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곽홍신,이정풍,홍기남,연영모,한민철 한국복합신소재구조학회 2022 복합신소재구조학회논문집 Vol.13 No.6
This paper presents an analytical study to evaluate the applicability of CFRP grids as a substitute for traditional steel rebars. Finite-element (FE) analysis that predicts the flexural behavior of concrete beams that were reinforced with CFRP grids was performed using LS-DYNA, which is a commercial structural-analysis program. To verify the reliability of the proposed FE model, the experimental results performed by Kwak et al. (2022) and the FE analysis results were compared. The failure mode of the specimens predicted by the FE analysis was found to be relatively similar to that of the experimental results. In addition, the ultimate load and ultimate deflection of the specimens predicted by the FE analysis exhibited insignificant errors of 9% and 12%, respectively, compared with those of the experimental results. Parametric studies were conducted to confirm the factors that affected the flexural strength of the concrete members reinforced with CFRP grids using the proposed FE analysis model. The result of the parametric studies confirmed the cross-sectional area of the CFRP grid as a factor that significantly affected the flexural performance of the concrete beam reinforced with CFRP grid. 본 논문은 철근을 대체재로 CFRP 그리드의 적용 가능성을 평가하기 위한 해석적 연구 결과를 보고한다. CFRP 그리드로 보강된 콘크리트 보의 휨거동 예측을 위한 유한요소해석은 상용 구조해석 프로그램인 LS-DYNA를 이용하여 수행되었다. 제안된 유한요소해석 모델은 Kwak et al.(2022)에 의해 수행된 실험 결과에 대한 재현해석을 통해 검증되었다. 해석에서 도출된파괴양상은 실험 결과와 비교적 정확히 예측되었다. 또한 유한요소해석에서 예측된 극한하중 및 극한하중에서의 처짐은 실험결과와 각각 9%, 12%의 미미한 오차를 보였으며, 제안된 유한요소해석모델의 정확성은 검증되었다. 제안된 해석모델을 FE해석모델을 이용하여 CFRP 그리드로 보강된 콘크리트 부재의 휨강도에 영향을 미치는 인자를 확인하기 위해 매개변수해석이 수행되었다. 매개변수해석 결과, CFRP 그리드의 단면적이 CFRP 그리드로 보강된 콘크리트 보의 휨성능에 상당한 영향을 끼치는 인자로 확인되었다.
CFRP 그리드가 인장보강재로 사용된 콘크리트 부재의 휨 거동 평가
곽홍신 ( Kwak Hongshin ),이정풍 ( Lee Jeongpung ),홍기남 ( Hong Kinam ),연영모 ( Yeon Yeongmo ) 한국복합신소재구조학회 2022 복합신소재구조학회논문집 Vol.13 No.5
본 논문은 철근대체재로 Carbon fiber reinforced polymer(CFRP) 그리드가 사용된 콘크리트 부재의 휨성능을 평가하기 위한 실험적 연구결과를 보고한다. 실험에 사용된 CFRP grid의 탄성계수와 인장강도는 각각 240GPa, 3964MPa이다. CFRP 그리드가 인장 보강재로 사용된 콘크리트 부재의 휨거동 평가를 위해 총 7개의 1방향 슬래브 콘크리트 실험체가 제작되었다. 실험변수로 피복두께, CFRP 그리드의 보강 겹 수, CFRP 그리드의 겹침 여부가 고려되었다. 실험체의 휨거동 평가는 3점 휨실험을 통해 수행되었으며, 각 실험변수가 초기균열하중에 미치는 영향은 미미한 것으로 확인되었다. 실험체에 초기균열이 발생된 이후 응력 재분배에 의해 하중 증가 없이 CFRP grid의 변형률이 증가하는 현상이 관측되었다. CFRP 그리드 보강 겹 수가 1겹 증가함에 따라 실험체의 극한하중은 약 8.5kN씩 선형적으로 증가하였다. 또한, 피복두께가 증가함에 따라 실험체의 극한하중 및 강성이 감소하였으며, 그리드 겹침 여부가 실험체 극한하중에 미치는 영향은 미미하다는 것이 확인되었다. 추가적으로 실험결과와 ACI 440.1R-15를 통해 계산된 공칭 휨강도를 비교하였다. 그 결과 실험을 통해 확보된 극한강도는 ACI 440.1R-15 대비 13%∼24% 큰 것으로 나타났다. 