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복합신소재구조학회논문집 update

Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures

  • : 한국복합신소재구조학회
  • : 공학분야  >  기타(공학)
  • : KCI등재
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  • : 격월
  • : 2093-5145
  • : 2288-0232
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수록정보
수록범위 : 3권2호(2012)~12권2호(2021) |수록논문 수 : 346
복합신소재구조학회논문집
12권2호(2021년 04월) 수록논문
최근 권호 논문
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KCI등재

1CFRP, GFRP, Steel을 외부 보강재로 활용한 원형무근콘크리트 교각의 내진성능 비교평가를 위한 해석연구

저자 : 마벨 ( Catuira Mabel ) , 이명진 ( Lee Myung Jin ) , 박종섭 ( Park Jong-sup )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 12권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-11 (11 pages)

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내진설계규정이 정립되기 전에 시공된 콘크리트 교각의 경우 횡철근을 겹침이음하거나 최소한의 배근으로 최적화를 유도하였다. 따라서 지진하중 발생 시 지진에너지를 소산할 수 있는 에너지 감쇠의 효과가 기존 교각들에는 미흡한 실정이다. 본 논문은 반복하중을 받는 원형콘크리트 교각 외부에 강판, GFRP, CFRP 보강을 적용한 경우, 교각의 지진대응 성능 향상도를 정량적으로 평가하였다. 범용유한요소해석프로그램인 ABAQUS의 다양한 3차원 요소를 적용하여 교각 구조물을 모델링하였으며, 하중은 교각 상부에 횡방향 동적하중과 교각 전체 자중이 고려되었다. 하중-변위 곡선, 응력-변형률 곡선, 연성도, 에너지 흡수 능력(연성도), 손상도를 고려하여 보강에 따른 교각의 내진성능 향상도를 비교분석하였다. 비보강 콘크리트 교각의 경우 연성도는 78%로 취성파괴 구조물이었으나, 강판보강의 경우 91.0%, GFRP보강의 경우 91.9%, CFRP보강의 경우 92.0%이다. 세 가지 보강의 종류를 비교한 결과 강도, 연성도, 손상도 모두에 있어서 CFRP보강의 경우가 가장 큰 증진 효과를 보이고 있다.


Existing bridges constructed using old building codes assumed fewer service loads. Inadequate lateral reinforcements resulted in inferior ductility performance; hence, there was poor dissipation of seismic energy during earthquakes. Therefore, to enhance the ductility of existing bridges, triaxial confinement to the main resisting lateral force is necessary for improving the overall structural behavior of existing bridges. The seismic behavior of concrete bridge pier (CBP) involving different retrofit materials was compared and evaluated. Carbon fiber reinforced polymer (CFRP), glass fiber reinforced polymer (GFRP), and steel were the investigated retrofit materials. Simulated models were subjected to gravity and dynamic loading. The seismic structural performance of CBP with applied external reinforcement was investigated using a finite element program, ABAQUS. The overall behavior of the CBP was analyzed under a variation of CFRP, GFRP, and steel. The results obtained from finite element analyses revealed that CFRP, with the highest strength-to-weight ratio, is superior in seismic performance.

KCI등재

2목구조 접합부 적용을 위한 황토 압밀 플레이트 개발 및 양생방법에 따른 특성 평가

저자 : 오다영 ( Oh Da-young ) , 신은미 ( Shin Eun-mi ) , 최형길 ( Choi Hyeong-gil ) , 이주나 ( Lee Juna )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 12권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 12-20 (9 pages)

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목조건축물에 주로 적용되고 있는 철물 접합 시스템은 모재인 나무와 접합부재인 철재 간의 강도 차이 및 재질의 이질성으로 인한 외관상의 위화감 등이 문제점으로 대두되고 있다. 재료 가공의 편의성으로 프리컷 시스템이 도입되었고, 시공성을 해결하기 위한 새로운 재료 및 시스템의 개발이 요구된다. 본 연구에서는 자연재료를 그 원료로 하여 미관상 목조건축물에 위화감이 없는 황토 압밀 플레이트를 개발하였다. 황토 및 소석회를 원료로 하여 제작한 시험체의 양생방법(기건 양생, CO2 양생)에 따른 성능을 평가하기 위해 질량 변화, 지압 강도, 흡수율, 표면상태, 열중량변화 측정 및 SEM을 통한 생성광물의 미시적인 부분을 관찰하였다. 또한 제조과정에서의 온실가스 배출 및 흡수에 따른 환경성능평가를 수행하였다. 기건 양생한 시험체에 비해 CO2 챔버에 양생한 시험체는 원료인 소석회의 탄산화 반응으로 인한 탄산칼슘의 생성으로 역학적 성능이 향상되었다는 것을 알 수 있었으며, 원료인 소석회의 탄산화반응으로 인해 생석회 제조시 발생하는 CO2량의 70% 이상을 재흡수 한다는 것을 알 수 있었다.


