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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
12권4호(2021) |수록논문 수 : 9
간행물 제목
12권4호(2021년 08월) 수록논문
최근 권호 논문
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KCI등재

1초고강도 콘크리트 영구거푸집 겸용 데크플레이트의 휨거동

저자 : 장후복 ( Jang Hu-bock ) , 한상묵 ( Han Sang-mook )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 12권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-8 (8 pages)

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초고강도 섬유보강 콘크리트 데크플레이트는 높은 콘크리트 압축력과 섬유에 의한 휨인장력의 우력으로 동바리 지지 없이 얇은 두께의 데크플레이트로 고정하중과 작업하중을 견딜 수 있는 강성을 가지고 있다. 본 연구는 슬래브 두께, 섬유의 종류와 혼입률, 철근 및 GFRP를 변수로 휨실험을 수행하였다. 40mm∼50mm 두께의 120MPa 초고강도 콘크리트에 강섬유를 체적 대비 1.5% 이상을 혼입한 데크플레이트로 슬래브의 자중과 작업하중을 부담할 수 있으며, 철근을 보강하면 내하력이 더욱 증진되고 연성거동을 하는 데크플레이트 특성을 가지는 것을 검증하였다.


Ultra-high-performance fiber-reinforced concrete (UHPC) deck plate exhibits a structural stiffness to support dead and working loads by coupling high concrete compressive force and flexural tensile force towing to fibers without a supporting post. This research conducts the flexural test of deck plates as test variables such as the thickness, types, and volume of fiber fraction, reinforcing steel, and GFRP bar. The UHPC deck plate with 40-50mm thickness and 1.5% volume of fraction can support dead and working loads. The deck plate reinforced by the steel bar has more ductile behavior and capability of load.

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2리브(rib)가 있는 FRP 판과 콘크리트 합성보의 휨/전단파괴 균열모사에 관한 연구

저자 : 유승운 ( Yoo Seung-woon ) , 유준상 ( Yoo Jun-sang )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 12권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 9-15 (7 pages)

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본 연구는 재래 철근콘크리트공법의 거푸집 및 철근보강재를 FRP 판으로 대체한 개념이다. FRP판에 리브를 갖게 하여 FRP 판과 콘크리트 합성을 개선하고 거푸집의 강성증가를 유도하여 영구거푸집 및 철근보강재로 활용하는 방안이다. 본 연구는 전단경간비가 짧고 리브가 있는 FRP 판과 콘크리트 합성보의 휨/전단 파괴거동과 균열형태를 비교 분석하였다. 콘크리트의 경우 CDP 모델을 사용하였고, 외연적 비선형 유한요소해석 결과와 기존 실험결과를 정점 하중 및 균열형태에 대해 비교 분석하였다.
유효균열방향 개념을 사용하여 콘크리트 균열패턴을 시각적으로 표현하였다. 인장 등가소성변형률이 0 보다 큰 곳에서 균열이 시작된다고 가정하고, 균열평면에 수직인 벡터의 방향은 최대 주소성변형률의 방향과 평행한 것으로 가정하였다. 이 방향을 콘크리트의 균열으로 생각하여 실험에서 확보한 균열형태와 비교 분석하였다. ABAQUS/Explicit 의 CDP 모델은 FRP 합성구조체의 비선형 거동 및 균열형태 모사가 가능한 것으로 판단된다. 초기강성의 불일치는 리브가 있는 FRP 판과 콘크리트 사이의 미세균열 및 접착력 등의 문제로 인해 발생한 것으로 사료되며 1차 정점 하중 및 균열형태를 적절히 추적할 수 있으므로 앞으로 다양한 FRP 합성구조시스템의 거동 및 균열해석에 이용 가능할 것으로 판단되나 보다 다양한 파괴 매카니즘에 대한 지속적인 연구가 필요하다고 사료된다.


