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한국복합신소재구조학회> 복합신소재구조학회논문집> 후시공 부착식 캡슐형 및 주입형 케미컬앵커의 인발내력에 관한 실험적 연구

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후시공 부착식 캡슐형 및 주입형 케미컬앵커의 인발내력에 관한 실험적 연구

An Experimental Study on the Pull-out Strength of Post-installed Capsule and Insertable Chemical Anchors

서성연 ( Seo Seongyeon )
  • : 한국복합신소재구조학회
  • : 복합신소재구조학회논문집 13권1호
  • : 연속간행물
  • : 2022년 02월
  • : 28-36(9pages)
복합신소재구조학회논문집

DOI


목차

1. 서 론
2. 설계기준
3. 실험 계획 및 방법
4. 실험 결과 및 분석
5. 결 론
감사의 글
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최근 건축물의 보수보강 및 리모델링시 구조부재를 부착시키거나 고정하는데 있어서 시공의 유연성 및 용이성으로 후설치 부착식 케미컬앵커의 사용이 증가하고 있는 실정이다. 그동안 후설치 익스팬션앵커에 대한 내력평가는 지난 10년간 실험을 통한 연구가 지속되어 설계기준식 제정등 어느정도 정립단계에 있으나, 부착식 케미컬앵커에 대한 해석 및 실험적 연구는 아직 미비한 실정으로, 현재 설계자와 시공자가 신뢰할 수 있는 명확한 설계기준이 없는 상태로서 외국의 설계기준에 의존하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 부착식 캡슐형 및 주입형 케미컬앵커의 볼트직경, 매입깊이, 연단거리 그리고 앵커간격를 변수로 한 인발시험을 통하여 비균열 무근 콘크리트에 매입된 케미컬앵커의 인발내력에 미치는 제요소를 분석하고, 구조적 안정성을 고려한 합리적인 부착식 케미컬앵커 설계를 위한 기초자료를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
Recently, post-installed chemical anchors of the bond type are increasingly used in the repair, reinforcing, and remodeling of buildings to attach or fix structural members owing to their flexibility and availability. In addition, the use of post-installed chemical anchors of the bond type has increased significantly since 2000,sfor remodeling and construction of structural buildings. Meanwhile, the strength evaluation of expansion anchors among post-installed anchors systems has practically reached the setting up stage, similar to design code, through continuous experimentation in the last decade. However, no credible design code or construction specification for chemical anchors of bond type has been established. Accordingly, Korean designers and builders rely on foreign design codes because there is no exact domestic design code available. Therefore, this study presents the basic technical data on the chemical anchors of the bond type that are used in the remodeling and construction of buildings. Experiments were conducted to evaluate the pullout strength and fracture mode of chemical anchors implanted in concrete. The experimental variables were anchor diameter, embedded length, edge distance, and anchor interval for the chemical anchors of the bond type that are post-installed in uncracked and unreinforced concrete. According to the test results, the capacity increase ratio rose by a certain percentage based on the anchor diameter, embedded length, edge distance, and anchor interval.

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13권2호(2022년 04월) 수록논문
최근 권호 논문
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1준불연복합섬유패널 보강 필로티 RC 기둥의 국부화재실험

저자 : 김정연 ( Kim Jeong Yeon ) , 박지혜 ( Park Ji Hye ) , 최인락 ( Choi In Rak ) , 민정기 ( Min Jeong Ki ) , 최성모 ( Choi Sung Mo )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 13권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 1-8 (8 pages)

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필로티 공간은 일반적인 건축부재와 달리 부재가 외기와 접해 있고 실내에서 발생 가능한 화재와 가연물의 종류 및 배치 등이 달라 다양한 화재의 위험으로부터 노출되어 있다. 필로티 구조는 기둥으로만 이루어진 사방이 트인 구조로 인해 화재가 발생할 경우 화재피해를 입은 기둥은 강도 및 강성이 저감되고 부재의 저항성이 저하되므로 단시간 안에 온도가 상승하여 구조체에 영향을 미친다. 이러한 문제점이 발생한다면 건축물 파손으로 인해 피난로를 차단당하여 많은 인명피해가 일어날 것으로 사료된다. 본 연구에서는 다가구주택의 필로티 공간에서 화재 발생으로 인해 철근콘크리트 기둥에 미치는 화재영향을 확인하고자, 기둥 국부화재실험을 통해 보강재에 따른 RC 기둥의 온도분포 및 파괴양상을 검토하였다.


