콘크리트 구조의 인장 보강재로 주로 사용되는 철근은 높은 인장강도와 연성이 우수한 변형 특성에 도 불구하고 부식이 발생할 수 있다는 단점을 갖고 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 부식이 발 생하지 않는 다양한 재료 중 FRP(Fiber Reinforced Polymer)를 철근과 유사한 형태의 Rod로 제작하 여 철근을 대체하는 보강재로 사용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 그중에서도 인장강도가 우수한 탄 소 및 유리섬유를 일방향으로 성형하고 Rod 표면을 굴곡 처리한 CFRP 및 GFRP 보강근을 중심으로 콘크리트 구조에 적용하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이 연구에서는 FRP Rod를 보강근으 로 하는 콘크리트 부재의 부착특성과 균열폭, 처짐과 같은 사용성 평가에 중요한 역할을 하는 인장강 화효과를 포함한 균열거동 특성을 파악하기 위하여 단변의 피복두께와 FRP 보강근 지름의 비를 1.0에 서 3.5 까지 0.5배씩 증가하는 직사각형 단면을 갖는 길이 1,000mm의 인장부재를 제작하여 만능재료 시험기(Universal Testing Machine)를 이용한 직접인장실험을 수행한 후, 피복두께와 FRP 보강근의 지름 비에 따른 균열거동(Cracking Behavior) 및 인장강화효과(Tension Stiffening Effect)를 분석하고 현행 설계기준의 규정과 비교하였다. 작용하중에 따라 발생하는 균열에 대해서 횡방향균열(Transverse Crack)과 쪼갬균열(Splitting Crack)로 각각 구분하고, DAQ(Data Acquisition) 시스템을 이용하여 콘 크리트 인장부재에 매입된 CFRP 및 GFRP 보강근의 변형량 및 작용하중을 측정하였으며, 그 결과로 부터 하중-변형률 관계로 대표되는 인장강화효과를 분석하였다. 균열거동 및 인장강화효과를 분석한 결과, CFRP 또는 GFRP Rod를 보강근으로 하는 콘크리트 인장부재는 FRP 보강근과 콘크리트의 부 착강도를 감소시키는 쪼갬균열이 발생하지 않도록 피복두께를 보강근 지름의 2.5배 이상 확보하였을 때, 각 보강근별로 극한강도 fu의 60-70%에 해당하는 하중이 작용하는 단계에서 인장강화효과는 우 수한 것으로 나타났으며, 철근을 보강근으로 하는 현행 설계기준의 규정으로 예측한 결과보다 우수한 인장강화효과를 얻을 수 있음을 확인하였다.

형상기억합금(Shape Memory Alloy, SMA)은 소성변형이 일어나도 냉각 및 가열을 통해 기존 형상 으로 돌아갈 수 있는 형상기억효과(Shape Memory Effect, SME)를 가진 재료이다. 이를 통해 사전에 인장 변형된 SMA를 구속 후 가열하면 SME에 의해 원래 형태로 돌아가려 하지만, 변형이 구속되어 회복 응력이라 하는 압축 응력이 발생한다. 따라서 사전 변형된 SMA를 구조물에 적용하게 되면 셀프 -프리스트레싱을 도입할 수 있다. 그중 철을 기반으로 제작된 Fe-SMA는 다른 SMA에 비해 높은 경 제성을 가져 건설 재료로써 많은 관심을 받고 있다. 이에 Fe-SMA를 철근콘크리트(Reinforced Concrete, RC) 구조물에 적용한 많은 연구가 진행되었으며, 구조성능이 향상되는 것을 확인하였다. 그러나 Fe-SMA가 사용된 RC 구조물의 피로 실험에 관한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 Fe-SMA 바를 인장재로 사용한 RC 보의 피로 성능을 평가하였고 하중 유형(정적, 피로)과 피로 응력 범위를 변수로 고려해 고주기 피로 실험을 수행하였다. 이를 통해 피로 강도, 피로 수명 및 거동을 확 인하였으며, Fe-SMA 바를 인장재로 사용한 RC 보의 피로강도는 최대하중의 40%~60% 사이에 있을 것으로 예측되었다.

