인장연화거동을 고려한 강섬유 보강 초고성능 콘크리트 보의 모멘트-곡률 해석

양인환,조창빈,김병석,Yang, In-Hwan,Joh, Chang-Bin,Kim, Byung-Suk 한국전산구조공학회 2011 한국전산구조공학회논문집 Vol.24 No.3

Tensile softening characteristics play an important role in the structural behavior of steel fiber-reinforced ultra high performance concrete. Tension softening modeling and numerical analysis method are necessary for the prediction of structural performance of steel fiber-reinforced concrete. The numerical method to predict the flexural behavior is proposed in this study. Tension softening modeling is carried out by using crack equation based on fictitious crack and inverse analysis in which load-crack opening displacement relationship is considered. Thereafter material modeling is performed considering tension softening. The comparison of moment-curvature curves of the numerical analysis results with the test results indicates a reasonable agreement. Therefore, the present numerical results prove that good prediction of flexural behavior of steel fiber-reinforced ultra high performance concrete beams can be achieved by employing the proposed method. 강섬유 보강 콘크리트의 인장연화특성은 구조적 거동에 매우 중요한 역할을 하며, 강섬유 보강 초고성능 콘크리트의 우수한 구조성능을 파악하기 위해서는 인장연화거동의 정밀모델링 및 이를 반영한 수치해석 기법이 필요하다. 따라서, 이 논문에서는 강섬유로 보강된 콘크리트의 부재의 인장연화거동 특성을 고려한 휨 거동을 예측하기 위한 수치해석 기법을 제시하였다. 강섬유 보강 콘크리트의 하중-균열개구변위 실험결과를 반영하여 가상균열모델에 근거한 균열방정식과 역해석 기법에 의해 인장연화모델링을 수행하였다. 또한, 인장연화거동을 반영한 재료모델링을 수행하였다. 제시기법에 의한 초고성능 콘크리트 보의 모멘트-곡률 수치해석 결과를 실험결과와 비교 분석하였으며, 수치해석 결과와 실험결과는 비교적 잘 일치하고 있다. 제안기법에 의해 강섬유 보강 초고강도 콘크리트 보의 휨강도를 정확하게 예측할 수 있다고 판단된다.

축방향 인장을 받는 콘크리트 부재의 FRP 보강근의 인장강화 효과

장낙섭,노치훈,오홍섭 한국구조물진단유지관리공학회 2023 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.27 No.6

본 연구에서는 GFRP, BFRP와 CFRP 보강근으로 보강된 콘크리트 시험체의 인장 거동 특성을 실험적으로 분석하였다. FRP 보강근의 인장강도는 설계강도와 유사하게 나타났으나, 탄성계수는 다소 낮게 측정되었다. 또한 인장강화 시험체는 OPC와 SFRC를 사용하여150(W)×150(B)×1000(H) mm의 크기로 제작하였다. 균열간격은 탄성계수가 낮고 표면이 보다 매끄러운 GFRP 보강근이 가장 크게 나타났으며, 표면이 다소 거친 BFRP와 탄성계수가 높은 CFRP 보강근의 균열간격은 비슷하게 분석되었다. 하중-변형률관계에서도 GFRP보강근은 균열후 다소 급격한 거동을 보인것에 반하여 BFRP와 CFRP 보강근은 균열발생시 다소 안정적인 거동후 일정수준은 인장강화 효과를 유지하였다. 인장강화지수의 경우 직경이 증가할수록 인장강화지수는 다소 작게 분석되었으며, BFRP보다 GFRP의 경우가 인장강화지수는 높게 분석되었다. In this study, the tensile behavior of concrete specimens reinforced with GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer), BFRP (Basalt Fiber Reinforced Polymer), and CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) bars was experimentally analyzed. The tensile strength of the FRP bars is appeared to be similar to the design strength, but the elastic modulus was somewhat lower. Additionally, the specimens for tension stiffening effect were manufacured using OPC (Ordinary Portland Cement) and SFRC (Steel Fiber Reinforced Concrete), with dimensions of 150(W)×150(B)×1000(H) mm. The crack spacing of specimens was most significant for GFRP reinforcement bars, which have a lower elastic modulus and a smoother surface, while BFRP and CFRP bars, with somewhat rougher surfaces and higher elastic moduli, showed similar crack spacings. In the load-strain relationship, GFRP bars exhibited a relatively abrupt behavior after cracking, whereas BFRP and CFRP bars showed a more stable behavior after the cracking phase, maintaining a certain level of tension stiffening effect. The tension stiffening index was somewhat smaller as the diameter increased, and GFRP, compared to BFRP, showed a higher tension stiffening index.