Unlike general building members, the members used in piloti spaces are exposed to various fire risks due to different types and arrangements of combustibles caused by indoor fires. The piloti structure only consists of columns and is open in all directions. In the case of fire, the strength and stiffness of a damaged column are reduced, and the resistance of a member is reduced. Therefore, the temperature rises in a short time. If such a problem occurs, it is expected to have many casualties due to building damage, and the evacuation route will be obstructed. In this study, the temperature distribution and destruction of reinforced concrete (RC) columns according to reinforcing materials were investigated using a local fire experiment on the columns to confirm the fire effect on RC columns due to the occurrence of a fire in the piloti spaces of a multi-family house.

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2다가구주택 필로티기둥 DIY 보강용 4개의 모서리 앵글과 복합섬유패널로 구성된 각형띠판 래티스기둥의 전단성능실험

저자 : 한슬기 ( Han Seul-gi ) , 김창환 ( Kim Chang-hwan ) , 공현숙 ( Kong Hyun-suk ) , 염경수 ( Yom Kyong-soo ) , 최성모 ( Choi Sung-mo )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 13권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 9-18 (10 pages)

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다가구주택 필로티기둥은 전이구조 형식으로 되어 있어 지진하중에 대하여 전단파괴가 발생하기 쉽다. 이에 따라 내진설계기준은 강화되고 있지만 이전에 지어진 건축물의 경우 내진보강이 필요한 실정이다. 하지만 기존 습식 공법의 경우 시간적, 경제적 부담이 크기 때문에 내진보강이 잘 이루어지지 않는다. 따라서 모서리앵글과 CN복합섬유패널을 활용하여 DIY 시공이 가능한 전단보강공법을 제안하고자 하며 본 실험에서 CN복합섬유패널의 전단성능을 평가하고자 한다. 볼트 연단거리 및 앵글의 재질을 변수로 설정하여 실험한 결과, 볼트 연단거리가 가까울수록 각형띠판 래티스기둥의 전단내력이 증진되는 것을 확인하였으며 슬리브 볼트는 고장력 볼트에 비하여 현저히 내력이 저하되어 CN복합섬유패널을 평가하기가 어려웠다. 또한, 알루미늄앵글은 강재앵글에 비하여 내력은 낮지만 연성능력이 좋은 것으로 평가되었고, 강재앵글은 상대적으로 강성이 크기 때문에 CN복합섬유패널에 주는 영향이 미미한 것을 확인하였다. 이를 실용화하기 위해서 구체적으로 앵글의 크기와 볼트 연단거리를 변수로 설정하여 실험을 수행해야 할 것으로 판단된다.


A multifamily housing pilot column is a transition structure prone to shear breakage under seismic load. Although earthquake-resistant design standards have been strengthened, previously built buildings need earthquake-resistant reinforcement. The existing wet construction method of earthquake-resistant reinforcement is time-consuming and economical, which hinders implementing such reinforcements. Therefore, in this study, we propose a shear reinforcement method capable of DIY construction using an angular angle and a CN composite fiber panel. This study also examines the shear performance of the CN composite fiber panel. Results showed that the closer the bolt connection distance, the greater is the shear resistance of the square plate lattice column. Moreover, the resistance of the sleeve bolt reduces compared to the high-tension bolt, making it difficult to evaluate the CN composite fiber panel. The aluminum angle is considered to have a lower bearing capacity and higher flexibility than the steel angle. This finding confirmed the minimal effect on the CN composite fiber panel. To improve its feasibility, the angle size and bolt platform distance must be considered as variables for further experiments.