The composite structure is a concept that replaces the traditional formwork and reinforcing bar of the conventional reinforced concrete structure with FRP(fiber reinforced polymer) planks. It is used as reinforcement material and permanent formwork. This study compared and analyzed the flexural or shear failure behavior and crack pattern of a ribbed FRP plank and concrete composite beam with a short shear span ratio. The CDP model was used in the case of concrete, and the results of the explicit nonlinear finite element analysis and the existing experimental results were compared and analyzed for the peak load and crack pattern.
The concrete crack pattern was visually expressed using the concept of effective crack direction. The crack is assumed to start where the tensile equivalent plastic strain is greater than zero, and the direction of the vector perpendicular to the crack plane is assumed to be parallel to the direction of the maximum principal plastic strain. We consider this direction as a concrete crack and compare and analyze it with the crack pattern obtained in the experiment. The CDP model of ABAQUS/Explicit can simulate the nonlinear behavior and crack pattern of the FRP and concrete composite structure. Furthermore, the discrepancy in initial stiffness is considered to be caused by problems such as microcracks and adhesion between the ribbed FRP plate and concrete. These findings can be applied in the future, but continuous research is required on more diverse fracture mechanisms.

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32개 볼트를 가지는 고성능 복합섬유 패널 볼트연결부 강도평가

저자 : 윤정환 ( Yoon Jung Hwan ) , 이아영 ( Lee Ah Young ) , 심윤구 ( Sim Yun Gu ) , 민정기 ( Min Jeong Ki ) , 최성모 ( Choi Sung Mo )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 12권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 16-24 (9 pages)

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유리섬유 또는 바잘트섬유로 만들어진 고성능 복합섬유 패널은 고강도 보강재이지만, 구조보강을 위해 정사각형 또는 직사각형 구조물에 패널을 부착할 경우에 일체형 거동을 확보하기 위해 모서리 패널이 사용된다. 이러한 모서리 패널을 이용한 복합섬유 패널의 볼트 접합부를 통해 일체형 거동을 확인하기 위해 실험을 진행하였다. 실험변수로 연단거리 비, 측단거리비, 볼트 배치 형태(엇모배치와 일렬배치) 및 전단면 수가 설정되었다. 강도평가에 대한 실험 결과, 볼트직경에 대한 연단거리비가 4이상 권장된다는 것을 확인하였고 이를 확보할 시 지압에 의한 파괴모드를 확인하였다. 또한, 볼트배치 2종류의 파괴하중은 값이 유사하였다.


High-performance composite fiber panels made of glass or basalt fibers are high-strength reinforcing materials, but corner panels are used to ensure integral behavior when the panels are attached to square or rectangular structures for structural reinforcement. An experiment was conducted to confirm the integrated behavior through the bolted joint of the composite fiber panel using these edge panels. The edge distance ratio, side edge distance ratio, bolt arrangement type (staggered and one-row arrangements), and number of shear planes were set as experimental parameters. As a result of the test for strength evaluation, it was confirmed that the edge distance to bolt diameter ratio was recommended to be four or more, and the failure mode was governed by bearing failure. In addition, the failure loads of the two-bolt arrangement types were similar in value.

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4저층 필로티 기둥의 고성능 복합섬유 패널을 활용한 DIY전단보강공법 보강량 산정에 대한 해석적 연구

저자 : 윤정환 ( Yoon Jung Hwan ) , 김재현 ( Kim Jae Hyun ) , 염경수 ( Yom Kyung Su ) , 민정기 ( Min Jeong Ki ) , 최성모 ( Choi Sung Mo )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 12권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 25-36 (12 pages)

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본 연구에서는 Aramid FRP와 모서리보강재로 구속한 엔지니어링플라스틱 보강을 통해 기둥의 횡구속 능력을 증대하여 콘크리트 피복 및 압괴 파괴를 지연시킴으로써 휨 항복 후 연성거동을 유도하여 기존 저층 필로티 건축물의 내진 성능을 확보하는 방법을 제시하고 저층 필로티 건축물의 내진취약요인을 분석하여 필요한 전단보강량을 산정, 제안공법의 목표전단보강을 설정하는 것을 목적으로 한다. 엔지니어링플라스틱을 활용한 기둥의 전단보강형상을 제안하고 필로티 구조의 내진취약요인 보강임계점 예측과 예제모델의 구조해석을 통해 제안공법의 목표전단보강량을 검증하였다. 구조해석 결과, 특별지진하중 적용 시, 휨-축력 내력 초과비율이 타 유형군에 비해 낮은 ST-A1(1축편심)을 기준으로 연면적 750m² 이하와 1축 편심 중심-강심편심율 18%이하에 해당될 경우에는 본 논문에서 제안하는 '고성능 복합섬유 패널 전단 보강법'을 적용할 수 있는 경계로 제한하고자 한다.


