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복합신소재구조학회논문집 update

Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures

  • : 한국복합신소재구조학회
  • : 공학분야  >  기타(공학)
  • : KCI등재
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수록정보
수록범위 : 3권2호(2012)~11권4호(2020) |수록논문 수 : 314
복합신소재구조학회논문집
11권4호(2020년 08월) 수록논문
최근 권호 논문
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KCI등재

1바잘트 섬유 시트로 보강한 철근콘크리트 보의 휨모멘트 예측식 제안

저자 : 김대진 ( Kim Dae-jin ) , 서상욱 ( Suh Sang-wook ) , 최기봉 ( Choi Ki-bong )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 11권 4호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 1-7 (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. 또한 그 결과 값을 비교 분석하여 기존 연구를 바탕으로 바잘트 섬유 시트로 보강한 철근콘크리트 보의 휨모멘트 예측식을 제안하였다.
강도설계법, ACI440.2R (2017) 그리고 Park et al. (2005)의 예측값을 검토한 결과, 강도설계법은 실험값과 예측값의 비가 0.88로 나타났으며, ACI440.2R (2017) 설계식은 0.92, Park et al. (2005)은 0.97로 나타나 기존의 해석 방법은 휨모멘트를 과대평가하는 것으로 나타났다. 본 연구의 제안식은 실험값과 예측값의 비가 1.00으로 나타나 휨모멘트를 안전측으로 예측하는 것으로 나타났다.


Fiber-reinforced polymer (FRP) sheets are utilized in structures because of their ease of manufacture and application. Studies have been conducted to predict the flexural strength of reinforced concrete strengthened with FRP sheets. However, these investigations are mainly limited to carbon fiber and glass fiber. In this study on basalt fiber sheets, the mechanical properties of basalt fiber sheets and flexural strength of reinforced concrete beams strengthened with basalt fiber sheets were investigated by mechanical property tests and flexural tests, respectively. Furthermore, a new equation for predicting the flexural strength of reinforced concrete beams strengthened with basalt fiber sheets is proposed. The flexural strength was predicted using the strength design method, and the American Concrete Institute (ACI) design code. The values of the experimentally-to-predicted flexural strength ratios by the strength design method, ACI design code, and Park (2005) are 0.88, 0.92, 0.97, respectively. These prediction methods overestimate the flexural strength, whereas, the proposed equation predicts an experimental-to-predicted flexural strength ratio of 1.00, and predicts a more reliable flexural strength.

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2슈퍼섬유 형태적 특성 연계 복합소재 콘크리트의 휨강도 특성 연구

저자 : 이승한 ( Lee Seung-han ) , 김승기 ( Kim Seung-ki ) , 김우석 ( Kim Woo-suk ) , 한상묵 ( Han Sang-mook ) , 민병길 ( Min Byung-gil )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 11권 4호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 8-16 (9 pages)

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건축 및 토목 구조물의 대표 재료인 콘크리트의 핵심지표인 구조 성능을 개선하기 위해 많은 연구가 진행되고 있다. 아울러 구조물의 크기가 커질수록 강도가 높은 고기능 콘크리트의 필요성이 높아지고 있으며, 특히 내구성과 내후성이 우수한 콘크리트 재료의 개발이 필요한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 강섬유와 함께 파라-아라미드 원사를 이용하여 피복 및 꼬임, 원사 데니어 및 섬유 길이에 대한 차별화된 원사가공을 적용한 복합재료인 슈퍼섬유를 콘크리트에 혼입하여 구조적인 성능을 평가하고자 하였다. 본 연구를 통해 최적화된 슈퍼 섬유로 보강된 슈퍼 콘크리트는 도로, 교량, 상수도 및 하수도 등 기존 SOC의 수리 및 보강에 적용될 유망한 성장 기술 분야가 될 것으로 예상된다.


Numerous studies are being conducted to improve structural strength that is a core performance parameter of concrete, which is a representative material of architectural and civil structures. In addition, the requirements of highly functional concrete having high-strength are increasing as structures become larger, higher, and more specialized, in particular further development of concrete materials with good durability and weather resistance are required. In this study, the structural performance of hybrid composite embedded in super concrete was evaluated. The effects of the variation of the hybrid composite material and material shape were evaluated by differentiated yarn processing for covering, twisting, and varying the denier of the yarn, and varying the fiber length of para-aramid yarn and/or steel fiber. The optimized fiber complex super concrete is expected to be a promising technology area for growth that will be applied to repair and reinforcement of existing SOCs such as roads, bridges, water supply, and sewerage.