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3CFRP 플레이트로 부착보강된 철근콘크리트 보의 동결융해에 따른 휨 실험 연구

저자 : 이수영 ( Lee Su-young ) , 구종현 ( Gu Jong-hyeon ) , 배찬영 ( Bae Chan-young ) , 김상우 ( Kim Sang-woo ) , 김진섭 ( Kim Jin-sup )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 13권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 19-27 (9 pages)

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국내 철근콘크리트 구조물은 겨울철 영하의 날씨로 매년 동결융해가 반복된다. 동결융해의 영향으로 철근콘크리트 구조물에 여러 가지 문제가 발생한다. 동결융해에 의해 손상이 된 철근콘크리트 구조물을 보강하기 위하여 다양한 보강공법 중 CFRRP(탄소섬유강화플라스틱)보강공법을 사용하였다. CFRP는 고강도, 고탄성 경량 소재로 시공성이 우수하며 인장강도, 탄성계수가 뛰어나다. 본 연구에서는 동결융해 환경에 노출된 철근콘크리트 보(FTB), CFRP 플레이트로 보강한 철근콘크리트 보(FPB), CFRP 플레이트로 보강한 후 동결융해 환경에 노출된 철근콘크리트 보(FFP)의 휨 성능 실험을 하였다. 실험결과 FTB는 최대강도 도달 이후 강도가 급격하게 감소하였다. FPB는 최대강도 도달하기 전에 강도와 강성이 증가하지만 CFRP 플레이트의 조기 파괴 후에는 효과가 없음을 보여준다. 또한 FFP는 FPB보다 최대강도가 낮았다. 이는 동결융해에 의한 콘크리트 표면과 CFRP 플레이트 사이의 계면전단응력의 감소로 판단된다.


In Korea, subzero winter conditions severely affect reinforced concrete structures because of repeated freezing and thawing every year. Thus, to strengthen a damaged reinforced concrete structure, carbon fiber-reinforced plastic (CFRP) reinforcement was used. CFRP is a high-strength and -elastic lightweight material with excellent workability, tensile strength, and elastic modulus. In this study, the bending performance of reinforced concrete beams exposed to the freezing and thawing environment (FTB), reinforced concrete beams reinforced with a CFRP plate (FPB), and reinforced concrete beams exposed to freezing and thawing environments after reinforcing with the CFRP plate (FFP) were tested. The strength of FTB decreased rapidly after reaching the maximum level. Moreover, FPB exhibited increased strength and stiffness before reaching the maximum strength, but no effect was observed after the premature failure of the CFRP plate. Furthermore, FFB exhibited a lower maximum strength than FPB. These findings conclude that the interfacial shear stress between the concrete surface and CFRP plate due to freezing and thawing is reduced.

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4졸겔코팅 PCM 함침 잔골재 및 이를 사용한 시멘트 복합체 특성 연구

저자 : 위인택 ( Wi In-taek ) , 허종완 ( Hu Jong-wan )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 13권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 28-33 (6 pages)

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현대에 있어 지구온난화 현상으로 인해 여름철에는 폭염, 겨울에는 한파가 빈번해지는 이상기후가 지속적으로 발생하고 있다. 여름철과 겨울철의 기온 양극화가 심해지고 있으며 이로 인한 급격한 변화로 다양한 분야에서 문제가 발생하고 있다. 이에 전 세계에서는 사고예방 및 근본적인 문제를 해결하기 위하여 새로운 기술을 도입하고, 이에 맞는 정책을 추진하고 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 사회적인 문제를 극복할 수 있는 방안으로 구조물 및 건축물등 다양한 분야에서 가장 많이 사용되는 골재인 잔골재에 대하여 다공성 골재로 치환함과 동시에 열에너지 저장이 가능한 상변화 물질을 함침하고, 골재 내 PCM의 성능 극대화를 위한 SOL-GEL 코팅에 대해 연구하였으며 이를 활용하여 모르타르를 제작하였다. 성능을 확인하기 위하여 SEM, DSC, FT-IR 및 강도실험을 진행하였으며 최종적으로 제조된 SOL-GEL코팅된 PCM 함침 활성탄의 경우 냉각시 상변화 온도 2.4℃와 26.8J/g의 열에너지를 확인하였으며 가열시 상변화 온도 7.1℃와 32.95J/g의 열에너지를 확인하였다. 본 연구에서 제작된 잔골재를 활용한 모르타르의 경우 7일차 압축강도 37.68MPa, 28일차 압축강도 50.34MPa, 28일차 휨강도 4.5MPa를 확인하였다.