In this study, ductile behavior is induced after flexural yielding to secure the seismic performance of existing low-rise piloti buildings by increasing the lateral restraint capacity of columns through reinforcement of engineering plastics restrained with Aramid FRP and corner reinforcement and delaying concrete cover and crushing failure. The purpose of this study is to present a method and set the target shear reinforcement for the proposed construction method by estimating the amount of required shear reinforcement by analyzing the earthquake-resistant factors of low-rise piloti buildings. Furthermore, the shear reinforcement shape of the column was proposed using engineering plastics, and the target shear reinforcement amount of the proposed method was verified by predicting the critical reinforcement point, which is the earthquake-resistant weak factor of the piloti structure, and the structural analysis of the example model. As a result of structural analysis, the total floor area is less than 750m² and the uniaxial eccentricity center-rigid eccentricity ratio is 18% when a special seismic load is applied, based on ST-A1 (one-axis eccentricity), which has a lower bending-axial load capacity excess ratio compared with other types. The “high-performance composite fiber panel shear reinforcement method” proposed in this paper is limited to the applicable boundary in the following cases.

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5용접조립 각형 무피복 대형합성기둥의 온도분포 및 잔존내력에 대한 실험적 연구

저자 : 민정기 ( Min Jeong-ki )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 12권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 37-44 (8 pages)

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콘크리트가 충전된 강관 합성기둥은 화재 시 내부 콘크리트가 내력을 견딜 수 있어 높은 하중을 받는 건축물에 적용되고 있으나 높은 내화성능을 요구하는데 반해 이를 평가할 수 있는 방법은 제한되어 있다. 본 논문에서는 폭 700mm 이상인 무피복 대형합성기둥의 온도분포를 확인하기 위해서 수평가열로에서 3시간 내화실험을 수행하고 이후에 압축실험에 수행하여 잔존내력을 확인하였다. 실험 결과 3시간의 화재 노출 후에 폭 700mm 대형합성기둥은 57%의 잔존내력을 가지는 것으로 나타났으며, 재료의 화재 강도저감만을 고려한 잔존내력 예측은 내력을 낮게 평가하는 것으로 나타났다.


Concrete-filled steel tube composite columns are used for buildings that receive high loads because the internal concrete can withstand the load resistance in case of fire. In this paper, a fire resistance test was performed for 3 hours in a horizontal furnace, and a compression test was performed to confirm the residual strength to investigate the temperature distributions of an unprotected mega composite column with a width of 700mm or more. As a result, the 700mm wide composite column was found to exhibit a residual strength of 57% after 3 hours of fire exposure, and the residual strength prediction was found to underestimate the actual strength considering only the fire strength reduction of the material.

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6주철근의 부식에 따른 철근콘크리트 보의 성능 실험 연구

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

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 12권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 45-51 (7 pages)

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철근콘크리트 구조물은 반영구적인 구조물로 여겨지고 있으나 해상 구조물 및 해상에 인접한 구조물은 부식에 대한 위험에 노출이 되어 있다. 내륙 구조물의 경우에도 제설제 사용으로 인한 콘크리트의 중성화, 콘크리트 균열 등의 다양한 부식 요인이 발생한다. 또한 건설공사 시 철근은 외부환경에 장시간 노출된 상태로 보관이 되어 부식되기 쉽다. 따라서 본 연구에서는 철근콘크리트 보의 인장 주철근을 3%와 10%의 부식률로 부식을 시켜 휨 실험을 통해 부식률에 따른 철근콘크리트 보의 휨 거동을 나타내었다. 철근콘크리트 보와 콘크리트 공시체를 동시에 제작하여 재료실험을 수행하였으며, 전위차 부식촉진법을 활용하여 철근콘크리트 보의 부식을 촉진시켰다. 실험결과 부식으로 인해 철근콘크리트 보의 초기 강성이 증가하였으며, 10%의 부식률에서는 철근콘크리트 보의 전단파괴의 발생 및 누적에너지소산능력이 취약하게 나타났다.


Reinforced concrete structures are considered semipermanent, but marine structures and structures adjacent to the sea are exposed to the risk of corrosion. In the case of inland structures, various corrosion factors such as neutralization and concrete cracking occur because of the use of snow removal agents. In addition, rebar is stored and exposed to the external environment for long durations during construction work, leading to corrosion. Therefore, the primary tensile reinforcement of concrete beams was corroded at 3% and 10% corrosion rates to signify the flexural behavior of reinforced concrete beams according to the corrosion rate. Material experiments were conducted by simultaneously manufacturing reinforced concrete beams and test pieces, and corrosion of reinforced concrete beams was promoted using the potential difference corrosion method. As a result, the initial stiffness of reinforced concrete beams increased due to corrosion. At a corrosion rate of 10%, the generation of shear destruction of reinforced concrete beams and the cumulative energy dissipation capacity was considerably reduced.