The steel-joint system that is primarily applied to the wooden structure has some problems, i.e., the difference in strength between wood as a base material and steel as a joint, and the inconsistency in appearance owing to the heterogeneity of materials. Herein, a consolidation plate is developed, which is made of natural materials, such as red clay and slaked lime, and goes with the wooden structure in terms of aesthetics. The characteristics of consolidation plates that are manufactured under different curing methods (e.g., air-dry curing, CO2 curing) are evaluated in terms of mass ratio, bearing strength, thermogravimetric analysis, scanning electron microscope image, and water resistance test. Based on these results, this study proposes the environmental performance evaluation through the analysis of the amount of emission and absorption of CO2 gas during the manufacturing process. Compared with the air-dry curing specimen, the CO2 curing specimen showed improved mechanical performance due to the formation of calcium carbonate via carbonation reaction of slaked lime. Furthermore, the CO2 curing specimen reabsorbed more than 70% of CO2 gas that was generated during of quick lime production.

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3인발실험을 통한 내진갈고리 대체용 RCC장치의 부착 및 정착의 합성거동

저자 : 김은영 ( Kim Eun-young ) , 김용주 ( Kim Yong-joo ) , 최성모 ( Choi Sung-mo ) , 김대진 ( Kim Dae-jin ) , 박경언 ( Park Kyoung-yeun )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 12권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 21-32 (12 pages)

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철근콘크리트 기둥에서 후프철근의 내진갈고리 시공성을 개선하기 위하여 기존 연구에서 “띠철근 갈고리 뽑힘 방지 장치”인 RCC장치(Rebar Confinement Clip)를 제안하여 인발실험을 통한 부착 및 정착성능 실험을 실시하였다. 그러나, 기존 연구의 실험에서는 콘크리트 구조기준에서 제시하는 피복두께를 준수하지 않았다. 그러므로, 보다 신뢰성 있는 실험 결과를 도출하기 위하여 기준에서 제시하는 피복두께를 준수한 실험체로 실험을 실시할 필요가 있다. 이를 위하여 총 6개 실험체를 제작하여 실험을 실시하였으며 실험결과, 부착 및 정착의 합성강도는 RCC장치로 체결된 띠철근의 갈고리가 내진갈고리가 발휘하는 강도 보다 높게 나타났다. 또한, 내진갈고리의 실험체 균열 진전 및 파괴 양상과 RCC장치로 체결된 띠철근의 실험체는 유사하게 나타났다. 그러므로, 콘크리트 피복두께를 준수한 실험체에서 RCC장치로 띠철근에 체결할 경우 내진갈고리가 발휘하는 동등한 성능을 보유하고 있는 것으로 평가된다.


Rebar Confinement Clip (RCC) was suggested to the existing park's research. It is a device that prevents the tie-hook from being pulled out. In the existing anchorage experiment of RCC, the concrete cover thickness was not considered; therefore, the composite behavior experiment of the bond and anchorage has to be conducted considering the concrete cover thickness presented in the standards because the more similar it is to the real RCC column, the more dependable are the experiment value. A total of six specimens were analyzed considering the concrete cover thickness of 40mm. The results of the experiment showed that the bond and anchorage composite strength of RCC were higher than the standard seismic hook, and a similar crack propagation and failure mode of seismic hook was observed. Subsequently, RCC is evaluated to have structural performance similar to earthquake hook considering concrete cover thickness.

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4현장계측을 통한 RC연결구조 무조인트화 교량의 장기 거동

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

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 12권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 33-40 (8 pages)

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이 연구에서는 RC 연결구조를 갖는 교량의 장기거동을 확인하기 위한 현장조사를 수행한다. 우선, 온도계 센서, 변위 센서, 변형률게이지를 설치하고, 3년 6개월동안 현장계측을 수행하였다. 현장계측 결과, 수축변위는 동일한 온도변화에서 흉벽에 작용하는 뒷채움제의 토압의 영향으로 인해 신장변위보다 크게 나타났다. 또한, 상부구조 변위는 하부구조의 강성의 영향으로 인해 하부구조보다 크게 나타났다. 변형률 측정 결과, 보강재의 응력은 온도변화에 따른 압축응력과 인장응력의 반복이 원인인 것으로 나타났다.


In this study, field measurement was conducted to check the long-term behavior of the bridge with the RC connection. First, a thermometer, displacement sensor, and strain gauge were installed, and field measurement was conducted for three and a half years. As a result of displacement measurement, the contraction displacement was found to be larger than the expansion displacement owing to the effect of the backfill pressure of the parapet at the same temperature change. Moreover, the superstructure displacement was larger than the substructure displacement because of the effect of the stiffness of the substructure. As a results of strain measurement, the stress of reinforcement was caused by repetition of compressive stress and tensile stress according to the temperature change.