Recent years have witnessed abnormal climate conditions with an increased frequency of heat waves in summer and cold waves in winter. This sudden change in climate conditions has caused various problems in different fields. In this study, we replaced fine aggregate, which is the most used aggregate in structures and buildings, with porous aggregate and impregnated it with a phase change material capable of storing thermal energy simultaneously. A SOL-GEL coating was examined to maximize the performance of PCM, and a mortar was manufactured using this coating. To confirm the performance of SOL-GEL-coated PCM-impregnated activated carbon, different tests, such as SEM, DSC, FT-IR, and strength tests, were conducted. In the final manufactured SOL-GEL-coated PCM-impregnated activated carbon, a phase change temperature of 2.4°C and thermal energy of 26.8 J/g were confirmed during the cooling process, and a phase change temperature of 7.1°C and thermal energy of 32.95 J/g were confirmed during the heating process. In case of the mortar using fine aggregates, our findings confirmed the compressive strength of 37.68 MPa on the 7th day, the compressive strength of 50.34 MPa on the 28th day, and the flexural strength of 4.5 MPa on the 28th day.

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5전단력을 받는 초고강도 콘크리트 합성접합부의 거동에 대한 실험

저자 : 장후복 ( Jang Hu-Bock ) , 한상묵 ( Han Sang Mook )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 13권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 34-42 (9 pages)

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본 연구는 초고강도 콘크리트판, 그라우팅 및 모체 콘크리트 내에 후크와 스터드로 연결한 합성접합부의 전단 실험을 수행하고 그 거동을 파악하고자 한다. 압축강도 35 MPa, 50 MPa 및 90 MPa 그라우팅의 강도, 4종류의 전단연결재 배치를 실험변수로 총 12개의 시험체를 제작하였다. 합성접합부의 전단력은 그라우팅 콘크리트의 압축강도에 따라 비례적 관계를 가지고 있다. 휨모멘트가 지배적인 힘이 아니고 면적이 크며 서로 다른 시기에 콘크리트를 친 경계면 합성체에서 콘크리트 전단력은 무시할 정도 크기가 아니다. 콘크리트 모체 압축강도보다 그라우팅의 압축강도가 크다면 접합부에서 콘크리트 전단력이 유의미하게 크며 전단연결재를 병용하면 더 큰 전단력을 얻을 수 있다.


The experimental study used high-strength concrete grouting to implement the static behavior of ultra-high performance concrete composite joint with hook and stud. Twelve types of shear test specimens were tested, with the grouting of 35, 50, and 90 MPa compressive stress, and four types of shear connectors. The shear strength of the composite is proportional to the compressive strength of the grouting. The concrete shear force between the joints is not negligible in the composite joints with a large area of grouting and the principal force is not a flexural moment. If the compressive stress of the grouting is higher than that of the original concrete, composite joints have a meaningful shear force and can get enough shear force when combined with shear connectors.

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6초고성능 콘크리트로 갱생한 열화된 콘크리트 하수관거의 구조적 성능

저자 : 비엣징마이 ( Mai Viet-chinh ) , 한상묵 ( Han Sang Mook )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 13권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 43-51 (9 pages)

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철근 콘크리트 하수관거는 경제적 장점과 내구성으로 인해 많이 사용되고 있다. 오랜 공용시간 이후 하수관거는 하수의 산화물과 공용하중에 의해 열화가 진행된다. 본 논문은 초고강도 콘크리트로 갱생한 열화된 콘크리트 하수관거의 구조적 성능에 대해 연구하였다. 실험변수는 초고강도 콘크리트 관거 상부슬래브와 벽체의 두께의 조합으로 구성하였다. 네가지 종류의 초고강도 콘크리트 관거가 극한하중을 받을 때까지 내하력을 파악하기 위해 실험을 진행하였다. 보통 강도 콘크리트에 비해 상 대적으로 작은 두께의 초고강도 콘크리트 관거는 열화된 내부 부분을 치핑하고 갱생함으로써 단면의 손실을 최소화할 수 있다. 실험결과에 의하면 열화된 콘크리트 관거를 갱생하는데 적용된 새로운 얇은 두께의 초고강도 콘크리트 구조물이 재하하중을 만족하고 실제 공학적 적용에 용이성을 있음을 나타내고 있다.