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7사장교 비대칭 주탑 케이블 정착부의 균열 제어 방안에 대한 해석적 연구

저자 : 박순호 ( Park Soon-ho ) , 장일영 ( Zang Il-young )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 12권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 52-58 (7 pages)

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최근 사장교 주탑의 심미성이 강조되고 있기 때문에 유한요소해석을 통해 안전성을 확보하여야 한다. 콘크리트 주탑은 케이블의 장력으로 인해 균열이 발생할 가능성이 높기 때문에 균열을 감소시키고, 구조적 안전성에 대한 계획이 필수적이다. 이 연구에서는 사장교 콘크리트 주탑의 균열제어 방법을 제시하고 유한요소해석을 통해 구조적 안전성을 검증하였다. 균열 위치는 사전해석을 통해 검토하였고, 적절한 균열제어방법이 제안되었다. 또한, 구조해석을 통해 보강 후 주탑의 안전성을 확인하였다.


The aesthetic impression of cable-stayed bridge pylons has been recently emphasized. Thus, their safety must be ensured through Finite Element analyses. Consequently, concrete pylons have a high possibility of cracking because of the cable's tensile force; a plan to reduce cracks and check for structural integrity is essential. In this study, the method for crack control of concrete pylons of cable-stayed bridges was presented, and their structural safety was verified through Finite Element studies. The crack locations were determined via a preliminary analysis, and an appropriate crack control method was suggested. In addition, the safety of the pylon after reinforcement was confirmed through a structural analysis.

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8슬래브교 및 프리플렉스 거더교의 FRP시트 휨 보강 특성

저자 : 박순호 ( Park Soon-ho ) , 장일영 ( Zang Il-young )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 12권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 59-65 (7 pages)

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섬유강화플라스틱(FRP)은 우수한 장기내구성으로 인해 보강재료로 알려져 있다. 이 연구에서는 콘크리트 구조물에 적용했을 때 탄소섬유와 아라미드섬유 보강재의 휨보강 특성에 대한 해석적 연구 결과를 제시하였다. 이 해석적 연구의 주요 대상은 콘크리트 교량 중 보수보강의 주요 대상인 슬래브교와 프리플렉스 거더교를 대상으로 하였다. 해석적 연구는 ACI Committee 440과 이한계상태설계를 기반으로 한 이전 연구를 참고하여 수행하였다. 또한, 슬래브교 및 프리플렉스 거더교에 적용한 탄소섬유 및 아라미드섬유의 구조적 특성을 정리하였다.


Fiber-reinforced polymer plastic (FRP) is a promising reinforcement material owing to its excellent long-term durability. In this study, we present the analytical results of the flexural reinforcement characteristics of materials made using carbon and aramid fibers, which are mainly applied to the reinforcement of concrete structures. The subject of this analytical research was slab and preflex girder bridges, which are the primary targets of repair and reinforcement among concrete bridges. Analytical research was conducted with reference to ACI Committee 440 and previous reports based on the Limited State Design. In addition, we summarized the properties of carbon and aramid fiber reinforcements applied to slab and preflex girder bridges.

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9직접 인발실험을 통한 CFRP 그리드의 부착응력 및 정착길이 산정

저자 : 최동영 ( Choi Dongyoung ) , 허소현 ( Heo Sohyeon ) , 정영석 ( Jeong Yeongseok ) , 권민호 ( Kwon Minho )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 12권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 66-72 (7 pages)

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철근의 부식 문제를 해결하기 위해 최근 복합재료 기반의 철근이 개발되어 사용되고 있으며 CFRP 그리드도 개발되어 구조부재로 사용되기 시작하고 있다. 그러나 CFRP 그리드의 부착 특성과 응력을 연구한 경우는 매우 드물다. 이에 본 실험은 CFRP 그리드의 부착거동, 부착응력을 평가하고 정착길이를 산정하기 위해 다양한 길이의 정착길이를 가진 인발실험체를 제작한 후 인발하였으며 실험 결과 부착력의 경우 정착길이가 길어질수록 커지며 반대로 부착응력은 정착길이가 길어질수록 작아지는 결과를 얻을 수 있었다. 이는 FRP 보강근도 같은 경향을 보이지만 CFRP 그리드와 FRP 보강근의 차이점은 부착응력의 추세선의 경향에서 두드러지며 또한, 최대 부착력 이후 거동에서 차이를 나타냈다. 위 실험 결과를 토대로 CFRP 그리드의 정착길이를 산정한 결과 본 연구에서 사용된 CFRP 그리드의 보수적인 정착길이는 250mm로 나타났다.