KCI등재

5분쇄 시멘트 및 화학 혼화제를 활용한 초고성능 모르타르 물성 평가

저자 : 박오성 ( Park Ohseong ) , 조형규 ( Cho Hyeongkyu )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 12권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 41-49 (9 pages)

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초고성능 콘크리트(UHPC)는 낮은 물-결합재비(W/B), 고성능 감수제(SP), 혼화재 및 강섬유(Steel Fiber)의 혼입으로 일반 콘크리트보다 유동성, 강도 등에서 월등히 우수한 성능을 지닌 건설 재료이다. 본 연구에서는 진동밀로 분쇄하여 시멘트의 분말도를 6000㎠/g급 까지 높여 최적의 초고성능 모르타르를 제작하였다. 또한, UHPC의 특성상 시멘트, 혼화재뿐만 아니라 화학 혼화제 혼입량에 따라 물성에 많은 차이를 나타내기 때문에 최적의 화학 혼화제를 도출하기 위하여 고성능 혼화제에 따른 물성 평가 실험도 수행하였다. 분쇄된 시멘트를 활용한 초고성능 모르타르의 유동성, 강도 등 물성 테스트를 진행하였으며, 경제성을 고려하여 강섬유와 기타 혼화재를 혼입하지 않고 목표 물성을 달성하고자 하였다. 실험결과, 모든배합에서 플로우 값은 목표치 180±10mm를 확보하였으며, W/B 20%, SP 0.8%에서 최대 압축강도 90MPa, 휨강도 16.8MPa까지 나타났다.


Ultra High Performance Concrete is a construction material that has superior performance in liquidity and strength than ordinary concrete due to low water-combination materials, high-performance chemical admixture, and mineral materials and steel fibers. In this study, the optimal ultra-high performance mortar was produced by grinding with vibrational wheat to increase the powder level of cement up to 6000㎠/g. Futhermore, due to the characteristics of UHPC physical evaluation experiments were conducted according to derive optimal chemical admixture as well as cement and mineral admixture, as well as chemical admixture. physical properties such as liquidity and strength of ultra-high performance mortar using crushed cement were tested, and the goal was to achieve the target properties without mixing steel fiber and other mineral admixture considering economic feasibility. The experimental results showed that the flow value for all combinations was at a target of 180±10mm with W/B 20% SP 0.8%, maximum compressive strength of 90 MPa and flexural strength of 16.8MPa.

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6철계-형상기억합금의 부식특성 평가

저자 : 연영모 ( Yeon Yeongmo ) , 홍기남 ( Hong Kinam ) , 이정훈 ( Lee Junghoon ) , 지상원 ( Ji Sangwon )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 12권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 50-56 (7 pages)

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본 논문은 철계-형상기억합금(Fe-SMA)의 부식특성을 평가하기 위한 실험적 연구이다. 연구를 수행하기 위해 동전위 분극실험을 통해 Fe-SMA의 부식성능을 평가하였다. 시편을 3전극 플렛셀에 설치 후 전위차계를 이용하여 -200mV∼1000mV 구간의 전위를 2mV/s으 속도로 측정하였다. 기준전극 및 상대전극으로 각각 SCE 기준전극과 백금 와이어를 이용하였다. 동전위 분극곡선 및 타펠 피팅을 이용하여 부식전위 및 부식전류밀도를 측정하였다. Fe-SMA의 부식특성을 직관적으로 확인하기 위해 SD400 철근을 비교군으로 설정하였다. 염화물 환경에서 Fe-SMA의 부식성능을 확인하기 위해 3.5wt% 농도의 NaCl 용액에서 실험을 실시하였으며, 콘크리트 환경에서 Fe-SMA의 부식성능을 확인하기 위해 CaO를 이용하여 수용액의 pH를 13으로 조절하였다. 실험결과 Fe-SMA는 SD400 대비 모든 조건에서 우수한 내부식성이 나타났다. Fe-SMA의 콘크리트 환경에서 내부식성은 우수한 것으로 나타났다. 하지만 Fe-SMA가 염화물에 노출되면 부식저항이 급격히 감소되는 것으로 나타났다. 따라서 염화물에 직접적으로 노출되는 환경에서 Fe-SMA를 사용할 경우 부식을 방지하기 위한 적절한 조치가 필요할 것으로 사료된다.


This paper reports an experimental study to evaluate the corrosion characteristics of Fe-based shape memory alloy (Fe-SMA). For confirming the corrosion performance of Fe-SMA, a potentiodynamic polarization test was performed. After installing the specimen in the three-electrode flat cell, the potential in the range of 200-1000 mV was measured at a rate of 2 mV/s. saturated calomel electrode(SCE) and Pt wires were used as reference and counter electrodes. Corrosion potential and current density were measured using Tafel fitting of potentiodynamic polarization curves. SD400 was used as a control group to intuitively check the corrosion characteristics of Fe-SMA. To confirm the corrosion performance of Fe-SMA in a chloride environment, an experiment was conducted in a 3.5 wt% NaCl solution. To confirm the corrosion performance of Fe-SMA in a concrete environment, the pH of the solution was adjusted to 13 using CaO. In the test results, Fe-SMA showed better corrosion resistance in all conditions compared with SD400. Moreover, the corrosion resistance of Fe-SMA was found to be excellent in the concrete environment. However, corrosion resistance was found to decrease rapidly when Fe-SMA was exposed to chloride. Therefore, an appropriate method is required to prevent corrosion when using Fe-SMA in an environment directly exposed to chloride.

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