Reinforced concrete culverts are widely used due to their economical advantages and durability. After the prolonged use, concrete culvets are deteriorated by the acid compounds of wastewater in combination with service loading. This paper investigates the structural performance of deteriorated concrete culverts rehabilitated by Ultra High Performance Concrete (UHPC) technology. Test variables of the specimens are the thickness of the upper slab and wall of the UHPC culvert. Four kinds of UHPC culverts are monitored to investigate the loading capacity until the ultimate loads. Compared to normal concrete cross sections, the relatively small thickness of UHPC culverts minimizes the loss of rehabilitated section by chipping the deteriorated internal parts. The test results indicate that the new thin UHPC structures utilized for rehabilitating deteriorated concrete culvert fulfill the service load and demonstrate the feasibility in real engineering applications.

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712K 능직 카본 섬유와 카본용 에폭시 수지로 보강된 비내진 기둥의 내진 성능 보강 효과 분석

저자 : 김건우 ( Kim Geon-woo ) , 구종현 ( Gu Jong-hyeon ) , 배찬영 ( Bae Chan-young ) , 김상우 ( Kim Sang-woo ) , 김진섭 ( Kim Jin-sup )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 13권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 52-59 (8 pages)

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본 연구에서는 기존 비내진설계 콘크리트 기둥의 내진성능 개선을 위해 기둥 면적의 80% 영역을 12K 능직 카본 섬유(CFRP sheet)와 카본용 에폭시 수지를 사용하여 보강한 후 보강량에 따른 내진성능을 실험적으로 평가하였다. 실험을 위해 실험실 단위에서의 준실대형 기둥을 제작하였으며, 유압 풀링잭을 이용하여 약 10%만큼의 일정한 축력을 가력한 다음 변위제어를 통해 최대 10%의 변위비만큼 각 변위 사이클당 2회씩 반복 재하하여 가력을 수행하였다. 실험 결과 2겹의 12K CFRP sheet 보강의 경우 누적에너지소산이 6.6배 증가하였으며, 4겹의 경우 9.6배 증가하였다.


In this study, to improve the seismic performance of the existing nonresistant designed concrete column, 80% of the column area was reinforced with a 12K vertical CFRP sheet and epoxy resin; the seismic performance was evaluated. For the experiment, a quasi-real-large column was manufactured at a laboratory unit, and a constant axial force was applied by about 10% using a hydraulic pooling jack and then repeatedly loaded twice per displacement cycle by up to 10% drift ratio by displacement control. According to the experiment, reinforcement of 2 layers of a 12K CFRP sheet increased cumulative energy dissipation by 6.6 times, and that of 4 layers increased by 9.6 times.

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1콘크리트 열화에 따른 노후화 철근콘크리트 교각의 FRP보강 높이와 겹수에 따른 성능증진 효과 분석

저자 : 장민서 ( Jang Minseo ) , 이호찬 ( Lee Hochan ) , 김승준 ( Kim Seungjun ) , 최병호 ( Choi Byong-ho )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 13권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 1-9 (9 pages)

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손상된 콘크리트 구조물은 적절한 보수 및 보강을 통해 성능과 기능을 회복시켜야 한다. 장기간 공기 중에 노출된 콘크리트는 동결융화 작용으로 균열 및 박리를 일으켜 내부 철근의 부식을 유발하게 되는 주요 요인이 된다. 본 연구에서는 동결융해 손상을 입은 콘크리트 교각의 FRP 보강의 연성에너지 증가 효과를 분석하였다. 보강 FRP 재료와 보강 높이, 보강 겹수에 따라 동결융해 손상 콘크리트의 푸쉬오버 매개변수 해석을 수행하여 모멘트 곡률의 연성에너지를 비교 분석하였다. FRP 보강 높이는 소성 힌지 이상의 높이 보강은 비효율적이며, 동결융해 손상이 커질수록 FRP 보강으로 인한 연성에너지 증가량은 커지는 것을 확인하였다. 보강으로 인한 연성에너지 증가를 위해서는 고강도 FRP 재료보다는 높은 탄성계수를 갖는 FRP 재료가 효율적으로 나타났다. 또한 각 FRP 재료의 특성에 따라 일정 보강 겹수 이상에서 보강 효과가 나타나는 것을 확인하여 FRP 보강으로 인한 손상된 콘크리트 교각의 연성에너지를 비교 분석하였다.