Fiber-reinforced polymer (FRP) composite material, such as carbon-fiber-reinforced polymer (CFRP) grid, has been introduced and recently used as a structural member to replace rebar. Furthermore, CFRP grid helps improve the corrosion resistance of rebar. However, its bonding stress with concrete has not been well studied because it is a relatively new construction material. Therefore, a pullout test with varying CFRP grid lengths bonded to concrete was performed to determine the bonding behavior and bonding stress as well as its development length. Consequently, it is found that the longer the bonding length, the smaller is the bonding stress, corresponding to the FRP rebar trend. The differences between the CFRP grid and FRP rebar are noticeable in the bonding stress trend line, and a change in the bonding stress behavior is apparent after the maximum bonding force is applied. The conservative development length of the CFRP grid in this study was found to be 250mm based on above experimental results.

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1초고강도 콘크리트 영구거푸집 겸용 데크플레이트의 휨거동

저자 : 장후복 ( Jang Hu-bock ) , 한상묵 ( Han Sang-mook )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 12권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-8 (8 pages)

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초고강도 섬유보강 콘크리트 데크플레이트는 높은 콘크리트 압축력과 섬유에 의한 휨인장력의 우력으로 동바리 지지 없이 얇은 두께의 데크플레이트로 고정하중과 작업하중을 견딜 수 있는 강성을 가지고 있다. 본 연구는 슬래브 두께, 섬유의 종류와 혼입률, 철근 및 GFRP를 변수로 휨실험을 수행하였다. 40mm∼50mm 두께의 120MPa 초고강도 콘크리트에 강섬유를 체적 대비 1.5% 이상을 혼입한 데크플레이트로 슬래브의 자중과 작업하중을 부담할 수 있으며, 철근을 보강하면 내하력이 더욱 증진되고 연성거동을 하는 데크플레이트 특성을 가지는 것을 검증하였다.

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2리브(rib)가 있는 FRP 판과 콘크리트 합성보의 휨/전단파괴 균열모사에 관한 연구

저자 : 유승운 ( Yoo Seung-woon ) , 유준상 ( Yoo Jun-sang )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 12권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 9-15 (7 pages)

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본 연구는 재래 철근콘크리트공법의 거푸집 및 철근보강재를 FRP 판으로 대체한 개념이다. FRP판에 리브를 갖게 하여 FRP 판과 콘크리트 합성을 개선하고 거푸집의 강성증가를 유도하여 영구거푸집 및 철근보강재로 활용하는 방안이다. 본 연구는 전단경간비가 짧고 리브가 있는 FRP 판과 콘크리트 합성보의 휨/전단 파괴거동과 균열형태를 비교 분석하였다. 콘크리트의 경우 CDP 모델을 사용하였고, 외연적 비선형 유한요소해석 결과와 기존 실험결과를 정점 하중 및 균열형태에 대해 비교 분석하였다.
유효균열방향 개념을 사용하여 콘크리트 균열패턴을 시각적으로 표현하였다. 인장 등가소성변형률이 0 보다 큰 곳에서 균열이 시작된다고 가정하고, 균열평면에 수직인 벡터의 방향은 최대 주소성변형률의 방향과 평행한 것으로 가정하였다. 이 방향을 콘크리트의 균열으로 생각하여 실험에서 확보한 균열형태와 비교 분석하였다. ABAQUS/Explicit 의 CDP 모델은 FRP 합성구조체의 비선형 거동 및 균열형태 모사가 가능한 것으로 판단된다. 초기강성의 불일치는 리브가 있는 FRP 판과 콘크리트 사이의 미세균열 및 접착력 등의 문제로 인해 발생한 것으로 사료되며 1차 정점 하중 및 균열형태를 적절히 추적할 수 있으므로 앞으로 다양한 FRP 합성구조시스템의 거동 및 균열해석에 이용 가능할 것으로 판단되나 보다 다양한 파괴 매카니즘에 대한 지속적인 연구가 필요하다고 사료된다.

