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복합신소재구조학회논문집 update

Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures

  • : 한국복합신소재구조학회
  • : 공학분야  >  기타(공학)
  • : KCI등재
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  • : 연속간행물
  • : 격월
  • : 2093-5145
  • : 2288-0232
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수록정보
수록범위 : 3권2호(2012)~11권2호(2020) |수록논문 수 : 300
복합신소재구조학회논문집
11권2호(2020년 04월) 수록논문
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KCI등재

1RC보에 부착된 CFRP 플레이트의 동결융해에 의한 부착거동 연구

저자 : 권규빈 ( Kwon Gyubin ) , 이동주 ( Lee Dongjoo ) , 김경민 ( Kim Kyeongmin ) , 권민호 ( Kwon Minho ) , 김진섭 ( Kim Jinsup )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 11권 2호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 1-6 (6 pages)

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본 연구에서는 CFRP 복합재료 플레이트로 외부 보강된 철근콘크리트 보 구조물의 장기 거동 특성과 CFRP 복합재료 플레이트의 부착거동을 실험을 통하여 검토하였다. 장기 사용성을 고려하기 위하여 동결융해 시험법을 사용하였으며 4절점 휨 실험을 통하여 평가하였다. CFRP 복합재료 플레이트로 보강 후 동결융해를 진행한 시험체(FFCB)와 동결융해 후 CFRP 복합재료 플레이트로 보강한 시험체(LFCB)의 4절점 휨 실험 결과를 비교 분석하였다. LFCB 시험체가 FFCB 시험체 보다 조기에 CFRP 복합재료 플레이트의 박리가 발생하였으며, 파괴형태가 다르게 발생하였다. FFCB의 경우 콘크리트 커버가 탈락되었으며, LFCB의 경우 콘크리트의 표면의 탈락이 발생하였다. 동결융해의 영향을 받은 콘크리트 재료의 성질이 약화된 결과로 판단된다. 동결융해 실험을 통하여 콘크리트 공시체의 압축강도가 약 19% 감소하였으며. 이에 따라 콘크리트 커버부의 인장강도도 감소한 것으로 판단된다. 콘크리트 구조물에 대한 보강의 경우사용기간 및 환경변수 등을 고려하여, 콘크리트 보강표면에 대한 정확한 상태평가가 필요할 것으로 판단된다.


This study investigated the long-term behavior of reinforced concrete beam structures reinforced with CFRP (Carbon Fiber Reinfored Polymer) composite plates and the adhesion behavior of CFRP composite plates. To consider long-term usability, the freeze-thawing test was used and evaluated using a 4-point bending test. The results of the 4-point bending tests were compared between the test specimens (FFCB) subjected to freezing and thawing after reinforcement with CFRP composite plates and the test specimens (LFCB) reinforced with CFRP composite plates after freezing and thawing. The CFRP composite plates on the LFCB test specimens delaminated earlier than that of the FFCB test specimens and the fracture patterns were different. In the case of FFCB, the concrete cover was dropped, and in the case of LFCB, the surface of the concrete was dropped. It seems that the properties of the concrete materials that are affected by freeze-thawing are weakened. The compressive strength of the concrete specimens was reduced by 19% through the freeze-thawing test, and accordingly, the tensile strength of the concrete cover part was also reduced. In the actual construction site, the concrete performance should fall short of the initial design performance because of long-term use and environmental effects in the concrete structure to be reinforced. Therefore, The concrete cover or reinforcement surface should be evaluated accurately.

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2초탄성 형상기억합금을 활용한 자동복원 가새 프레임 구조물의 내진성능 평가: 비선형 정적해석

저자 : 반우현 ( Ban Woo-hyun ) , 허종완 ( Hu Jong-wan )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 11권 2호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 7-14 (8 pages)

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우리나라는 지진에 대해 비교적 안전한 지역으로 인식되고 있었으나, 최근 경주지진과 포항지진이 발생하면서 시설물에 상당한 피해가 발생되면서 지진피해 저감장치를 적용한 내진설계 및 보강에 대한 연구와 개발이 수행되고 있다. 이미 건축된 구조물의 유지·보수에 대한 관심이 높아짐에 따라, 구조물의 감쇠, 강성 등을 국부적으로 변화시켜 지진 하중에 의한 에너지를 흡수하고 소산시키는 내진설계 방식인 제진기술이 활용되고 있다. 그러나 강한 지진이 발생할 때 제진 장치의 손상으로 인하여 사용성이 매우 떨어지게 되는 문제점이 발생되고 있다. 최근에는 이러한 문제를 해결하기 위해, 구조물의 가새 부재에 별도의 열처리를 하지 않고 응력 제거만으로 원형복원이 가능한 초탄성 형상기억합금을 적용하는 연구가 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 비좌굴 가새 부재에 초탄성 형상기억합금을 사용하여 자동복원이 가능한 프레임 구조물을 구성하여 비선형 정적해석을 수행하여 구조물의 내진성능을 평가하고, 초탄성 형상기억합금의 재료적 특성의 우수성을 검증하고자 한다.