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2FRP 보강재를 활용한 도시형 생활주택 필로티 기둥의 실규모 화재실험

저자 : 김정연 ( Kim Jeong Yeon ) , 박지혜 ( Park Ji Hye ) , 최인락 ( Choi In Rak ) , 민정기 ( Min Jeong Ki ) , 최성모 ( Choi Sung Mo )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 13권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 10-18 (9 pages)

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필로티 공간을 주차장으로 활용할 경우 차량 화재에 대한 위험성이 발생한다. 한 대의 차량에서 화재가 발생하게 되면 차량 간의 거리가 밀접하므로 주차되어있는 여러 대의 차량에 화재가 빠르게 전이되며 차량의 높은 열방출율과 온도로 인해 폭발 위험성이 있다. 이러한 화재에 취약한 필로티 구조 특성으로 인해 짧은 시간 동안 주차공간이 화염에 휩싸이게 되며 화재가 확대되어 주변 건물까지 화재 위험이 발생할 수 있다. 본 연구에서는 필로티 주차공간 실화재 실험을 통해 화염의 성장크기와 전파속도에 따라 필로티 기둥의 미치는 영향을 분석하였으며, 화재에 노출된 CN준불연 및 CFRP 보강 필로티 기둥의 내화 및 연소성능을 평가하고자 한다.

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3FRP그리드로 보강된 콘크리트 보의 유한요소해석

저자 : 이정풍 ( Lee Jeongpung ) , 홍기남 ( Hong Kinam ) , 연영모 ( Yeon Yeongmo ) , 지상원 ( Ji Sangwon )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 13권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 19-27 (9 pages)

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본 논문은 FRP 그리드로 보강된 콘크리트 보의 휨 성능을 예측하기 위한 해석적 연구결과를 제시한다. FRP 그리드로 보강된 콘크리트 보의 휨 성능 예측을 위해 상용구조해석 프로그램인 LS-DYNA를 이용하여 유한요소해석이 수행되었다. 유한요소해석 시 콘크리트와 FRP 그리드 간의 본드-슬립을 고려하였으며, 콘크리트와 FRP 그리드의 구속조건은 BEAM_IN_SOLID 모델이 적용되었다. 이후, 국내 여러 연구자들에 의해 수행된 실험 결과의 재현해석을 통해 제안된 유한요소해석 모델의 정확성이 검증되었다. 최대하중, 최대하중 시의 변위 실험값에 대한 해석값의 비는 각각 0.990, 0.924, 표준편차 각각 0.056, 0.087로 제안된 해석모델은 FRP 그리드로 보강된 콘크리트 보의 휨 성능을 잘 예측할 수 있는 것으로 나타났다. 제안된 유한해석모델을 이용하여 콘크리트 보의 인장재로 철근이 아닌 CFRP그리드를 적용하기 위한 매개변수해석이 수행되었으며, 콘크리트 압축강도, FRP그리드의 겹 수, FRP그리드의 유효깊이는 CFRP그리드로 보강된 콘크리트 부재의 휨성능에 중요한 인자임을 확인하였다.

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4후시공 부착식 캡슐형 및 주입형 케미컬앵커의 인발내력에 관한 실험적 연구

저자 : 서성연 ( Seo Seongyeon )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 13권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 28-36 (9 pages)

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최근 건축물의 보수보강 및 리모델링시 구조부재를 부착시키거나 고정하는데 있어서 시공의 유연성 및 용이성으로 후설치 부착식 케미컬앵커의 사용이 증가하고 있는 실정이다. 그동안 후설치 익스팬션앵커에 대한 내력평가는 지난 10년간 실험을 통한 연구가 지속되어 설계기준식 제정등 어느정도 정립단계에 있으나, 부착식 케미컬앵커에 대한 해석 및 실험적 연구는 아직 미비한 실정으로, 현재 설계자와 시공자가 신뢰할 수 있는 명확한 설계기준이 없는 상태로서 외국의 설계기준에 의존하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 부착식 캡슐형 및 주입형 케미컬앵커의 볼트직경, 매입깊이, 연단거리 그리고 앵커간격를 변수로 한 인발시험을 통하여 비균열 무근 콘크리트에 매입된 케미컬앵커의 인발내력에 미치는 제요소를 분석하고, 구조적 안정성을 고려한 합리적인 부착식 케미컬앵커 설계를 위한 기초자료를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

