콘크리트 손상 소성모델을 이용한 FRP-콘크리트 합성보의 비선형 유한요소해석에서 여러 변수들의 영향

유승운(Seung-Woon Yoo),강가람(Ga-Ram Kang) 한국산학기술학회 2017 한국산학기술학회논문지 Vol.18 No.2

본 연구는 기존의 철근 콘크리트 구조형식을 대신할 FRP-콘크리트 합성구조의 휨거동에 관한 것이다. 구조적 성능 및 거동 특성을 수치 해석적으로 규명하고자 범용 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 사용하여 비선형 유한요소해석을 실시하였으며, 이때 사용하게 되는 여러 변수들의 영향을 실험 결과와 비교, 분석하여 본 합성구조에 최적화된 변수 값을 제시하고자 하였다. 합성구조의 구조재료모델은 콘크리트 손상소성모델(concrete damage plasticity model)을 사용하였고 콘크리트 압축응력관계식은 유로규준(Euro code)를 이용하였다. 내연적 유한요소해석의 경우 기하학적, 재료적 비선형성이 큰 경우 수렴에 많은 문제가 있으므로 본 연구의 경우 외연적 유한요소해석법이 적절한 것으로 판단된다. 콘크리트 손상 소성모델의 여러 변수들에 대해 실험값과 비교한 결과 본 연구의 경우, 요소 크기는 20mm, 팽창각은 30°, 파괴에너지 값은 100Nm/㎡, 변수 Kc는 0.667, 손상계수는 고려하는 것이 적절한 것으로 판단된다. 제시된 수치모델의 경우 신소재 합성보의 극한하중 및 균열패턴을 실험과 비교적 유사하게 표현할 수 있으므로 앞으로 다양한 합성구조의 수치해석에 적용 가능하리라 판단된다. This paper examines the flexure behavior of FRP-concrete composite structure that can replace conventional reinforced concrete structure types. In order to investigate the structural performance and behavioral characteristics in numerical analysis means, ABAQUS, a general purpose finite element analysis program, was utilized for nonlinear finite element analysis, and the various variables and their influences were analyzed and compared with experimental results to suggest values optimized to this composite structure. The concrete damage plasticity model and Euro code for concrete were used. In the implicit finite element analysis, the convergence was ambiguous when geometrical and material nonlinearity were large, so the explicit finite element analysis used in this study was deemed to be appropriate. From the comparison with the experiment about concrete damaged plasticity model, 20mm for the mesh size, 30° for the dilation angle, 100Nmm/㎟ for the value of fracture energy, 0.667 for Kc value, and the consideration of damage parameter were suggested believed to be appropriate. The numerical model suggested in this study was able to imitate the ultimate load and cracking pattern very well; therefore, it is expected to be utilized in research of various new material composite structures.

개선된 쉘유한요소를 이용한 복합적층 구조의 대변형 해석

유승운(Yoo Seung Woon),김유경(Kim Yoo Kyung) 대한토목학회 2000 대한토목학회 학술발표회 논문집 Vol.2000 No.1

퍼포본드 FRP-콘크리트 합성보의 휨거동에 관한 매개변수 연구

유승운(Yoo, Seung-Woon),국무성(Kook, Moo-Sung) 한국산학기술학회 2012 한국산학기술학회논문지 Vol.13 No.5

최근 영구거푸집과 보강재 역할을 동시에 하는 FRP-콘크리트 합성부재에 관한 연구가 많이 진행되고 있으 며, 일부에서는 실제 교량바닥판에 적용되고 있다. 본 연구에서는 파괴실험으로 평가한 퍼포본드 FRP 콘크리트 합성 보에 대해 비선형 유한요소해석 프로그램을 활용하여 검증해석을 실시하고, 이를 이용하여 FRP 보강재 형상에 따른 매개변수 해석을 수행하였다. 퍼포본드 FRP 보강재의 경우 다우웰 영향으로 내력이 증가하는 양상이 나타났고, 본 해석모델을 중심으로 판단하면 웨브의 높이를 고려하여 25~35mm 범위에서 구멍직경을 결정하는 것이 바람직하다고 판단된다. In recent years, the use of hybrid fiber reinforced polymer(FRP)-concrete members with a dual purpose of both formwork and reinforcement, has been considered in some structures and has been applied in a small number of bridge decks. Numerical simulations of the beam failure tests were performed using nonlinear finite element program and a parametric study was performed with variables of perfobond shape. The ultimate strength was increased with perfobond shape because of dowel action. It was showed a good performance in case of approximately perforate diameter 25~35mm in this case.