Korea had been recognized as a relatively safe country from earthquakes. However, this perception has changed as recent earthquakes in Gyeongju and Pohang caused significant damage to facilities. Therefore, research and development on seismic design and reinforcement using seismic damage reduction devices are being conducted. As the interest in the maintenance and repair of built structures increase, vibration-damping technology is being used. Vibration-damping technology is a seismic design method that absorbs and dissipates energy because of seismic loads by locally changing the damping and rigidity of structures. However, when a strong earthquake occurs, the usability is poor due to damage to the vibration-damping devices. Recently, to solve this problem, research has been conducted by applying the super-elastic shape memory alloys (SSMA) capable of re-centering by removing stress without additional heat treatment on the bracing of the structures. Therefore, this study performs nonlinear static analysis to evaluate the seismic performance of the buckling-restrained braced frame by applying SSMA to bracing.

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3CFRP 쉬트의 부분적 박락이 RC 보의 내하력에 미치는 영향

저자 : 심원보 ( Shim Won-bo ) , 홍기남 ( Hong Ki-nam ) , 연영모 ( Yeon Yeong-mo ) , 정규산 ( Jung Kyu-san )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 11권 2호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 15-23 (9 pages)

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본 논문은 CFRP 쉬트로 휨 보강된 철근콘크리트 보에서 보강재의 탈락이 구조물에 미치는 영향을 파악하기 위한 실험적 그리고 해석적 연구결과를 보고한다. 실험적 연구로 CFRP 시트의 비부착 수준 및 위치를 실험변수로 고려한 실험체들에 대한 휨파괴 실험이 수행되었다. 중앙부에 비부착구간을 갖는 실험체의 경우 비부착구간의 증가에도 불구하고 최대하중 및 강성의 변화는 크게 감소하지 않았다. 단부에 비부착 구간을 갖는 실험체의 경우 비부착 구간이 증가할수록 최대하중 및 강성이 크게 감소하였다. 이것은 보강재의 작은 보강길이로 인한 정착력의 부족으로 인해 철근의 항복 이후 보강재가 조기 박리되었기 때문으로 판단된다. 본 연구의 결과와 기존 제안된 부착강도 모델을 이용한 예측 결과의 비교를 통해 기존 부착강도 모델들은 단부 비부착 실험체들보다 중앙 비부착 실험체들의 내하력을 더 정확하게 예측하는 것으로 나타났다.


This paper reports the experimental and analytical results to investigate the effect of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) sheet delamination on the load capacity of reinforced concrete beams strengthened with CFRP sheets in flexure. As an experimental study, flexural failure tests were performed on specimens by considering the unbonded level and position of the CFRP sheet as experimental variables. For specimens with an unbonded section in the center, the maximum load and the stiffness did not decrease despite the increase in the unbonded section. However, for specimens with the unbonded section at the end, the maximum load and stiffness decreased significantly as the unbonded section increased. This could be because of the premature peeling of the CFRP sheet after the yielding of the rebar because of the lack of anchorage due to the small bond length of the CFRP sheet. The comparison between the results of this study and the prediction results using the existing proposed bond strength model showed that the existing bond strength models predicted the load capacity of the center unbonded specimens more accurately than the end unbonded specimens.

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4바잘트 섬유 시트로 휨 보강된 철근콘크리트보의 부착거동 실험

저자 : 정윤지 ( Jeong Yun-ji ) , 김선희 ( Kim Sun-hee ) , 최원창 ( Choi Wonchang ) , 최기봉 ( Choi Ki-bong )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 11권 2호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 24-30 (7 pages)

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FRP 시트(Sheet)를 활용한 보강 공법은 제작 과정에서의 간편함과 시공의 용이성으로 현장에서 다수 적용되고 있으며, 기존 연구자들은 FRP 시트로 보강한 철근콘크리트의 휨강도를 예측하기 위한 연구를 진행하였다. 그러나 이는 주로 탄소섬유와 유리 섬유에 한정되어 있었다. 이 연구에서는 바잘트 섬유시트의 역학적 성질을 파악하기 위하여 물성 시험을 수행하였으며, 바잘트 섬유시트로 보강한 철근콘크리트 보의 휨실험을 수행하였다. 휨실험 결과 보강량이 증가할수록 실험체의 내력이 증가하였다. 또한 휨파괴 및 시트 파단, 시트 부착 탈락, 시트 박리가 발생하였다.


