설계기준 별 균열제어 비교 분석

오홍섭,최석환,김동주,이방연,최승원 한국콘크리트학회 2016 한국콘크리트학회 학술대회 논문집 Vol.2016 No.5

파형강판 볼트 이음부의 피로성능에 관한 실험적 연구

오홍섭 한국구조물진단유지관리공학회 2014 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.18 No.2

파형강판 구조물은 강판 세그먼트를 현장에서 볼트연결하고, 양질의 뒷채움 시공을 통해 시공성을 높일 수 있기 때문에 최근 생태통로,소규모 교량 및 관로 등에 폭넓게 시공되고 있다. 본 연구는 휨하중을 받는 볼트연결된 파형강판 세스먼트의 정적 및 피로거동을 실험적으로 분석하였다. 피로거동을 분석하기 위하여 볼트 직경, 와셔와 같은 연결부 상세를 실험변수로 하였으며, 실험에 사용된 실험체의 파형의제원은 400x150 mm이다. 정적실험 결과 모든 실험체의 실험 극한강도가 이론강도보다 높게 나타났으며, 강판의 지압 및 상부강판 볼트구멍의 찢김에 의해 파괴되었다. 6mm와 7mm 강판에 대하여 하중범위 209kN에서 517kN사이로 피로실험을 수행하였으며, 실험결과 정적파괴시의 강판지압과 찢김파괴에서 피로실험시에는 강판지압과 볼트 전단의 형태로 변화하였으며, 2백만회 피로한계는 대략 85MPa로 분석되었다. Corrugated steel plate structure, which is built by assembling corrugated steel plate segments with bolts on site and filling thesurroundings with quality soil, is widely used for buried structures as a eco-corridors, small bridges, and closed conduits. This experimental study is dealt with the static and fatigue performance of bolt connected corrugated steel plates under flexural loading. The experimental variables to verify the fatigue performance are bolt diameters and detailing of connection such as washer and thecorrugation dimension of specimens has a 400x150 mm. The experimental ultimate strength of specimens under static loading washigher than the theoretical strength and all specimen failed by a bearing and tearing failure of bolt hole of upper plate. Therefore,a fatigue tests of specimens had 6.0mm and 7.0mm thickness was conducted in which the load range was up to 209kN and 516kN, respectively. From the fatigue test, failure patterns are changed from plate bearing and tearing which is a typical failure pattern of static failure to a bearing failure of plate and shear failure of bolt, and experimental fatigue limit at 2x106cycles is about 85MPa.

압축하중을 받는 파형강판 연결부 상세에 따른 구조거동 분석

오홍섭,남기욱 한국구조물진단유지관리공학회 2012 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.16 No.1

본 연구는 소규모 지하통로, 저류시설 및 지중구조물에 많이 적용되고 있는 파형강판구조의 이음부강도를 실험적으로 평가하고자 하였다. 대골형파형강판을 사용하는 지중 강구조물은 압축력에 대하여 충분한 안정성을 확보하여야 한다. 그러나 현장에서 볼트 연결되는 이음부가 강판의 두께, 캐스킷, 와셔, 슬롯홀과 같은 연결상세에 따라 강도가 변화함에도 불구하고 이음부강도에 대한 실험적 이론적 결과가 설계에 반영할 수 있을만큼 충분히 축적되지 않은 상태이다. 본 연구에서는 다양한 연결상세를 적용한 경우의 이음부 압축거동을 실험적으로 분석하였다. 연구결과 강판의 두께가 증가함에 따라 강판지압파괴에서 볼트전단의 형태로 파괴 형태가 변화하는 것으로 나타났으며, 6.omm 이상의 플레이트에서는 개스킷과 슬롯홀을 적용한 이음부가 와셔를 적용한 경우보다 효과적인 거동을 보이는 것으로 관찰되었다. This study is dealt with the experimental seam strength of deep corrugated steel plate which is used as underpasses, storm sewers and other buried applications. The soil-metal structure using deep corrugated plate should be sufficient to ensure safety for compressive loading. The experimental and theoretical results on the seam strength are accumulated enough to take the design guideline, even if the seam strength at the bolt connected lap joint in construction site can be varied depending on the connection detailing and the thickness of plate. In this study, compressive behavior of bolted lap jointed plates using various connection detail such as gasket, slot hole, washer was experimentally analyzed. From the test, failure pattern with an increases in the thickness of specimens was changed from plate bearing to bolt shearing. In case of thicker plates than 6.0mm, the structural performance of lap joint using gasket and slot hole is more effective than it of the plate adopted washer.