논문 : 삼척탄전 내○○지역에서 발생한 지반 거동의 방향 분석

이병주 ( Byung Joo Lee ) 대한지질공학회 2012 지질공학 Vol.22 No.1

삼척탄전 지역인 태백산맥 고원의 ○○ 지역에서 산사면의 거동이 발생하여 거동의 특성을 밝히기 위해, 지질 및 지질구조특성을 분석하였다. 지반거동이 발생한 지역은 고생대의 평안충군이 분포하는 곳으로 금천충과 장성충이 분포하는 곳에서 집중적으로 거동이 발생하고 있다. 이곳에 발달하는 불연속면들을 모두 동북동 방향의 주향에 30-80˚ 북북서 방향으로 경사진 곳과 40-90˚ 남동쪽으로 경사진 것들이 우세하게 발달하며 북서 방향의 주항을 가지는 불연면속면들도 관찰된다. 지반거동이 일어나는 지역에서 남쪽인 그룹l지역(Pl에서 P4 지점)은 전단응력이 작용하며 안행상 인장틈이 발달하였다. 그룹2 (P5에서 P7 지점)와 그룹3 (P8, P9 지점)지점은 공히 인장균열과 함께 정단층성의 스텝균열이 발생하였다. 이들을 근거로 각 지점에서 발섕한 인장 방종을 추적하면 시계바늘 반대 방향으로 인장력이 발섕하며 지반이 거동 했응을 보여 준다, 이와 더불어 연구지역 동쪽에 산사면을 따라 개설된 도로의 절취로 인한 산사면에서 응력 불균형 발 생도 하나의 원인을 제공한 것으로 판단된다. The purpose of this study is to analyze the direction of slope sliding that occurred at the highland 00 district in the Samcheok coalfield, using geological and structural detail surveys, The study area is dominated by the Paleozoic Pyong-an Group, and sliding is concentrated in zones of alternating sandstone and shale beds in the Geum-cheon and Jangsung Formations. Discontinuities in the area have a strike of NE-SW and dip at 300400 to the NW and 4008O0 to the SE. However, some have strikes of NW-SE. In slide area group 1 (P1 to P4), en echelon tension gashes were caused by shearing. The surface in the areas of group 2 (P5 to P7) and group 3 (P8 and P9) is marked by step-type tension cracks that formed due to extension. This phenomenon caused anticlockwise rotation of the sliding slope. Otherwise, the cutting of the road side through the eastern slope of the mountain contributed to surface sliding due to geographical equilibrium loss.

UV 폭로 및 동결융해 시험을 거친 FRP Hybrid Bar의 인장거동 평가

윤용식(Yong-Sik Yoon),박재성(Jae-Sung Park),박기태(Ki-Tae Park),권성준(Seung-Jun Kwon) 한국건설순환자원학회 2017 한국건설순환자원학회 논문집 Vol.5 No.2

본 연구에서는 UV 폭로 및 동결융해 환경이 FRP Hybrid Bar의 인장거동 및 표면 열화에 미치는 영향을 평가하기 위해 FRP Hybrid Bar를 대상으로 UV 폭로 및 동결융해 시험을 실시하였다. FRP Hybrid Bar의 경우 UV 폭로 및 동결융해 180cycle 시험 전/후 외관적인 열화가 거의 발생하지 않았다. 또한 FRP Hybrid Bar의 주요 장점 중 하나인 인장경화특성은 동결융해시험을 거친 이후에도 유지되었는데, 이는 UV 폭로시험을 거친 FRP Hybrid Bar에도 유효하게 평가되었다. UV 폭로시험을 거친 FRP Hybrid Bar는 일반 FRP Hybrid Bar와 거의 비슷한 인장거동을 나타내었으며, 동결융해 180cycle의 진행에도 불구하고 일반철근, FRP Hybrid Bar, UV 폭로를 거친 FRP Hybrid Bar의 인장거동은 큰 변화를 나타내지 않았다. 본 연구에서는 UV 폭로 및 동결융해 환경이 FRP Hybrid Bar의 외관 및 인장 특성에 큰 영향을 미치지 못하는 것으로 판단되지만, 충격에 따른 규사코팅의 박락은 콘크리트와의 부착력에 영향을 미치므로 이에 대한 고려가 필요하다. The present work is for an evaluation of tension behavior and surface deterioration of FRP Hybrid Bar due to UV exposure and freezing/thawing(F/T) actions. For the work, FRP Hybrid Bar is subjected to UV exposure test, then F/T test is performed successively to 180 cycles. In FRP Hybrid Bar, no significant surface deterioration is evaluated after UV exposure. Tension hardening performance, a unique engineering advantage of FRP Hybrid Bar, is still maintained after F/T test. The performance in FRP Hybrid Bar exposed to UV is still effective. FRP Hybrid Bar exposed to UV have almost similar tension behavior of FRP Hybrid Bar without UV exposure. Although F/T cycles increase to 180, steel rebar, FRP Hybrid Bar, and FRP Hybrid Bar exposed to UV show no significant changes in tension behavior. In the work, UV exposure and F/T actions are evaluated to have little negative effect on surface deterioration and tensile performance in FRP Hybrid Bar, however spalling of silica coating due to impact should be considered since it affects bonding strength to outer concrete.