FRP (Fiber Reinforced Polymeric plastic) sheets are used in structures because of their ease of manufacture and application. Previous studies were conducted to predict the flexural strength of reinforced concrete strengthened with FRP sheets. However, these investigations were limited to carbon fiber and glass fiber. This study conducted mechanical property evaluations to investigate the mechanical properties of basalt fiber sheets, and conducted flexural tests on reinforced concrete beams strengthened with basalt fiber sheets. From the results of the flexural test, the strength of the specimens increased with the degree of reinforcement. Furthermore, flexural fracture, sheet rupture, sheet debonding, and delamination occur. In some specimens, delamination occurs, and the maximum load of these specimens is lower than the specimens in which sheet rupture and debonding occur.

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5RC연결구조를 적용한 무조인트화 교량의 거동 연구

저자 : 이영천 ( Lee Youngcheon ) , 장일영 ( Zang Ilyoung )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 11권 2호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 31-38 (8 pages)

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본 연구에서는 공용중 교량의 신축이음장치를 RC연결구조로 대체한 무조인트화 교량의 거동 평가를 위하여 매개변수해석 수행하였다. 먼저, 무조인트화 교량에 대한 4가지 형식의 수치해석 모델을 평가하였다. 교량연장과 사각에 대한 연구결과, 3차원 입체요소 모델을 적용하는 것이 적합한 것으로 나타났다. 다음으로, RC연결구조 무조인트화 교량의 매개변수 해석을 수행하였다. 직접기초 교대의 해석결과, 지반과 구조물 강성이 증가할수록 교대 기초에서 휨모멘트가 크게 발생하는 것으로 나타났다. 말뚝기초 교대 무조인트 교량의 경우, 매개변수 변화로 교축방향 강성이 증가하는 경우 RC연결구조 축력이 증가하는 것으로 나타났다.


This study conducted a parametric analysis to evaluate the behavior of jointless bridges by replacing the expansion joints of existing bridges with reinforced concrete (RC) connection. First, four types of numerical analysis models were evaluated. Because of the analysis considering the bridge length and skew, it is reasonable to apply the three-dimensional solid element model. Next, parametric analysis of the jointless bridges of the RC connection was performed. In the case of abutment with a direct foundation, the application was restricted because the bending moment of the footing occurred excessively. In the case of abutment with a pile foundation, the axial force of the RC connection decreased as the longitudinal stiffness decreased.

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6동결융해에 따른 철근콘크리트 보 구조물의 거동 특성 평가

저자 : 김상우 ( Kim Sang-woo ) , 이동주 ( Lee Dong-joo ) , 김경민 ( Kim Kyeong-min ) , 김진섭 ( Kim Jin-sup )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 11권 2호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 39-45 (7 pages)

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한본 연구에서는, 철근콘크리트 보 구조물의 동결융해에 따른 장기거동특성 및 최종 파괴형태를 비교 분석하고자 하였다. 철근콘크리트 보 시험체와 재료 시험체를 제작하여, 동결융해 챔버를 이용하여 동결과 융해를 반복적으로 수행하였다. 동결융해를 위하여 기존의 시험법을 참고하여 철근콘크리트 구조물에 대한 시험을 수행 하였다. 동결융해에 따른 콘크리트의 재료특성 변화와 철근콘크리트 보 구조물의 거동특성 변화를 통하여 동결융해에 대한 영향을 평가하였다. 제안된 동결융해 시험법을 통하여 콘크리트 공시체의 압축강도가 약 19%감소하였다. 철근콘크리트 보 시험체의 경우, 콘크리트의 표면 강도가 동결융해에 의하여 감소되어 사인장 균열이 발생하여, 재료적 강도 감소에 의한 구조물의 성능이 감소함을 확인하였다. 또한, 사인장 균열이 발생한 동결융해 시험체의 에너지 소산능력이 동결융해를 거치지 않은 시험체와 비교하여 적게 발생하였다.


This study compared and analyzed the long-term behavior characteristics and final failure patterns of freeze-thawing of reinforced concrete beam structures through an experimental study. Reinforced concrete beam specimens and material specimens were prepared, and freezing and thawing were repeatedly performed using a freeze-thawing chamber. For freezing and thawing, the reinforced concrete structures were evaluated by referring to existing test methods. The effects of freeze-thawing were evaluated by examining the change of the material properties of concrete and the behavior of reinforced concrete beam structures. Through the proposed freeze-thawing test method, the compressive strength of the concrete specimens was reduced by about 19%. In the case of the reinforced concrete beam specimens, the surface strength of the concrete was reduced by freeze-thawing, causing sinusoidal cracking to decrease the performance of the structure because of the reduction of the material strength. Furthermore, the energy dissipation capacity of the freeze-thawing specimens with sinusoidal cracking occurred less than those of the freeze-thawing specimens.