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5강판으로 보강된 원형철근 콘크리트교각의 내화성능 평가에 관한 해석적 연구

저자 : 김나정 ( Kim Na Jung ) , 박종섭 ( Park Jong-sup )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 13권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 37-43 (7 pages)

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교각의 내구성 증진 및 내진 보강을 위하여 원형철근 콘크리트 교각 외부에 강판을 보강한 경우, 교각 외부에서 발생하는 화재에 대해 보강된 교각의 내화성능을 정량적으로 평가하였다. 범용유한요소해석프로그램 ABAQUS를 이용하였으며 ISO 834-1의 표준화재곡선을 적용하여 교각의 거동을 해석하였다. 해석 변수로는 강판보강두께와 원형교각 지름의 비, 교각에 수직으로 작용하는 축력비를 적용하였다. 교각의 상부와 하부는 힌지-롤러 경계조건을 고려하여 상부는 수직으로 변위가 발생하도록 하였으며, 교각 외부 전체에 열하중을 가하였고 편심 없는 순수 축하중을 교각 중앙에 가력하였다. 온도에 따른 콘크리트, 철근 및 강재의 비열, 열전도율, 탄성계수 등을 고려하여 보강에 따른 교각의 내화 성능 향상도를 평가하였다.
강판으로 보강한 원형철근 콘크리트 교각은 콘크리트의 중심부일수록 강판 두께의 영향을 받지 않으며 강판 두께별 축력을 주었을 때 내화시간은 축력비 0.7에서 최대 약 3분 향상되었다. 또한, 보강두께가 두꺼울수록 내하력이 향상하며 60분 이후에 모두 내하력비가 1.0 이하로 감소하기 시작하는 것을 알 수 있었다. 강판보강공법은 내화성능을 향상시킬 수 있으며 강판 보강 두께와 보강 지름의 비가 클수록 화재에 대해 축방향에 대한 변위와 내하력이 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구결과를 토대로 원형철근 콘크리트 교각의 외부 강판 보강을 통하여 교각의 내화 성능을 향상시킬 수 있음을 정량적으로 판단할 수 있었다.

KCI등재

6와이어 형태의 초탄성 형상기억합금과 스테인리스강의 재료적 성능 비교: 실험 및 분석

저자 : 이헌우 ( Lee Heon-woo ) , 주영훈 ( Joo Yong-hun ) , 진희수 ( Jin Hui-su ) , 허종완 ( Hu Jong-wan )

발행기관 : 한국복합신소재구조학회 간행물 : 복합신소재구조학회논문집 13권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 44-50 (7 pages)

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인류 문명은 재료의 발달과 함께 진화를 해왔으며 20세기 후반부터 등장한 스마트재료는 외부 환경에 맞춰 스스로 적응을 하는 재료이다. 많은 종류의 스마트재료 중 대표물질이라고 할 수 있는 형상기억합금은 온도에 반응하여 자가 치유효과를 볼 수 있는 재료이다. 외부 하중에 의한 변형을 자가치유 효과를 사용하여 회복을 하고자 하는 연구는 계속되어 왔지만 온도의 변화를 구조물 전체적으로 줘야한다는 많은 불편이 있었다. 따라서 본 연구에서는 이 효과를 증진하여 상온에서도 자가 치유효과를 할 수 있는 초탄성 형상기억합금을 이용한다. 구조물에 있어서의 초탄성 형상기억합금의 능력을 스테인리스강과 함께 비교하고 비교를 위해 강재가 가장 변형되기 쉬운 형태인 와이어형태로 가공하여 다양한 인장실험을 진행한다. 인장실험의 종류는 총 3가지로 변위를 다르게, 인장속도를 다르게, 선 인장력을 다르게 하는 실험으로 진행된다. 이때의 응력, 변형률간의 그래프를 그리고 잔류변형, 재료의 항복점 및 회복, 에너지 소산과 같은 구조물에 있어서의 재료적 능력을 파악하고 따로 그래프를 도식화 하여 해석하였다.

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