초고성능 콘크리트와 고연성 무시멘트 복합재료의 압축 및 인장성능

최정일,박세언,이방연 한국구조물진단유지관리공학회 2017 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.21 No.3

초고성능 콘크리트와 고연성 무시멘트 복합재료는 높은 압축강도 및 높은 연성 등 재료의 우수한 성능으로 인하여 유망한 건설재 료로 분류되고 있다. 이 연구의 목적은 초고성능 콘크리트와 고연성 무시멘트 복합재료의 압축강도와 인장거동에 대하여 실험적으로 조사하 여 성능을 비교하는 것이다. 이를 위하여 밀도, 압축강도, 일축인장실험 등 일련의 실험을 수행하였다. 실험결과 알칼리 활성 슬래그 기반 고연 성 무시멘트 복합재료의 압축강도와 인장강도는 초고성능 콘크리트의 압축강도와 인장강도에 비하여 낮게 나타났지만, 인장하중 하에서 알칼 리 활성 슬래그 기반 고연성 무시멘트 복합재료의 인장변형성능 및 인성은 초고성능 콘크리트의 인장변형성능 및 인성에 비하여 높은 것으로 나타났다. 또한 알칼리 활성 슬래그 기반 무시멘트 페이스트에 폴리에틸렌섬유를 보강하여 7.89 %에 달하는 높은 인장변형성능을 확보할 수 있는 것으로 나타났다. Ultra-high performance concrete and high ductile cementless composite are considered as promising construction materials because those exhibits higher performance in terms of high strength and high ductility. The purpose of this study is to investigate experimentally the compressive strength and tensile behavior of ultra-high performance concrete and high ductile cementless composite. A series of experiments including density, compressive strength, and uniaxial tension tests were performed. Test results showed that the compressive strength and tensile strength of alkali-activated slag based high ductile cementless composite were lower than those of ultra-high performance concrete. However, the tensile strain capacity and toughness of alkali-activated slag based high ductile cementless composite were higher than those of ultra-high performance concrete. And it was exhibited that a high ductility up to 7.89% can be attainable by incorporating polyethylene fiber into the alkali-activated slag based cementless paste.

일반모래를 잔골재로 사용한 고연성 시멘트 복합체의 인장거동

이방연,강수태,Lee, Bang Yeon,Kang, Su-Tae 한국구조물진단유지관리공학회 2017 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.21 No.6