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32개 볼트를 가지는 고성능 복합섬유 패널 볼트연결부 강도평가

저자 : 윤정환 ( Yoon Jung Hwan ) , 이아영 ( Lee Ah Young ) , 심윤구 ( Sim Yun Gu ) , 민정기 ( Min Jeong Ki ) , 최성모 ( Choi Sung Mo )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 12권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 16-24 (9 pages)

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유리섬유 또는 바잘트섬유로 만들어진 고성능 복합섬유 패널은 고강도 보강재이지만, 구조보강을 위해 정사각형 또는 직사각형 구조물에 패널을 부착할 경우에 일체형 거동을 확보하기 위해 모서리 패널이 사용된다. 이러한 모서리 패널을 이용한 복합섬유 패널의 볼트 접합부를 통해 일체형 거동을 확인하기 위해 실험을 진행하였다. 실험변수로 연단거리 비, 측단거리비, 볼트 배치 형태(엇모배치와 일렬배치) 및 전단면 수가 설정되었다. 강도평가에 대한 실험 결과, 볼트직경에 대한 연단거리비가 4이상 권장된다는 것을 확인하였고 이를 확보할 시 지압에 의한 파괴모드를 확인하였다. 또한, 볼트배치 2종류의 파괴하중은 값이 유사하였다.

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4저층 필로티 기둥의 고성능 복합섬유 패널을 활용한 DIY전단보강공법 보강량 산정에 대한 해석적 연구

저자 : 윤정환 ( Yoon Jung Hwan ) , 김재현 ( Kim Jae Hyun ) , 염경수 ( Yom Kyung Su ) , 민정기 ( Min Jeong Ki ) , 최성모 ( Choi Sung Mo )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 12권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 25-36 (12 pages)

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본 연구에서는 Aramid FRP와 모서리보강재로 구속한 엔지니어링플라스틱 보강을 통해 기둥의 횡구속 능력을 증대하여 콘크리트 피복 및 압괴 파괴를 지연시킴으로써 휨 항복 후 연성거동을 유도하여 기존 저층 필로티 건축물의 내진 성능을 확보하는 방법을 제시하고 저층 필로티 건축물의 내진취약요인을 분석하여 필요한 전단보강량을 산정, 제안공법의 목표전단보강을 설정하는 것을 목적으로 한다. 엔지니어링플라스틱을 활용한 기둥의 전단보강형상을 제안하고 필로티 구조의 내진취약요인 보강임계점 예측과 예제모델의 구조해석을 통해 제안공법의 목표전단보강량을 검증하였다. 구조해석 결과, 특별지진하중 적용 시, 휨-축력 내력 초과비율이 타 유형군에 비해 낮은 ST-A1(1축편심)을 기준으로 연면적 750m² 이하와 1축 편심 중심-강심편심율 18%이하에 해당될 경우에는 본 논문에서 제안하는 '고성능 복합섬유 패널 전단 보강법'을 적용할 수 있는 경계로 제한하고자 한다.

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5용접조립 각형 무피복 대형합성기둥의 온도분포 및 잔존내력에 대한 실험적 연구

저자 : 민정기 ( Min Jeong-ki )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 12권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 37-44 (8 pages)

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(기관인증 필요)

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콘크리트가 충전된 강관 합성기둥은 화재 시 내부 콘크리트가 내력을 견딜 수 있어 높은 하중을 받는 건축물에 적용되고 있으나 높은 내화성능을 요구하는데 반해 이를 평가할 수 있는 방법은 제한되어 있다. 본 논문에서는 폭 700mm 이상인 무피복 대형합성기둥의 온도분포를 확인하기 위해서 수평가열로에서 3시간 내화실험을 수행하고 이후에 압축실험에 수행하여 잔존내력을 확인하였다. 실험 결과 3시간의 화재 노출 후에 폭 700mm 대형합성기둥은 57%의 잔존내력을 가지는 것으로 나타났으며, 재료의 화재 강도저감만을 고려한 잔존내력 예측은 내력을 낮게 평가하는 것으로 나타났다.

