였으며, 바인더의 종류는 초고성능 콘크리트(UHPC), 보통포틀랜드시멘트(OPC), 고로슬래그(blast furnace slag)를 실험변수로 고려하였다. 전체 모르타르가 공통적으로 광촉매 농도가 증가할수록 NO_x 농도 저감률이 증가하였으며, 이는 광촉매 농도가 증가할수록 미세먼지 저감 성능이 증가하는 것을 나타낸다. 또한, 미세먼지 저감 성능 결과 NO_x 농도 저감률이 UHPC가 가장 크게 나타났으며, 고로슬래그로 치환할수록 미세먼지 저감 성능이 크게 나타났다. 이는 바인더의 입자의 차이로 인해 내부조직의 치밀함에 따라 표면에 남아있는 TiO₂ 성분량 차이로 인해 미세먼지 저감 성능에 영향을 미쳤다고 판단된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제50권6호
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• pp.659-674
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• 2024

Casting Ultra High-Performance Concrete (UHPC) on an orthotropic steel deck and forming a composite action by connectors could improve the steel deck fatigue performance. This study presents the mechanical performance of a proposed post-combination connection between UHPC and steel, which had a low constraint effect on UHPC shrinkage. A total of 10 push-out tests were conducted for static and fatigue performance investigations. And the test results were compared with evaluation methods in codes to verify the latter's applicability. Meanwhile, nonlinear simulation and parametric works with material damage plasticity models were also conducted for the static and fatigue failure mechanism understanding. The static and fatigue test results both showed that fractures at stud roots and surrounding local UHPC crushes were the main failure appearances. Compared with normally arranged studs, group arrangement could result in reductions of static stud shear stiffness, strength, and fatigue lives, which were about 18%, 12%, and 27%, respectively. Compared with the test results, stud shear capacity and fatigue lives evaluations based on the codes of AASHTO, Eurocode 4, JSCE and JTG D64 could be applicable in general while the safety redundancies tended to be smaller or even insufficient for group studs. The analysis results showed that arranging studs in groups caused obviously uneven strain distributions. The severer stress concentration and larger strain ranges caused the static and fatigue performance degradations of group studs. The research outcome provides a very important basis for establishing a design method of connections in the novel post-combination steel-UHPC composite deck.

• 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.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.137-144
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• 2020

본 논문에서는 시공단계에서 서포트가 필요 없는 UHPC 충전형 상현재를 활용한 트러스 데크플레이트 시스템을 제안하고자 한다. 제안된 시스템은 기존의 시스템과 동일한 절대 층고를 유지하면서 증대된 강성과 강도를 보유하며 효과적으로 처짐을 제어한다. 제안된 시스템 및 기존의 시스템의 구조 성능을 평가하기 위해 4.6m의 순 스팬을 갖는 5개의 실험체를 제작하였고 점진적으로 하중을 증가시키며 4점 휨 실험을 수행하였다. 실험을 토대로 실험체별 하중-처짐 그래프를 도출하였고 변수에 따른 비교 및 분석을 진행하였다. 그리고 실험을 기준으로 수행한 비선형 3차원 유한요소해석결과와의 비교를 진행하였다. 비교 및 분석 결과, 기존의 트러스 데크플레이트를 제외한 모든 실험체들이 시공단계 하중에서 건축구조설계기준 및 강구조설계기준에서 제한하는 처짐 기준을 만족하였으며, 실험과 유한요소해석의 결과가 서로 유사한 것을 확인하였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제17권2호
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• pp.175-181
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• 2017

본 연구는 초고강도 섬유보강 콘크리트의 인장강도 특성을 파악하기 위한 일환의 연구로서 직접인장시험에 의한 노치가 도입된 시험체의 인장성능을 파악하기 위하여 시험변수는 목표 설계기준강도 120, 150 및 180MPa를 대상으로 하였으며, 양생조건을 일반 수중양생과 $90^{\circ}C$ 고온증기 양생조건으로 하여 그 특성을 검토하였다. 전반적으로 노치타입의 직접인장강도 시험체는 기존 직접인장 시험체에 비해 중앙균열 유도가 효과적인 것으로 나타났으며 데이터를 직접 인장강도-변형률 그래프로 나타낸 결과 먼저 재령 측면에서는 28일에서 56일로 진행할 때의 강도 상승이 가장 높은 것으로 측정 되었으며, 양생조건 측면에서는 고온증기 양생의 경우 수중양생의 비해 초기 강도가 높으나 장기 재령에 가까워질수록 두 가지 양생조건의 직접인장강도 차이가 미비해지는 것을 알 수 있었다. 최대인장강도는 수중양생의 경우 모든 목표설계강도가 재령이 증가할수록 일정하게 증가하는 것으로 나타났으며, 증기양생의 경우 재령 7일에서 초기강도 발현 효과로 인해 상당히 증가하는 경향을 나타내었다. 초기균열 강도는 수중양생의 경우 재령경과에 따라 증가하며, 증기양생의 경우 7일에서 수중양생에 비해 높은 것으로 나타난 반면에 28일 강도는 저하하는 경향을 나타내었다. 이부분에 대해서는 강섬유의 배열상태 등의 검토가 필요할 것으로 사료된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.205-214
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• 2012