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

유승운 ( Yoo Seung-woon ),유준상 ( Yoo Jun-sang ) 한국복합신소재구조학회 2021 복합신소재구조학회논문집 Vol.12 No.4

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.

영구 거푸집 및 인장 보강재로 활용한 FRP 판과 타설 콘크리트 사이의 부착 및 슬립에 관한 실험적 연구

유승운(Yoo Seung-Woon),배한욱(Bae Han-Ug) 대한토목학회 2007 대한토목학회논문집 A Vol.27 No.1A

최근에 FRP 판(plank)을 콘크리트 구조물의 영구 거푸집 및 보강재로 이용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 이와 같은 시스템에서 FRP 판은 타설 콘크리트의 성형 및 양생을 위한 거푸집 역할 뿐만 아니라 운용 중 구조적인 인장 보강재 역할도 담당하게 된다. FRP 판과 타설 콘크리트가 합성효과를 발휘하기 위해서는 두 재료간의 부착이 중요한 요인 중의 하나이다. 이러한 부착을 확보하기 위하여 FRP 판에 모래를 일반적으로 건설현장에서 많이 사용하는 에폭시를 이용하여 부착 하였다. 본 연구에서는 이와 같은 모래가 부착된 FRP 판과 타설 콘크리트 사이의 부착 거동을 실험을 통해 규명하고저 한다. 최대 국부 부착응력은 2.86 ㎫ 내외로 양호한 부착상태를 보여준다. An experimental study for bond slip behavior of cast-in-place concrete and a pultruded fiber reinforced polymer (FRP) plank was used as the both permanent formwork and the tensile reinforcement for a concrete structural member is described in this paper. For the FRP plank and the concrete to act as a composite structural member a satisfactory bond at the interface between the smooth surface of the pultruded plank and the cast-in-place concrete must be developed. Sand was bonded to the pultruded FRP plank using a commercially available epoxy system. This study focuses on investigation of the bond slip behavior of sand coated interface between FRP and cast-in-place concrete experimentally. It shows a good bonding effect and maximum local bond stress is about 2.86 ㎫.

인장 보강재 및 거푸집으로 활용한 FRP 판과 타설 콘크리트 사이의 부착에 관한 실험적 연구

유승운(Yoo, Seung Woon) 한국콘크리트학회 2006 한국콘크리트학회 학술대회 논문집 Vol.2006 No.11

FRP 판을 거푸집 및 보강재로 활용한 콘크리트 보의 실험적 연구

유승운(Seung-Woon Yoo),배한욱(Han-Ug Bae),Michael Oliva,Lawrence Bank 한국콘크리트학회 2007 콘크리트학회논문집 Vol.19 No.1