기계식 앵커시스템을 활용한 FRP 보강근의 장기성능에 대한 실험적 평가

오홍섭 한국방재학회 2015 한국방재학회논문집 Vol.15 No.4

This paper is dealt with an experimental results to examine the tensile strength, long-term performance such as the fatigue and tensile creep performance of GFRP and AFRP reinforcing bar. The anchorage method for test on the tensile and long-term performance was adopted with compression type mechanical anchorage system based on the ASTM specification. From the cyclic loading test on the AFRP and GFRP reinforcing bar, the fatigue endurance limit on the two million loading cycles of two different bars are almost 25% of initial tensile strength. The creep rupture test on GFRP bar was conducted and the creep rupture does not occur if sustained stress is limited to 55% of the short term strength. 본 연구에서는 GFRP와 AFRP 보강근의 인장강도와 피로, 크리프와 같은 장기성능을 실험적으로 평가하였다. 인장 및 장기거동 평가를 위하여 ASTM 기준을 적용한 압착형 앵커를 도입하여 실험을 수행하였다. AFRP와 GFRP보강근에 대한 피로실험 결과 두 보강근의 200만회에 대한 피로한계는 약 정적강도의 25% 수준인 것으로 분석되었다. GFRP에 대한 크리프 실험을 수행하였으며, 실험결과크리프에 대한 저항강도는 정적강도의 55%수준인 것으로 나타났다.

급속 보수용 마그네슘 인산염 모르타르의 경화 및 강도특성

오홍섭,이인희 한국구조물진단유지관리공학회 2019 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.23 No.3

Damage to the pavement system due to various causes will be required rapid repair work for reopening the vehicle traffic. The magnesium oxide phosphate composite(MPC) has a short curing time and is capable of early compressive strength development, is suitable for rapid repair materials. The aim of this study was to evaluate the hardening and compressive strength characteristics of MPC according to the water-binder (W / B) ratio and magnesium-phosphate(M / P) ratio in order to develop repair materials consisted with light burned magnesia and potassium dihydrogen phosphate. In order to ensure the workability in the field application, the difference of mechanical properties according to standard sand and ordinary sand and performance of retards were evaluated. The mix proportion with W/B ratio was about 35% and the M/P ratio was about 1.0 ~ 1.2 has a superior perfomance with strength and hardening condition. Especially, the strength of composite at only 1 day curing with W/B ratio of 0.35 and the M/P ratio of 1.2 was shown the higher than 25.0 MPa. Boric acid as a retarder was found to be suitable for ensuring the working time, and the purity of magnesium oxide was about 90 ~ 95%, which is effective for ensuring curing time and strength. 다양한 원인에 의한 포장체에 손상이 발생하면 신속한 통행재개를 위한 급속보수가 필요하게 된다. 산화마그네슘인산염복합체의 는 경화시간이 짧고, 조기 강도발현이 가능하여 급속보수재료로 적합한 특성을 갖고 있다. 연구에서는 경소마그네시아와 제1인산칼륨을 결합하여 보수재료로 개발하기 위하여 물-결합재(W/B)비, 마그네슘-인산염(M/P)비 등의 배합비를 조정하면서 경화와 강도특성을 평가하고자 하였다. 그리고 현장 적용시의 작업성을 확보하기 위하여 표준사와 일반모래에 따른 거동차이와 지연제별 특성을 평가하였다. 실험결과 물-결합재비는 35%내외와 마그네슘-인산염비는 1.0~1.2 내외가 강도측면에서 가장 적합한 것으로 분석되었다. W/B비 0.35, M/P비 1.2 변수에서 1일강도 25.0MPa 이상 발현되어 조기 보수재료로서 활용가능성이 충분한 것으로 분석되었다. 작업시간 확보를 위해서는 붕산을 지연제로 사용하는 것이 적합한 것으로 나타났으며, 산화마그네슘의 순도는 90~95%내외가 경화시간 확보를 위해 효과적인 것으로 나타났다.