따라서, ACI 440.1R-15는 CFRP grid로 보강된 콘크리트 보의 휨강도를 보수적으로 평가하고 있음이 확인되었다. This paper reports an experimental study to evaluate the flexural performance of concrete members using carbon fiber reinforced polymer(CFRP) grids as a substitute for traditional steel rebar. The modulus of elasticity and tensile strength of the CFRP grid used in the experiment were 232GPa and 3964MPa, respectively. A total of 7 specimens were constructed to evaluate the flexural performance of concrete members with CFRP grids used as tensile reinforcement. The modulus of elasticity and tensile strength of the CFRP grid used in the experiment were 232 GPa and 3964 MPa, respectively. As experimental variables, the cover thickness, the number of CFRP grid layers, and the overlapping of the CFRP grid were considered. After the initial crack occurred in the specimen, it was observed that the strain of the CFRP grid increased without an increase in load due to moment redistribution. As the number of CFRP grid layers increased by one, the ultimate load of the specimen increased linearly by about 8.5 kN. In addition, as the cover thickness increased, the ultimate load and stiffness of the specimen decreased. Moreover, the experimental results and the nominal flexural strength calculated through ACI 440.1R-15 were compared. As a result, the ultimate strength obtained through the experiment was 13%-24% greater than that of calculated by ACI 440.1R-15.
최홍식,허권,이호범,이시우,곽홍신,Choi, Hong-Shik,Heo, Kwon,Lee, Ho-Beom,Lee, Si-Woo,Kwak, Hong-Shin 한국건설순환자원학회 2013 한국건설순환자원학회 논문집 Vol.1 No.2
하수시설 및 복개 구조물 등은 용해 시 산성으로 작용하는 황화수소에 크게 노출되어, 황산화균의 작용에 의해 강산성의 황산이온이 생성된다. 이에 따라 콘크리트의 생화학적 부식에 의한 열화가 촉진되며, 콘크리트 손상을 더욱 가속화하여 내구성이 크게 저하될 수 있다. 본 연구에서는 콘크리트에서 황산화균이 유기 생체적으로 사용하는 황화수소를 제거하기 위해, 금속의 살균성을 이용하여 금속 및 금속염 분말을 콘크리트에 혼입한 후, 황산화 억제 성능을 평가하였다. 이를 위해 중성화한 콘크리트 시편의 황산화균에 대한 항균 성능을 비교 평가하였고, 급속 염소이온 침투시험을 통해 금속 및 금속염계 항균제 첨가량에 따른 콘크리트 염화물 침투깊이 및 확산계수를 측정하였다. 또한 야외에서 폭로시킨 콘크리트 시편의 표면 상태의 생화학적 상태를 관측하여, 항균콘크리트의 성능 및 적용성을 확인하였다. In the sewage structures and wastewater facilities, concrete is exposed to hydrogen sulfide ($H_2S$) which acts as an acid material in a solution, and a strongly acidic sulfate ion ($SO{_4}^{-2}$) is generated by a sulfuric bacteria. Hence, a degradation of concrete with biochemical corrosion would be accelerated. Finally, durability of concrete and concrete structures may be greatly reduced. In this study, in order to remove the hydrogen sulfide which is used by the sulfuric bacteria organic-biologically, the antibiotic metal and metallic salt powders were mixed to concrete, and a suppressing performance of the sulfate ion was assessed. For the sulfuric acid bacteria, a comparative evaluation of antimicrobial performance on neutralized concrete specimens were carried out, also by a rapid chloride penetration test, chloride penetration depths and diffusion coefficients were measured for antibiotic concrete in accordance with the amount of metal and metallic salt-based antibacterial agents. Eventually, by an observation of the biochemical state of the surface of concrete specimens exposed outdoors, the performance and applicability of antibiotic concrete were confirmed.
