• 콘크리트학회논문집
• /
• 제26권2호
• /
• pp.151-157
• /
• 2014

초고성능 콘크리트(UHPC)의 높은 강도 및 내구성으로 인하여 교량 바닥판에 UHPC를 적용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. UHPC 바닥판은 강도 및 강성이 기존 콘크리트보다 월등히 높아 합성된 강재 거더 상부 플랜지의 구조적 역할을 대신할 수 있을 것이므로, 이 연구에서는 상부 플랜지를 생략한 역T형 거더를 UHPC 바닥판과 합성한 형식을 제안하고자 한다. 역T형 거더를 적용함에 있어 상부플랜지에 전단연결재를 용접하는 방식으로 전단연결재를 설치할 수 없으므로, 새로운 형식의 전단연결재의 개발이 필요하다. 이 연구에서는 3가지 형식의 전단연결재를 제안하고 이들의 정적 극한강도를 실험적으로 평가하였다. 첫 번째 형식은 웨브에 스터드를 횡방향으로 직접 용접한 전단연결재이고, 두 번째는 유럽에서 개발된 퍼즐스트립 형식의 전단연결재이며, 마지막은 횡방향 스터드와 퍼즐스트립을 조합한 전단연결재이다. 실험 결과 횡방향 스터드는 AASHTO LRFD에 제시된 기존 스터드 전단연결재의 강도 설계식 보다 평균 24% 크게 나타났으나, 바닥판에 쪼갬 균열이 현저히 발생하여 이를 방지하기 위한 새로운 대책이 필요한 것으로 나타났다. 퍼즐스트립은 기존 유럽의 연구에서 제안한 극한강도 평가식 보다 40% 큰 강도를 보여, 기존의 평가식이 지나치게 보수적인 것으로 나타났다. 마지막으로 2가지를 조합한 형식의 전단연결재의 극한강도는 각각의 전단연결재의 극한강도를 산술적으로 합한 것보다 작은 극한 강도를 보였고 바닥판에 균열 또한 현저하였으므로, 조합에 따른 상승효과를 기대할 수 없었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘크리트학회 2005년도 추계 학술발표회 제17권2호
• /
• pp.57-60
• /
• 2005

The objective of this paper is to investigate and analyze the behaviour of prestressed I section structural members constructed with ultra high perfomance steel fiber reinforced cementitious concrete (SFR-UHPC). This material is known as reactive powder concrete (RPC) mixed with domestic materials and its compressive strength is over 150MP. The parameters of test specimens were span to depth ratio, prestressing force, prestressing wire placement and web width. Most influential parameter to determine the failure mode between shear and flexural action was proved to be shear span ratio. The characteristics of ultra high-strength concrete is basically brittle, but due to the steel fiber reinforcement behaviour of this structure member became ductile after the peak load. As a result of the test, the stress block of compressive zone should be redefined. The proposed analytical calculation of internal force capacity based by plastic analysis gave a good prediction for the shear and flexural strength of specimens. The numerical verification of the finite element model which constitutive law developed for Mode I fracture of fiber reinforced concrete correctly captured the overall behaviour of the specimens tested.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제26권1호
• /
• pp.87-95
• /
• 2014

이 연구에서는 강섬유 보강 초고성능 콘크리트 보의 비틀림 거동을 파악하기 위한 실험연구를 수행하였다. 정사각형 단면을 갖는 6개의 초고성능 콘크리트 보 부재에 대해 하중재하실험을 수행하여 비틀림 거동 특성을 분석하였다. 부재의 실험변수는 강섬유 혼입량과 폐쇄 스터럽량이다. 강섬유 혼입량은 1.0% 및 2.0%로 변화하였고, 폐쇄 스터럽량은 0, 0.35% 및 0.70%로 변화하였다. 실험 결과는 강섬유양이 증가할수록 극한비틀림강도가 증가하고, 폐쇄스터럽량이 증가할수록 극한비틀림강도가 증가하는 것을 나타낸다. 또한, 비틀림 강도 예측식을 제안하였으며, 예측식은 콘크리트, 스터럽 및 강섬유의 비틀림 강도 기여분을 각각 고려하였다. 실험 결과를 이용하여 초고강도 콘크리트 보의 비틀림 강도 예측식의 적합성을 평가하고자 하였다. 비틀림강도 실험 결과를 예측값과 비교하였으며, 예측값은 실험 결과에 거의 근접하고 있는 것으로 나타났다. 따라서, 제안식을 이용하여 초고성능 콘크리트의 비틀림 강도를 효과적으로 예측할 수 있다고 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제19권3호
• /
• pp.139-148
• /
• 2015

본 논문은 강섬유 대신 철근집합체를 사용하여 초고강도 섬유보강 콘크리트 부재의 최대하중 이후 연성거동을 유도하는 것을 목적으로 한다. 강섬유와 철근집합체의 조합을 가진 직사각형 콘크리트 보에 대한 휨거동 실험을 수행하였다. 강섬유의 혼입률은 0%, 0.7%, 1%, 1.5%, 2%이고, 연성거동을 유도하기 위한 종방향 철근 집합체의 철근비는 0.0036, 0.016, 0.028 그리고 0.036이다. 이러한 실험 요소의 조합으로 15개의 초고강도 콘크리트보가 제작되었다. 강섬유 뿐만 아니라 종방향의 철근 집합체도 초고강도 콘크리트보의 연성거동을 유도하는데 효과를 가지고 있다. 강섬유 혼입률 0.7%와 철근비 0.028인 철근집합체를 사용할 경우 가장 경제적인 조합임을 볼 수 있다. 하중과 처짐관계, 콘크리트 응력의 변화 및 균열양상 등이 좁은 간격을 가진 작은 직경의 종방향 철근 집합체의 유용성을 나타내고 있다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제16권11호
• /
• pp.7910-7916
• /
• 2015