이 연구에서는 PE 섬유를 사용한 고연성 시멘트 복합체에 대해 최대입경 4.75 mm의 일반모래(강모래)를 규사와 서로 다른 비율로 혼합하여 사용하였을 때, 그에 따른 고연성 시멘트 복합체의 인장거동 변화를 실험을 통해 살펴보고자 하였다. 유동성 평가 실험에서는 강모래 치환율이 증가함에 따라 유동성이 증가하는 것으로 나타났다. 압축강도는 평균압축강도에는 큰 차이가 없었으나, 편차의 크기가 강모래 치환율이 증가할수록 증가하는 것으로 나타났다. 일축인장시험 결과에서는 강모래 치환율에 따른 인장강도의 변화는 거의 없는 것으로 나타났으며, 인장변형률 성능에서는 강모래 치환율이 증가함에 따라 향상되는 결과를 나타내었다. 강모래 치환율이 증가함에 따라 다중균열의 분포밀도가 증가하면서 인장변형률 성능의 향상된 것으로 보인다. 한편, 인장변형률 성능의 편차는 압축강도에서와 마찬가지로 강모래 치환율이 증가함에 따라 커지는 양상을 나타내었다. 이 연구를 통해 규사 대신 일반모래를 사용한 경우에도 고연성 시멘트 복합체의 인장거동의 변동성은 증가하지만, 규사를 사용한 고연성 시멘트 복합체와 비교할 때 등가 이상의 인장성능을 나타낼 수 있음을 확인하였다. This study was aimed to investigate the tensile behaviors of PE(Polyethylene) fiber-reinforced highly ductile cementitious composites with different combinations of micro silica sand and normal sand(river sand) with maximum particle size of 4.75 mm. Flow test result indicated the increase of flowability with higher replacement ratio of river sand. There was no noticeable difference in the mean compressive strength with different replacement ratio of river sand, but the variation in the compressive strength increased as higher amount of river sand was adopted for the replacement. The difference in the uniaxial tensile strength was negligible, but the tensile strain capacity was significantly influenced by the replacement ratio of river sand. It is thought that increased density of multiple cracks induced improved tensile strain capacity when higher percentage of river sand was adopted for fine aggregate. The deviation in the strain capacity increased as the replacement ratio of river sand was higher, as in the compressive strength. This study presented the feasibility of using normal sand instead of micro silica sand for highly ductile cementitious composites with equivalent or better uniaxial tensile performance, even though it might increase the deviation in the performance.

확률론적 분포를 고려한 철근 배근 섬유보강 콘크리트 부재의 일축 인장거동 해석

이성철,이동민 한국콘크리트학회 2023 콘크리트학회논문집 Vol.35 No.3

섬유보강 콘크리트를 구조재로 활용하기 위해 철근이 배근된 섬유보강 콘크리트 구조 거동 예측을 위한 해석적 연구가 최근 활발히 진행되어 왔다. 이 논문에서는 철근이 배근된 섬유보강 콘크리트의 인장거동을 합리적으로 예측할 수 있는 해석 방안이 제안되었다. 제시된 해석 방안에서는 섬유, 콘크리트 매트릭스, 그리고 철근에 의한 인장력들의 합으로 부재의 인장력을 산정하였다. 또한, 섬유에 의한 인장력 산정 시 다수의 균열 발생에 따른 각 균열면에서의 섬유에 의한 인장력의 확률론적 분포를 고려하였다. 제안된 해석 방안을 활용해 기존 시험체를 해석한 결과, 실험으로부터 측정된 인장력-인장변형 거동을 잘 예측하는 것으로 나타났다. 특히, 섬유에 의한 확률론적 분포를 고려하지 않을 경우 인장거동을 과대평가하는 것으로 나타나, 다수 균열 발생에 의한 영향을 고려하는 것이 필요한 것으로 판단된다. 이 연구의 주요 결과는 향후 철근 배근 섬유보강 콘크리트 부재 구조 거동 관련 연구에 유용할 것으로 기대된다.

일축인장 하에서의 심장 수술용 봉합사의 변형률 속도 의존 재료거동 평가

유동만(Dongman Ryu),송승환(Seunghwan Song),이치승(Chi-Seung Lee) 대한기계학회 2021 大韓機械學會論文集B Vol.45 No.2

봉합사의 인장 특성, 매듭 방법 및 강도 특성, 수명예측, 생체 적합성 등에 관련된 연구들은 지난 30년 동안 다양하게 진행되어 왔다. 하지만 최근에 개발된 봉합사에 대한 연구들은 미비한 실정이며, 현장에서 사용되는 용도에 초점을 맞춘 연구들 역시 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 심장 조직과 판막에 주로 사용되고 있는 봉합사의 변형률 속도별 인장 거동을 파악하고 분석하고자 한다. 이를 위해 현장에서 사용되고 있는 서로 다른 지름의 봉합사들을 기반으로 변형률 속도별 일축인장 실험들을 수행하였다. 일축인장 실험은 신뢰성을 확보한 선행 연구들을 참조한 시험법으로 진행되었으며, 이로 인해 봉합사들의 기계적 거동과 물성을 측정하고 비교 분석하였다. Various studies have been reported in literature over the past three decades on the tensile properties of sutures, knot methods, strength characteristics of knots, lifetime assessments, and biocompatibility evaluations. However, studies on the material properties of cardiac surgical suture or suture materials are insufficient. Therefore, in this study, the tensile behaviors of suture materials for cardiac surgical purposes were examined according to strain rates. Uniaxial tensile tests were performed according to the strain rate and diameter of the suture, and results based on previous studies using this test method were considered for verification. The mechanical behaviors and properties of the suture were also measured, and a comparative study was conducted based on experiment conditions.