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3광섬유 매립형 센싱보강재의 BOTDR 계측신호 기반 시트보강공법 결함탐지 연구

저자 : 손병직 ( Son Byung-jik ) , 김병철 ( Kim Byeong-cheol ) , 김재환 ( Kim Jae-hwan )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 11권 4호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 17-22 (6 pages)

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자연재해 발생을 예방하기 위한 방재센서 기술이 중요하며 광섬유를 이용한 센서에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 논문은 광섬유 센서 내장 탄소섬유시트로 보강된 RC보의 계측된 데이터로 결함 탐지 연구를 수행하였다. 미분의 국부적 변동특성을 이용한 Method Ⅰ과 컨벌루션 방법을 이용한 Method Ⅱ를 비교, 분석하였다. 다른 차원의 데이터를 비교하기 위해서 무차원화 시켰으며, 분석 결과 Mehtod Ⅱ가 결함의 위치를 예리하게 잘 탐지하는 것으로 나타났다. Method Ⅱ인 컨벌루션에 사용되는 필터 벡터를 잘 응용하면 더 좋은 효과를 기대할 수 있을 것으로 판단된다.


Sensor technology to prevent damage due to natural disasters is important, and interest in optical fiber sensors is increasing. In this paper, a damage detection study was performed using measurement data from a reinforced concrete beam reinforced by carbon fiber sheets embedded with optical fiber sensors. Method I using the local variation differential and Method II using the convolution method were compared and analyzed. In order to compare the data having different dimensions, it was first converted to a dimensionless quantity, and subsequent analysis showed that Method II sharply detects the location of damage. If the filter vector used in Method II is applied well, a better effect can be expected.

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4미세먼지 저감용 필터설치 구조물의 차량충돌 안전성 검토

저자 : 지상원 ( Ji Sangwon ) , 홍기남 ( Hong Kinam ) , 김혁중 ( Kim Hyeokjung ) , 최유승 ( Choi Yuseung )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 11권 4호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 23-33 (11 pages)

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본 논문은 버스정류장 미세먼지 저감을 위해 설계된 도로시설물의 성능평가 과정 및 결과를 보고한다. 먼저, 유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA를 이용하여 대상 구조물에 대한 충돌해석이 수행되었다. 해석변수로 차량의 속도와 충돌 위치를 고려한 다양한 조건에서의 구조해석이 진행되었다. 대상 시설물의 성능은 이 결과를 이용하여 구조적 성능과 충돌 후 차량의 안전성능이 평가되었다. 해석결과로부터 충돌속도가 증가하고 충돌위치가 전면으로 갈수록 시설물의 구조성능과 차량의 충돌 후 안전성능이 저하되는 것이 콘크리트의 손상량을 통해 확인되었다. 더불어 충돌 후 차량의 거동에 대한 분석을 통해 시설물에 연속되는 연석이 설치되면 차량의 이탈을 방지해 안전성능을 확보하는 것으로 예측되었다. 최종적으로, 대상 시설물은 설계시 고려된 목표 충돌속도 25km/h보다 더 큰 40km/h까지 충분한 안전성능을 확보하고 있다는 것이 확인되었다.


This paper reports on the performance evaluation process and results for road structures designed to reduce fine dust at bus stops. First, collision analysis for the target structure was performed using LS-DYNA, a finite element analysis program. Structural analysis was performed under various conditions considering the vehicle speed and the collision location as analysis variables. The performance of the target structure and safety performance of the vehicle after the collision were evaluated using structural results. From the results of the analysis, it was confirmed by the amount of damage to the concrete that the structural performance of the structure and the safety performance of the vehicle after the collision deteriorated as the collision speed increased and the collision location approached the front of structure. In addition, through the analysis of the behavior of the vehicle after the collision, it was predicted that if a continuous curb was installed in the facility, it would be expected to secure safety by preventing the vehicle from leaving the driving road. Finally, it was confirmed that the target structure secured sufficient safety performance up to 40 km/h, which is larger than the target collision speed of 25km/h considered in the design.

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5패널존과 점성감쇠기를 고려한 강골조내진설계모델의 최적설계

저자 : 이택우 ( Lee Tackwoo ) , 박순응 ( Park Sooneung )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 11권 4호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 34-41 (8 pages)

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본 연구에서 적용한 SMRPF system은 구조물 접합부의 패널존을 고려하는 동시에 지진하중에 대하여 각층별 전단력을 산정하여 댐퍼의 감쇠력과 변위를 결정해준다. 이는 내진설계가 반영되지 않은 구조물에 적용할 경우 부재단면을 변경하지 않고 내진성능을 확보 할 수 있는 감쇠기의 역량 결정이 가능함을 보여 주었다. 또한 본 논문에서 적용한 유전자 알고리즘을 통해 최적설계를 수행한 결과, 무보강 구조물에 비해 점성감쇠기와 패널존을 고려한 SMRPF 강골조 구조물의 총 중량이 약 50%이상 감소되는 것이 확인되었다.


In this study, the steel moment resistance with panel frame (SMRPF) system was applied to determine the damping force and displacement by considering the panel zone to joint connection and calculating the shear each floor for the seismic load at the same time. The result indicates that the effectiveness of the damper that can secure seismic performance for structures with non-seismic design without changing the member cross-section is predictable. In addition, optimum design was performed by a genetic algorithm using an example from this study, and it was confirmed that the weight of the SMRPF steel frame structures considering the viscous dampers and panel zone was reduced by approximately 50% compared to the non-reinforced structure.