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6주철근의 부식에 따른 철근콘크리트 보의 성능 실험 연구

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

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 12권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 45-51 (7 pages)

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철근콘크리트 구조물은 반영구적인 구조물로 여겨지고 있으나 해상 구조물 및 해상에 인접한 구조물은 부식에 대한 위험에 노출이 되어 있다. 내륙 구조물의 경우에도 제설제 사용으로 인한 콘크리트의 중성화, 콘크리트 균열 등의 다양한 부식 요인이 발생한다. 또한 건설공사 시 철근은 외부환경에 장시간 노출된 상태로 보관이 되어 부식되기 쉽다. 따라서 본 연구에서는 철근콘크리트 보의 인장 주철근을 3%와 10%의 부식률로 부식을 시켜 휨 실험을 통해 부식률에 따른 철근콘크리트 보의 휨 거동을 나타내었다. 철근콘크리트 보와 콘크리트 공시체를 동시에 제작하여 재료실험을 수행하였으며, 전위차 부식촉진법을 활용하여 철근콘크리트 보의 부식을 촉진시켰다. 실험결과 부식으로 인해 철근콘크리트 보의 초기 강성이 증가하였으며, 10%의 부식률에서는 철근콘크리트 보의 전단파괴의 발생 및 누적에너지소산능력이 취약하게 나타났다.

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7사장교 비대칭 주탑 케이블 정착부의 균열 제어 방안에 대한 해석적 연구

저자 : 박순호 ( Park Soon-ho ) , 장일영 ( Zang Il-young )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 12권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 52-58 (7 pages)

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최근 사장교 주탑의 심미성이 강조되고 있기 때문에 유한요소해석을 통해 안전성을 확보하여야 한다. 콘크리트 주탑은 케이블의 장력으로 인해 균열이 발생할 가능성이 높기 때문에 균열을 감소시키고, 구조적 안전성에 대한 계획이 필수적이다. 이 연구에서는 사장교 콘크리트 주탑의 균열제어 방법을 제시하고 유한요소해석을 통해 구조적 안전성을 검증하였다. 균열 위치는 사전해석을 통해 검토하였고, 적절한 균열제어방법이 제안되었다. 또한, 구조해석을 통해 보강 후 주탑의 안전성을 확인하였다.

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8슬래브교 및 프리플렉스 거더교의 FRP시트 휨 보강 특성

저자 : 박순호 ( Park Soon-ho ) , 장일영 ( Zang Il-young )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 12권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 59-65 (7 pages)

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섬유강화플라스틱(FRP)은 우수한 장기내구성으로 인해 보강재료로 알려져 있다. 이 연구에서는 콘크리트 구조물에 적용했을 때 탄소섬유와 아라미드섬유 보강재의 휨보강 특성에 대한 해석적 연구 결과를 제시하였다. 이 해석적 연구의 주요 대상은 콘크리트 교량 중 보수보강의 주요 대상인 슬래브교와 프리플렉스 거더교를 대상으로 하였다. 해석적 연구는 ACI Committee 440과 이한계상태설계를 기반으로 한 이전 연구를 참고하여 수행하였다. 또한, 슬래브교 및 프리플렉스 거더교에 적용한 탄소섬유 및 아라미드섬유의 구조적 특성을 정리하였다.

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9직접 인발실험을 통한 CFRP 그리드의 부착응력 및 정착길이 산정

저자 : 최동영 ( Choi Dongyoung ) , 허소현 ( Heo Sohyeon ) , 정영석 ( Jeong Yeongseok ) , 권민호 ( Kwon Minho )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 12권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 66-72 (7 pages)

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철근의 부식 문제를 해결하기 위해 최근 복합재료 기반의 철근이 개발되어 사용되고 있으며 CFRP 그리드도 개발되어 구조부재로 사용되기 시작하고 있다. 그러나 CFRP 그리드의 부착 특성과 응력을 연구한 경우는 매우 드물다. 이에 본 실험은 CFRP 그리드의 부착거동, 부착응력을 평가하고 정착길이를 산정하기 위해 다양한 길이의 정착길이를 가진 인발실험체를 제작한 후 인발하였으며 실험 결과 부착력의 경우 정착길이가 길어질수록 커지며 반대로 부착응력은 정착길이가 길어질수록 작아지는 결과를 얻을 수 있었다. 이는 FRP 보강근도 같은 경향을 보이지만 CFRP 그리드와 FRP 보강근의 차이점은 부착응력의 추세선의 경향에서 두드러지며 또한, 최대 부착력 이후 거동에서 차이를 나타냈다. 위 실험 결과를 토대로 CFRP 그리드의 정착길이를 산정한 결과 본 연구에서 사용된 CFRP 그리드의 보수적인 정착길이는 250mm로 나타났다.

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