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7EZ-LOK 조인트가 적용된 주철 매립 상수도관의 지진 안전성 평가

저자 : 전법규 ( Jeon Bubgyu ) , 김재봉 ( Kim Jaebong ) , 윤다운 ( Yun Dawoon ) , 안성우 ( Ahn Seongwoo )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 11권 2호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 46-52 (7 pages)

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경주지진과 포항지진으로 수도관 파열과 상수도관 누수가 보고되었다. 따라서 상수도 시설의 지진안전성 확보는 지속적이고 안정적인 물공급을 위하여 중요한 이슈이다. 상수도관은 주로 도로 하부나 일반 성토지반에 매설되어있기 때문에 지진파에 의한 변형뿐만 아니라, 지반의 영구변형, 사면의 불안정성 및 지반 액상화 등에 의한 배관의 굽힘 변형이 발생하게 된다. 이러한 배관의 굽힘 변형이 과도하게 발생 되면 배관 이음부 변위허용량을 초과하여 손상 및 누수로 이어지게 된다. 따라서, 상수도관 이음부의 허용 변형각이 산출되어야 지진으로 인한 지반의 변형에 대하여 상수도관의 지진안전성을 정확하게 평가할 수 있다. 상수도 시스템은 현장 상황과 설치 여건에 따라 다양한 종류의 상수도관을 이용하고 있다. 그중 주철 상수도관은 오랜 기간 사용되고 개선되어 일반적으로 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 한국주철관공업(주)에서 제작한 EZ-LOK 조인트가 적용된 주철 상수도관에 대하여 4점 굽힘시험을 수행하였으며, 매설된 주철 상수도관의 내진 및 내침하 설계기준인을 참조하여 지진안전성을 평가하였다.


Several ruptures and leaks of water pipes were reported in the Kyongju and Pohang earthquakes. Therefore, securing the seismic safety of water pipe facilities is critical for continuous and stable water supply. Water pipes are usually buried under the road or a fill-up ground. Therefore, the deformation by seismic waves, permanent deformation of the ground, and soil liquefaction cause the bending deformation of the water pipes. Excessive bending deformation can cause damage and leaks to the pipe joints. Therefore, the allowable deformation angle of the water pipe joints should be calculated to accurately assess the seismic safety of the water pipes for the deformation of the ground caused by the earthquake. The water pipe systems used various types of water pipes depending on the site and installation conditions. Cast iron water pipes have been in use for long, and improved products are commonly used. This study evaluated cast iron water pipes with EZ-LOK joints manufactured by Korea Iron and Steel Co., Ltd. using a four-point bending test method, and evaluated the seismic safety of buried cast iron water pipes referring to evaluation results and seismic design criteria.

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8초탄성 형상기억합금 및 폴리우레탄을 활용한 자동복원감쇠장치의 반복하중에 대한 성능평가

저자 : 조한민 ( Cho Han-min ) , 허종완 ( Hu Jong-wan )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 11권 2호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 53-61 (9 pages)

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최근 우리나라는 대규모 지진이 빈번히 발생하고 있으며, 유감지진의 발생 규모 및 빈도가 급격히 증가하고 있어 지진피해 저감 기술에 대한 관심이 증대되고 있다. 기존 지진피해 저감 기술은 구조물의 단면적을 크게하여 강성을 증가시키는 방법으로 과도한 설계 및 시공이 발생하여 상당한 비용이 소요되고 경제적인 측면에서 비효율적이다. 구조물에 대해 지진하중으로부터 효율적으로 대응하기 위한 내진설계 방법에는 제진기술이 있다. 제진기술에 활용되는 제진장치는 지진 발생 후 재료의 항복으로 인해 장치의 손상 및 파괴가 발생하여 교체가 불가피하고 시간 및 비용이 소요된다. 따라서 이 연구에서는 기존 제진기술의 단점을 보완하기 위하여 에너지 소산 능력 및 복원력이 우수한 초탄성 형상기억합금 및 폴리우레탄 적용 자동복원 감쇠장치의 구조실험을 수행 및 분석하여 지진 발생 후 지속적으로 활용 가능한 댐퍼 장치에 대한 연구를 수행하였다.


Recently, large-scale earthquakes have occurred frequently in Korea, and the size of the earthquakes has been rapidly increasing. Therefore, it became critical to develop earthquake damage mitigation technologies. Existing earthquake damage mitigation technologies focus on increasing the stiffness by increasing the sectional areas of the structures, resulting in excessive designs and construction. These technologies are costly and robust. Some vibration suppression techniques in seismic design methods efficiently respond to seismic loads on structures. The vibration suppression system used for the vibration suppression technique is time consuming and costly because of the damage and destruction of the apparatus because the material yields after the earthquake. Therefore, in this study, to compensate for the shortcomings of existing anti-vibration technology, we perform and analyze a structural experiment for a re-centering damper system using super-elastic shape memory alloy and polyurethane with energy dissipation and dynamic stability that can be used continuously after the earthquake.

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