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6요철형 암반굴착 락볼트 공법의 인발저항 성능실험

저자 : 김현기 ( Kim Hyun-gi )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 11권 4호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 42-49 (8 pages)

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본 연구는 요철형 암반굴착 락볼트 공법에 관한 것으로 암반 확공굴착 드릴비트를 이용하여 실험체를 제작하고, 요철이 없는 모델과 요철을 형성시킨 모델의 인발저항 성능을 평가하기 위한 실험방법을 제시하고 실물실험을 통해 요철형 암반굴착 락볼트의 성능을 평가하였다. 요철형성 모델은 슬립이 일어나기 전 암석의 취성파괴가 발생하였으며, 무형성 모델보다 평균 1.65배의 저항효과를 보였고 그라우트로 충전된 요철은 압축력에 의해 그라우트가 파괴되더라도 암석 내에서의 2차적인 인장저항효과를 보였다. 또한, 요철의 깊이가 150mm일 경우는 60mm의 경우보다 약 1.12배 인발저항효과를 나타내었다. 암석의 취성으로 인해 암석과 그라우트간의 부착력이 상대적으로 큰 것으로 나타났으며, 반복적이고 균일한 실험결과의 도출은 불가능했으나 요철형성 효과에 대한 충분한 검증이 이루어졌다. 향후 요철의 길이나 개수 등의 변수에 따른 추가실험과 성능평가를 통해 최적의 요철형성 설계가 가능할 것으로 판단된다.


This paper relates to the rock bolting method of uneven excavation in order to improve the pull-out resistance of existing rock bolts. When manufacturing test specimens for performance experiments, a drill bit is used for excavation of an enlarged hole and wall irregularities are eliminated by grouting. In a model with wall unevenness brittle fracture of the rock occurred before rock bolt slipping and showed an average of 1.65 times the resistance effect of the model without unevenness. The unevenness filled with grout showed a secondary tensile resistance effect in the rock even when the grout was mechanically compromised by the compressive force. Additionally, studying the dependence of the depth of unevenness, a depth of 150mm showed a pull-out resistance approximately 1.12 times that of a depth of 60mm. This result shows that due to the brittleness of the rock, the adhesion between the rock and the grout was relatively large, and it was not possible to derive repeated and uniform test results, but verification of the formation of irregularities was performed. It is anticipated that optimal design of unevenness will be possible as a result of additional experiments and performance evaluation including variables such as depth, and spacing and number of unevenness.

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7TRM 공법을 적용한 H-Beam의 구조성능변화

저자 : Lim Chhoung , 정영석 ( Jeong Yeong-seok ) , 남광식 ( Nam Kwang-sik ) , 권민호 ( Kwon Min-ho )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 11권 4호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 50-58 (9 pages)

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본 연구에서는 H-Beam 부재에 TRM(Total Reinforced Member)공법의 적용을 통한 부재의 구조성능개선에 대하여 분석하였다. TRM공법은 가교의 성능개선을 위해 적용되는 여러 공법 중 프리스트레스 도입을 통해서 H-Beam 부재의 구조성능을 개선하는 공법이다. 우선 본 연구에서는 해석적인 시뮬레이션을 통해서 TRM공법의 적용 가능성을 확인하였다. 1차적으로 수치해석을 통해서 프리스트레스 도입을 위한 선행하중을 결정하고, 순수 H-Beam 부재와 L형 강재가 용접된 부재 그리고 TRM공법이 적용된 3가지의 부재에 대한 구조성능 변화를 해석을 통해서 확인하였다. 그리고 해석적인 결과의 검증 및 공법의 현장적용 가능성을 평가하기 위하여 순수 H-Beam 부재와 TRM공법이 적용된 2가지의 부재에 대한 3점 굽힘 시험을 수행하였다. 실험을 통하여 TRM공법이 적용된 부재에서 순수 H-Beam 부재대비 하부 플랜지의 발생응력 및 최대처짐이 각각 20.60%, 16.87% 감소하는 결과를 확인하였다.


This paper investigates structural performance improvement of a steel H-beam reinforced by the Total Reinforced Member (TRM) method. The TRM method is one of various methods applied to enhance the structural performance by stress induction. The applicability of the TRM method was confirmed through analytical simulation. Initially, a preliminary load to trigger prestress was determined by numerical analysis, and the structural performance changes of three different members (the typical H-beam, composite beam without prestressed made of H-beam and L-shaped steel welded at the bottom flange, and prestressed composite beam) were also calculated by numerical analysis. The three-point bending test was experimentally performed on two members, the typical H-beam and prestressed composite H-beam, to corroborate the analytical results and the feasibility of the TRM method. As a result, the study experimentally confirmed that the generated stress and maximum deflection at the lower flange of the TRM steel H-beam decreased 20.60% and 16.87%, respectively, compared to a conventional beam without reinforcement.

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