교량상 자갈궤도의 종저항력 특성 분석을 위한 실험 연구
민경환(Kyung-Hwan Min),곽홍신(Hong-Shin Kwak),이동규(Dong-Gyu Lee),윤경민(Kyung-Min Yun),임남형(Nam-Hyoung Lim) 한국철도학회 2014 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2014 No.10
교량상 자갈궤도의 안전성 평가를 위한 궤도-교량의 상호작용에 대한 해석을 수행할 때 도상의 비선형 거동을 고려해야 한다. 또한 온도 하중에 의해 발생한 저항력을 차량 재하 시 고려해야 하지만, 현재 지침이나 기준을 통해 제공되고 있는 물성치는 하중의 연성효과를 충분히 반영하지 못하고 있다. 따라서 하중이력을 고려한 물성치를 재평가하고 특성을 파악하기 위한 새로운 방식의 종저항력 평가가 필요하다. 본 연구에서는 바닥판과 도상 궤도를 모사한 실대형 실험체를 제작하고 교량상 자갈궤도의 종저항력 실험을 수행하여 거동을 분석하고자 하였다. When the interactions between ballasted track and bridge are analyzed for assessing safety of ballasted track on bridge, nonlinear behavior should be considered. Moreover, the vehicle load applied to bridge should be calculated taking the reaction force caused by thermal load into account. However, the resistance characteristics, provided by current design specifications and standards, do not consider the coupled load effects. Therefore, the new methods for evaluating longitudinal resistance are required in order to re-evaluate material properties considering load history. In this study, the longitudinal resistances of the ballasted track on bridge were analyzed by carrying out the experimental study with the test setup designed to simulate deck and bed track.
이동규(Dong-Gyu Lee),민경환(Kyung-Hwan Min),곽홍신(Hong-Sik Choi) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회 학술대회 Vol.2015 No.1
본 논문에서는 해상풍력타워에 적용되는 콘크리트의 내구성 검토의 일환으로 OPC가 적용된 일반 콘크리트와 슬래그 시멘트 및 3성분계로 이루어진 해양콘크리트를 비말대 환경 하에서의 염해 및 동결융해의 복합열화 저항성을 검토하였다. 시험결과, 일반 콘크리트의 경우 50 싸이클 경과부터 표면의 열화가 진행되었으며, 점차적으로 상대동탄성계수가 크게 저하하는 결과를 나타냈다. 슬래그 시멘트 및 3성분계 콘크리트의 경우 OPC 대비 양호한 결과를 나타냈으며, 비교적 슬래그 시멘트를 적용한 콘크리트의 복합열화 저항성이 가장 우수한 것으로 확인되었다.
허권 ( Heo Gweon ),최홍식 ( Choi Hong-shik ),이시우 ( Lee Si-woo ),곽홍신 ( Kwak Hong Shin ),안지은 ( An Ji-eun ) 한국구조물진단유지관리공학회 2009 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.13 No.1
In this study, we research the concrete surface which is added the antibiotics(Cu, Zn, Cu(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>, Zn(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>. Antibiotic concrete have a resistance for the SO<sub>4</sub><sup>2-</sup> ion that is formed from the Thiobacillus thiooxidus on the culture ground. The result of this work is that the antibiotic concrete with Cu(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> in the best effect to the antibacterial performance.
최홍식 ( Choi Hong-shik ),허권 ( Heo Gweon ),이시우 ( Lee Si-woo ),곽홍신 ( Kwak Hong Shin ),안지은 ( An Ji Eun ) 한국구조물진단유지관리공학회 2009 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.13 No.2
This study was performed to evaluate antibacterial performance of various antibiotics. The concrete surface was decaied in the order of the higher humidity and the shading green algae, we evaluated the durability of the antibiotic concrete by the compressive strength and the chloride ion diffusion coefficients. It would be given as a conclusion that the antibiotics has an influence upon the concrete to increase the strength and decrese the rates of the chloride ion movements.