폴리에틸렌 섬유 종류에 따른 고로슬래그 기반 무시멘트 복합재료의 역학특성

진정언,최정일,박세언,이방연 한국건설순환자원학회 2022 한국건설순환자원학회 논문집 Vol.10 No.3

이 연구의 목적은 인장강도 및 형상비가 다른 폴리에틸렌 섬유가 무시멘트 복합재료의 인장거동에 미치는 영향을 실험적으로조사하는 것이다. 이를 위하여 섬유 종류 및 물-결합재비를 달리한 세 가지 배합을 준비하였고, 밀도 실험, 압축강도 실험및 일축인장 실험을 수행하였다. 실험결과 유사한 화학구조를 갖지만 인장강도가 10 % 낮고, 형상비가 8.3 % 높은 폴리에틸렌섬유를 사용한 경우 복합재료의 인장변형성능과 인성이 각각 11.7 %와 12.4 % 높고 균열폭은 9.1 % 작은 성능을 나타내었다. 또한 동일한 폴리에틸렌 섬유를 사용한 경우 물-결합재비가 증가하여 복합재료의 강도가 낮지만 인장변형성능과 균열패턴이향상될 수 있는 것으로 나타났다.

장기계측을 통한 인장형 앵커의 인장력 손실 평가

이봉직(Bongjik Lee),이종규(Jongkyu Lee) 한국지반환경공학회 2015 한국지반환경공학회논문집 Vol.16 No.10

본 연구에서는 앵커의 장기 거동특성과 인장력 손실을 평가하기 위하여 실제 시공된 인장형 앵커를 대상으로 장기 계측을 실시하고 이를 기존 예측결과와 비교?분석하였다. 영구앵커는 비탈면 안정 혹은 구조물의 부상방지 등을 목적으로 사용되는 보강재로써 가설 앵커와 달리 구조물의 공용기간 동안 기능을 유지해야 한다. 그러나 시간 경과에 따라 앵커의 릴렉세이션 및 크리프가 지속적으로 발생되기 때문에 안정적인 기능발휘를 위해서는 인장력 손실에 대한 관리가 필수적이다. 지금까지 인장력 손실은 탄성론을 이용한 프리스트레스 감소와 인장재 종류에 따른 릴렉세이션을 값을 이용하여 산정하여 왔으며 장기적인 계측결과를 이용한 검증은 제한적인 실정이다. 이에 본 연구에서는 실제 시공된 인장형 앵커를 대상으로 현장조건과 상세 지반조사를 실시하였으며 하중계, 경사계 및 지하수위계를 설치하여 최대 500일 이상의 장기 계측결과를 분석하였다. 또한 측정된 벽체의 변위 및 앵커의 인장력 손실을 기존 해석결과와 비교함으로써 앵커의 장기 거동특성을 평가하였다. 평가결과 대부분의 앵커력 손실은 90일 이내에 발생되며, 앵커력 손실은 예측된 값보다 작게 측정되는 것으로 나타났다. In this study, to evaluate the long-term behavior characteristics and the loss of prestress force, the long-term measurement of the tensile anchors in the actual construction was performed and the results were analyzed comparing with the existing estimation. As the reinforcement member used for the purpose of slope stability or uplift-resisting of the permanent structure, etc, the permanent anchor should maintain the functions during the performance period of the structure differently from the temporary anchor. However, as the time passes by, since the relaxation and the creep of the anchor occur constantly, the management for the loss of tensile force is essential to perform the functions stably. So far, the loss of the tensile force has been estimated according to the reduction of the prestress using elasticity theory and using the relaxation value according to the type of tension member and the test using the long-term measurement is limited. Therefore, in this study, the site condition and the ground were investigated for the tensile anchor in the actual construction and the long-term measurement results more than 500 days was analyzed by installing the loadcell, inclinometer and the groundwater level gauge. In addition, the long-term behavior characteristics were evaluated by comparing the disposition of the measured earth retaining wall and the tension force loss of the anchor with the existing interpretation results. In the evaluation results, the most of the tension force loss occurs within 90 days and the loss was measured less than the estimated values.