탄소섬유 보강재로 표면매립에 의해 보강된 철근 콘크리트 보의 휨 보강성능

오홍섭,심종성,주민관 한국구조물진단유지관리공학회 2008 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.12 No.3

본 연구는 비부식성 및 고성능의 보강재로 많은 연구가 진행 중인 Fiber Reinforced Polymer(FRP)를 이용하여 표면매립 보강공법(Near Surface Mounted)을 통한 휨 구조거동을 분석, 보강형태에 따른 휨 성능을 규명하고자 한다. 이를 위해 본 연구에서는 역사다리꼴 탄소막대를 이용하여 NSM 보강 보 구조물의 휨성능을 분석하였으며 Type A(15x13x6mm)와 Type B(4x3x10mm)의 2가지 보강재 형태로 각각 보강비를 달리 하여 실험을 수행하였다. 실험결과, 무보강 실험체인 Control 실험체보다 20~100%의 보강성능 향상을 나타내었으며, 이를 바탕으로 휨모멘트 성능해석 및 균열, 연성지수 평가를 통해 본 NSM 보강공법의 보강효율을 분석하였다. This study is to investigate the flexural performance of Near Surface Mounted (NSM) strengthening method using Fiber reinforced Polymer (FRP) materials to concrete structures. For this study, the inverse-shaped trapezoid CFRP composite material which has been registered as New Excellent Technology (NET) 351 was adopted to the concrete structure. In this study, two types of the CFRP types were considered; Type A (15x13x6mm) and Type B (4x3x10mm) with different strengthening ratio. In the result of the test, it was proved that NSM strengthened specimens had more flexural performance of 20-100% than that of the unstrengthened specimen. With this test result, the structural efficiency was investigated based on the coefficient of ductility and coefficient of crack resistance.

실란계 혼화제를 활용한 소수성 시멘트 모르타르의 기초물성 연구

오홍섭 한국건설순환자원학회 2018 한국건설순환자원학회 논문집 Vol.6 No.2

본 연구에서는 폴리비닐 알코올 계면활성제와 폴리메틸 하이드로 실록산을 혼합하여 에멀젼 형태의 소수성 혼화제를 제조하였으며, 이를 적용한 모르타르의 강도와 역학적 성질을 평가하였다. 개발된 소수성 혼화제는 강도 감소가 나타나지 않았으며, 산화마그네슘 혼입 모르타르는 조기에 강도가 발현되는 것으로 나타났다. 수밀성의 경우에는 모르타르에 소수성 혼화제를 직접 배합한 경우에 투수계수가 크게 감소하는 것으로 분석되었으나, 메타카올린에 의한 효과는 크지 않은 것으로 관찰되었다. 표면의 소수성은 표면을 코팅한 시편에서 접촉각이 증가하여 소수성 표면을만드는 것은 확인되었으며, 혼화제에 사용된 섬유와 메타카올린의 혼입율이 최적화되지 않아 초소수성 표면을 갖지는 못하는것으로 분석되었다.

항만준설토의 콘크리트 혼합재로의 활용을 위한 기초적 연구

오홍섭,오광진,이주원 한국구조물진단유지관리공학회 2010 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.14 No.6

최근 준설토의 발생량은 항만공사를 통하여 급격히 증가하고 있는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 울산항과 부산항 준설토를 콘크리트 혼합재로의 혼입을 위한 연구를 수행하였다. 이를 위하여 준설토의 물리적 및 화학적 시험을 수행하였고, 그 결과를 바탕으로 하여 잔골재 대체재로서 준설토를 일정한 비율로 증가시켜 혼입한 모르터 시험체의 압축강도 시험을 수행하였다. 울산항 및 부산항 준설토 모두 혼입비율이 10%일 때 압축강도가 향상됨을 나타내었고, 무기질 실트 성분이 약 70% 함유되어 있는 부산항 준설토의 경우 잔골재의 대체량이 30% 일 때 압축강도가 증가하는 경향을 나타내었다. 또한 ICP 분석결과, 두 시료 모두 폐기물 해양배출처리기준과 토양오염 우려기준 및 대책기준에 만족하는 결과를 나타내어 콘크리트 재료로의 사용에 있어서 긍정적인 영향을 기대할 수 있었다. Recently dredged material generation has a tendency to increase since harbor construction are under progress. In this study, an experiment had been carried out which replacement of dredged material of Busan and Ulsan port as concrete mixing material. For this experiment, physical and chemical test of dredged material was carried out, and compressive strength test of mortal specimen with dredged material in scale, as aggregate replacement, was carried out. Compressive strength of Busan and Ulsan was both increased when the ratio of mixing materials was 10%. Compressive strength of Dredged material from Busan with about 70% of mineral silt showed increse when the ratio of aggregate replacement in 30%. In addition, in the result of the ICP test, both dredged materials satisfied the waste's marine discharge treatment and soil contamination concern and measures criterion on that using dredged material as a concrete material can influence on application of concrete positively.