영구거푸집으로 사용한 유리섬유 FRP 판과 현장타설 고강도콘크리트로 이루어진 합성보의 휨/전단파괴거동에 관한 실험적 연구

유승운(Yoo, Seung-Woon) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.6

유리섬유강화폴리머(GFRP) 판을 현장타설 고강도콘크리트 구조물의 영구거푸집으로 사용하기 위한 실험을 수행하 였다. 현재 생산되는 GFRP 판의 경우 표면이 매끈하여 콘크리트와 일체 거동에 다소 문제점을 갖고 있다. 따라서 본 연구에 서는 GFRP 판 하부의 잔골재 부착여부, GFRP판 웨브의 천공유무 및 간격, 상부 플랜지 폭을 실험 변수로 하여 현장타설 고강도콘크리트와 GFRP를 영구거푸집으로 활용한 전단경간비가 짧은 합성보의 휨/전단파괴거동을 분석하였다. GFRP 판 웨브를 천공하지 않은 경우 잔골재 부착효과 여부를 위한 실험 결과, 잔골재를 부착한 경우 미부착의 경우 보다 약 47% 정도의 높은 극한하중 값을 보여주며, 파괴형태도 휨/전단파괴모드를 보여 주었다. 웨브의 천공유무 및 간격효과는 잔골재를 부착하지 않은 경우 천공간격이 조밀한 경우가 약 24% 정도 높은 극한하중 값을 보여주었으며, 잔골재를 부착한 경우 천공 간격이 조밀하지 않은 경우가 약 25% 정도 낮은 극한하중 값을 보여주었다. 상부플랜지 영향을 살펴보면, 폭 40mm 경우가 20mm에 비해 약 17% 정도 큰 극한하중 값을 보여주었다. In this study, an experiment which utilized glass fiber reinforced polymer(GFRP) plank as the permanent formwork of cast-in-place high strength concrete structures was performed. The GFRP plank currently being produced has smooth surface so that it causes problems in behavior with concrete. Therefore, this research analyzed the flexure/shear failure behavior of composite beams, which used GFRP plank as its permanent formwork and has short shear span ratio, by setting the sand coated at GFRP bottom surface, the perforation and interval of the GFRP plank web, and the width of the top flange as the experimental variables. As a result of the experiments for effectiveness of sand attachment in case of not perforated web, approximately 47% higher ultimate load value was obtained when the sand was coated than not coated case and bending/shear failure mode was observed. For effectiveness of perforation and interval of gap, approximately 24% higher maximum load value was seen when interval of the perforation gap was short and the fine aggregate was not coated, and approximately 25% lower value was observed when the perforation gap was not dense on the coated specimen. For effectiveness of top flange breadth, the ultimate load value was approximately 17% higher in case of 40mm than 20mm width.

정상인 및 당뇨병환자에서의 혈청 H. D. L. - Cholesterol 치에 관한 연구

안승운 ( Seung Woon Ahn ),김선환 ( Sun Hwan Kim ),백금현 ( Kum Hyun Baik ),유재상 ( Jae Sang Yoo ),송재화 ( Jae Hwa Song ),박국태 ( Kuck Tae Park ),김진용 ( Jin Yong Kim ) 대한내과학회 1982 대한내과학회지 Vol.25 No.6

유리섬유강화폴리머 판을 영구거푸집 및 인장 보강재로 활용한 현장타설 고강도콘크리트 합성보의 휨 파괴거동에 관한 실험적 연구

엄찬희,유승운,Um, Chan Hee,Yoo, Seung Woon 대한토목학회 2015 대한토목학회논문집 Vol.35 No.5

본 연구에서는 유리섬유강화폴리머 판을 영구거푸집 및 인장 보강재로 활용한 현장타설 고강도콘크리트 합성보를 대상으로 판 하부의 잔골재 부착여부, 웨브의 천공유무 및 간격, 상부플랜지 폭을 변수로 하여 휨 파괴실험을 수행하였다. GFRP 판 웨브를 천공하지 않은 경우 잔골재 부착효과 여부를 위한 실험 결과, 잔골재를 부착한 경우 미부착의 경우 보다 약 43% 높은 극한하중 값을 보여주었으며, 웨브의 천공유무 및 간격효과는 잔골재를 부착하지 않은 경우 천공간격이 3배인 경우가 약 23% 정도 높은 극한하중 값을 보여주었으며, 잔골재를 부착한 경우 천공 간격이 5배인 경우가 약 11% 정도 높은 극한하중 값을 보여주었다. 상부플랜지 영향을 살펴보면, 폭 20mm 경우가 40mm에 비해 약 12% 정도 큰 극한하중 값을 보여주었다. An experiment of composite beam was performed which utilized glass fiber reinforced polymer (GFRP) plank as the permanent formwork with cast-in-place high strength concrete. This research analyzed the flexural failure behavior of composite beam by setting the sand coated at GFRP bottom surface, the perforation and interval of the GFRP plank web, and the width of the top flange as the experimental variables. As a result of the experiments for effectiveness of sand attachment in case of not perforated web, approximately 43% higher ultimate load value was obtained when the sand was coated than not coated case. For effectiveness of perforation and interval of gap, approximately 23% higher maximum load value was seen when interval of the perforation gap was 3 times and the fine aggregate was not coated, and approximately 11% higher value was observed when the perforation gap was 5 times on the coated specimen. For effectiveness of top flange breadth, the ultimate load value was approximately 12% higher in case of 20mm than 40mm width.