균열폭은 콘크리트 구조물의 사용성을 평가하는 측면에서는 매우 중요하다. 균열폭을 일정값 이하로 유지할 수 있다면 낮은 투수성을 유지할 수 있으므로 콘크리트의 피복만으로도 염소이온에 의한 부식을 방지할 수 있다. 따라서 내구적인 구조물을 설계하기 위해서는 인장 균열에 대한 충분한 정보가 필요하다. 그러나 균열폭을 정확하게 계측하는 데는 몇 가지 어려움이 있다. 먼저, 균열의 생성 위치를 미리 알기 어렵다. 또한 변형률 게이지 등 탄성영역에서 사용되는 게이지는 사용할 수 없다. 이러한 문제를 극복하기 위해서 화상상관기법 및 고해상도 CCD를 이용한 균열 및 변위계측 시스템을 개발하였다. 이를 통해서 임의의 위치에 생성되는 인장균열폭을 측정하는 방법을 제시하였다. 변위계측 정밀도 검증을 실시한 결과 평균오차는 0.069 픽셀, 표준편차는 0.050 픽셀이었다. UHPC를 이용하여 직접인장 실험을 수행하였다. 노치 구역과 비노치 구역에서 각각 균열을 측정하는 방법을 제시하고, 하중단계에 따라서 클립인 게이지의 결과와 비교하여 설명하였다. 시편의 전면에서 변위벡터를 구성하고, 등변위도 및 변형률도를 작성하였다. 다양한 실험에 적용할 수 있는 범용의 기법이기 때문에 임의의 균열폭 혹은 전면변위 측정 분야에서 많이 활용될 수 있을 것이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.525-533
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• 2012

이 연구에서는 UHPCC에서 섬유혼입률에 따른 초기균열강도 및 휨인장강도의 변화를 0~5 vol.% 범위에서 조사하였으며, 노치의 여부에 따른 영향을 파악하기 위해 노치가 없는 보에 대한 4점 재하실험 및 노치 낸 보에 대한 3점 재하실험을 같이 실시하였다. 실험 결과로부터 섬유혼입률이 증가함에 따라 휨인장강도는 선형적으로 강도가 향상됨을 확인할 수 있었고, 초기균열강도의 경우에는 1 vol.% 이상에서는 강도향상을 나타내었으나 그 이하의 섬유혼입에서는 강도향상 효과가 거의 없는 것으로 나타났다. 노치 유무에 따른 휨 실험으로부터 구한 UHPCC의 초기균열발생강도 및 휨 인장강도를 비교했을 때, 섬유혼입률에 따라 노치의 영향이 변하는 것으로 나타났다. 섬유혼입률이 증가함에 따라 노치에서의 응력집중의 영향이 감소하여 강도 차이가 점차 줄어들었으며, 높은 섬유혼입률에서는 노치에 의한 응력집중효과는 없어지고 균열면의 상태 및 크기효과의 영향이 지배적으로 작용하여 노치낸 보의 강도가 좀 더 크게 나타났다.

• 한국건축시공학회지
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• 제17권3호
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• pp.245-252
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• 2017

최근 소비패턴의 변화에 따라 대형마트, 아울렛 및 물류창고 등과 같은 구조물들이 증가하고 있다. 이와 같은 구조물들은 초평탄 바닥부재를 포함하고 있기 때문에 소성 및 건조수축에 의한 슬래브 부재의 균열 억제 관리를 철저하게 실시한다. 슬래브 부재의 균열을 억제하기 위한 방안으로 화학적 균열저감 방법을 사용하고 있으며, 특히 수축저감제에 대한 사용검토가 증가하고 있다. 그러나 이에 대한 국내 연구결과는 부족한 상황이다. 본 연구에서는 수축저감제를 사용한 콘크리트의 수축특성과 배합요인 변동에 따른 건조수축 특성을 검토하였다. 국내 수축저감제는 해외 고급형 수축저감제와 성능이 유사한 것으로 나타났으며, 수축저감제 사용량이 증가할수록 건조수축 억제 효과는 높아지는 것으로 나타났다. 수축저감제 1.5%를 사용한 시험체는 재령 100일에서 수축저감제를 사용하지 않은 시험체에 비해 건조수축량이 약 절반으로 나타났다. 또한, 혼화재료 사용에 대해 특별한 성능변화는 없는 것으로 확인되었다.