포장콘크리트 보수를 위한 MPC 모르타르의 강도 및 내구특성

오홍섭,김영환,장낙섭 한국방재학회 2019 한국방재학회논문집 Vol.19 No.3

Concrete pavements can get damaged owing to multiple factors and therfore need to be rapidly repaired (even during winter) for ensuring the safety of vehicle traffic. As conventional Portland cement materials cannot be rapidly repaired, several studies have focused on employing magnesia phosphate composite (MPC) as a repair material. In this study, strength characteristics such as compressive, flexural, and bond strengths of MPC mortar were evaluated by considering the type of retarder and presence of reinforcing fibers as mixing parameters. The obtained results indicate that specimens with boric acid as the retarder and comprising polyvinyl alcohol (PVA) fibers have superior mechanical properties with respect to flexural strength and bond strength. The results obtained from the mercury intrusion porosimetry (MIP) micro-porosity test demonstrate that porosities of specimens comprising reinforcing fibers (PVA and cellurose) are higher than that of other mixes, whereas by conducting scanning electron microscope (SEM) analysis, the crosslink of micro-cracks owing to the presence of fibers can be observed. Furthermore, the results of the scaling test (ASTM C 672) and chloride migration test (NT build 492) indicate that specimens comprising PVA fibers exhibit excellent long-term durability. 복합인자에 의해 손상이 발생하는 콘크리트 포장은 차량 통행을 위해 동절기 등에도 급속보수가 필요하다. 그러나 전통적인 포틀랜드 시멘트계 보수재료는 급속보수가 어렵기 때문에 마그네시아인산염 복합체를 보수재를 활용하자고 하는 연구가 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 지연제의 종류, 보강섬유의 유무 등을 배합변수로 하여 마그네시아인산염 모르타르의 강도특성을 평가하였으며, 사용성과 내구성능을 확인하기 위한 내구성능 평가를 실시하였다. 휨강도 및 부착강도 평가결과 지연제는 붕산을 사용하고, 보강섬유는 PVA를 사용하는 것이 강도측면에서 효과적인 것으로 분석되었다. 기공률의 경우에는 섬유보강 배합이 다소 높게 나타났으나, SEM 분석에서는 섬유에 의한 미세 균열의 가교현상이 관찰되었다. 박리실험(ASTM C492)과 염화물 이동실험(NT Bulid 492) 실험에서도 PVA 섬유를 혼입한 배합이 장기적 사용성능이 우수한 것으로 분석되었으며, 보수후 실험체에서도 PVA 섬유를 사용한 경우가 박리량이 낮아 보수재료로서 활용성이 높은 것으로 분석되었다.

FRP 보강콘크리트 보의 휨거동에 관한 실험적 연구

오홍섭,안광열 한국구조물진단유지관리공학회 2008 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.12 No.3

혹독한 자연환경하에서의 구조물의 내구성이 주요한 관심사도 대두되면서 건설분야에서 섬유강화폴리머의 사용이 점차 증가하고 있는 추세이다. 본 연구에서는 FRP bar를 휨부재의 휨보강근으로서의 적용가능성을 평가하기 위하여 휨실험을 수행하였다. 탄소섬유, 유리섬유 및 탄소와 유리섬유를 혼합한 hybrid 섬유 보강근을 사용하여 보강량을 변화시킨 12개의 실험체를 제작하여 실험을 수행하였으며, 그결과는 파괴형태, 모멘트-변위, 휨강도, 연성지수 및 단면에서의 변형율분포 등에 대하여 분석하였다. 실험결과는 ACI 기준에 제시된 모델과 비교하였으며, 전체적으로 보의 휨강도는 강도설계이론에 의한 결과와 거의 유사한 것으로 나타났다. 그러나 처짐의 경우에는 유리섬유의 경우는 이론이 과대평가 되었으며, 탄소섬유는 과소평가되는 것으로 나타났다. The use of fiber reinforced polymer (FRP) composites is significantly growing in construction and infrastructure applications where durability under harsh environmental conditions is of great concern. In order to examine the applicability of FRP rebar as a reinforcement in flexural member, flexural tests were conducted. 12 beams with different FRP materials such as CFRP, GFRP and Hybrid FRP and reinforcement ratio were tested and analyzed in terms of failure mode, moment-deflection, flexural capacity, ductility index and sectional strain distribution. The test results were also compared with the theoretical model represented in ACI 440.1R06. Test results indicate that the flexural capacity of the beams reinforced by FRP bars can be accurately predicted using the ultimate design theory. They also show that the current ACI model for computing the deflection overestimates the actual deflection of GFRP series and underestimates the deflection of CFRP series.