본 연구에서는 팽창재 및 수축저감제 사용량 변화에 따른 초고성능 콘크리트(UHPC)의 양생조건별 역학적 특성 및 자기수축 특성에 대해 검토하였다. 그 결과 양생조건에 따른 UHPC의 역학적 특성으로 $90^{\circ}C$ 증기양생을 한 시험체는 모두 190 MPa 이상의 압축강도를 나타냈고 $20^{\circ}C$ 수중양생을 한 경우에는 재령 91일에서 증기양생을 한 시험체와 동등한 수준으로 발현되었다. 인장강도는 $90^{\circ}C$ 증기양생의 경우 23.4 MPa의 높은 수준으로 나타났으며 $20^{\circ}C$에서는 다소 저하하였다. 자기 수축 특성으로 양생조건에 따른 최종 수축량의 변화는 나타나지 않았다. 팽창재 및 수축저감제 사용에 따른 UHPC의 압축강도는 $90^{\circ}C$ 증기양생을 한 경우 190 MPa 이상 발현하였다. 자기수축 특성은 팽창재와 수축저감제를 복합 사용한 경우 약 45% 정도 수축저감 효과가 있는 것으로 나타났고 양생조건에 따른 차이는 발생하지 않았다.

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

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
• /
• 한국건축시공학회 2020년도 봄 학술논문 발표대회
• /
• pp.142-143
• /
• 2020

A study was conducted on the production of LEFC using the Precast method, not the on-site construction. LEFC, Light Emotion Friendly Concrete, has the advantage of plastic rods being inserted to allow light to transmit, but because of the lack of adhesion to concrete, it leads to a decline in mechanical performance and durability. Therefore, it is necessary to apply precasting techniques to ensure homogeneous and superior quality of LEFC. In this study, wooden molds were used and plastic rods were arranged on porous acrylic plates. Prototyping was carried out with a UHPC mix proportioning to ensure flowability, self-consolidating performance and mechanical performance.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제70권1호
• /
• pp.13-31
• /
• 2019

A nonlinear finite element model (FEM) using ATENA-3D software to simulate the axially compressive behavior of circular steel tube confined concrete (CSTCC) columns infilled with ultra high performance concrete (UHPC) was presented in this paper. Some modifications to the material type "CC3DNonlinCementitious2User" of UHPC without and with the incorporation of steel fibers (UHPFRC) in compression and tension were adopted in FEM. The predictions of utimate strength and axial load versus axial strain curves obtained from FEM were in a good agreement with the test results of eighteen tested columns. Based on the results of FEM, the load distribution on the steel tube and the concrete core was derived for each modeled column. Furthermore, the effect of bonding between the steel tube and the concrete core was clarified by the change of friction coefficient in the material type "CC3DInterface" in FEM. The numerical results revealed that the increase in the friction coefficient leads to a greater contribution from the steel tube, a decrease in the ultimate load and an increase in the magnitude of the loss of load capacity. By comparing the results of FEM with experimental results, the appropriate friction coefficient between the steel tube and the concrete core was defined as 0.3 to 0.6. In addition to the numerical evaluation, eighteen analytical models for confined concrete in the literature were used to predict the peak confined strength to assess their suitability. To cope with CSTCC stub and intermediate columns, the equations for estimating the lateral confining stress and the equations for considering the slenderness in the selected models were proposed. It was found that all selected models except for EC2 (2004) gave a very good prediction. Among them, the model of Bing et al. (2001) was the best predictor.

• Advances in nano research
• /
• 제14권4호
• /
• pp.363-373
• /
• 2023

A novel type of steel fiber with a rounded-end shape is presented to improve the bonding behavior of fibers with Carbon Nanotubes (CNT)-reinforced Ultra-High Performance Concrete (UHPC) matrix. For this purpose, by performing a parametric study and using the nonlinear finite element method, the impact of geometric characteristics of the fiber end on its bonding behavior with UHPC has been studied. The cohesive zone model investigates the interface between the fibers and the cement matrix. The mechanical properties of the cohesive zone model are determined by calibrating the finite element results and the experimental fiber pull-out test. Also, the results are evaluated with the straight steel fibers outcomes. Using the novel presented fibers, the bond strength has significantly improved compared to the straight steel fibers. The new proposed fibers increase bond strength by 1.1 times for the same diameter of fibers. By creating fillet at the contact area between the rounded end and the fiber, bond strength is significantly improved, the maximum fiber capacity is reachable, and the pull-out occurs in the form of fracture and tearing of the fibers, which is the most desirable bonding mode for fibers. This also improves the energy absorbed by the fibers and is 4.4 times more than the corresponding straight fibers.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
• /
• 한국건축시공학회 2023년도 가을학술발표대회논문집
• /
• pp.257-258
• /
• 2023

In this study, it was conducted to improve the physical properties of VAE polymer matrix used as a coating material. A nanocomposite was manufactured using graphene as a reinforcing agent based on a VAE matrix. As a result, improvements in tensile strength, adhesion strength, and porosity were confirmed.