본 논문은 CFRP Grid를 철근 대체재로 사용하기 위해 수행된 실험적 및 해석적 연구를 보고한다. CFRP Grid가 철근 대신 적용된 콘크리트 보의 휨거동을 평가하기 위해 총 5개의 콘크리트 실험체가 제작되었다. 실험변수로 CFRP Grid의 보강 겹 수, 피복두께가 고려되었다. 3점 휨실험을 통해 모든 실험체는 휨파괴됨을 확인하였다. 특히, 2겹과 3겹의 CFRP 그리드를 갖는 실험체는 CFRP Grid의 급작스런 파단으로 파괴되었다. 초기 균열하중은 CFRP Grid 보강 겹 수가 증가할수록 증가하였다. 반면 초기균열하중에 대한 피복두께의 영향은 명확하게 나타나지 않았다. 극한하중은 CFRP Grid의 보강 겹수 및 피복두께의 영향이 명확하게 나타났다. CFRP Grid로 보강된 콘크리트 보의 휨거동을 예측하기 위한 유한요소해석 결과는 실험체들의 균열양상 및 파괴모드를 유사하게 예측하였다. 특히, 극한하중, 극한하중에 대응하는 처짐, CFRP Grid의 변형률을 매우 유사하게 예측하는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 제안된 해석모델은 CFRP Grid가 철근 대체제로 사용된 콘크리트 보의 휨거동을 예측하기 위해 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

PURPOSES : When fire event occurs in tunnel the reinforced concrete is exposed to very high temperature at a very short time period. This study investigates the tensile behavior of steel rebar that experienced high temperature. METHODS : The steel rebar was exposed to 200, 400, 600, and 800℃ following the ISO 834 temperature-time fire curve. Hightemperature- exposed steel rebars were tested using the UTM for their yielding and tensile strengths, and elongation rate. RESULTS : Up to an exposure temperature of 600℃, the tensile properties of the rebar did not vary considerably. However, at 800℃ (which corresponds to a temperature rise time of approximately 22 min), the rebar lost its yielding and tensile strength by approximately 27 and 13%, respectively, compared to the control specimen. Further, the elongation rate increased after exposure to 600℃. The above fundamental tensile test results can be a good reference for future guidelines in the repair manual for tunnels after severe fire events. CONCLUSIONS : When steel rebar experiences high temperatures of 800℃, the yield strength of the rebar reduces approximately 27%. This strength reduction can cause severe structural damage to tunnels that use reinforced concrete as the primary structural elements.

이 연구에서는 강관말뚝과 확대기초의 연결을 위한 유공강판 전단연결재를 개발하기 위하여 유공전단키의 형상을 결정하기 위한 인장실험과 유한요소해석을 수행하였다. 즉, 인장시험편과 같은 평판 형태의 유공강판은 펀치 형 돌기와 굴곡형 돌기의 유공전단키를 갖도록 형성하고 이을 원주형 콘크리트 내에 매립하여 인장실험을 수행하였 으며, 실험 결과는 유한요소해석 결과와 비교하였다. 또한, 유한요소해석을 수행하여 적절한 유공전단키의 종류 및 돌기 폭을 결정하였으며, 이를 통해 결정한 굴곡형 유공전단키에 대한 높이를 결정하기 위한 추가 해석을 수행하였 다. 해석 결과, 굴곡형 돌기의 경우에는 전단저항력을 최대로 확보하고 인장력의 저하를 최소화하기 위하여 돌기의 높이를 두께의 2배로 하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.

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 그리 드가 인장 보강재로 사용된 콘크리트 부재의 휨거동 평가를 위해 총 7개의 1방향 슬래브 콘크리트 실험체가 제작되었다. 실험 변수로 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 증가 함에 따라 실험체의 극한하중은 약 8.5kN씩 선형적으로 증가하였다. 또한, 피복두께가 증가함에 따라 실험체의 극한하중 및 강 성이 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.

과거에는 건축물의 지하구조물은 지반에 둘러싸여있어 지진이 발생했을 때 지반과 함께 움직이기 때문에 지진에 대한 내진설계가 요구되지 않았다. 하지만, 지진에 대한 사례분석과 연구결과를 바탕으로 지하구조물에도 내진설계가 필요하다는 결론에 도달하였다. 또한, 기존 건축구조기준의 건축물에 대한 내진설계에서는 지하구조물에 대한 내진설계조항이 명확히 규정 되어 있지 않았으나, 지하구조물 내진설계 기준이 포함된 KDS가 시행됨에 따라 횡력에 저항할 수 있는 보-기둥 접합부의 수요가 증가할 것으로 예상된다. 강관기둥에 사용되는 보-기둥 접합부는 보에서 기둥으로 하중을 전달하기 위해서 다이어프램을 설치하는 형태의 접합부가 일반적이다. 이때 설치되는 다이어프램은 제작성 및 시공성을 저하시키며, 지하구조물 공법과 적합성이 맞지 않아 시공시 많은 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 이 연구에서는 다이어프램을 설치하지 않고 기둥의 두께를 증가시켜 보에서 기둥으로 하중을 전달하는 접합부 3개와 삼각형 유닛을 조립하여 제작한 접합부 1개를 제작하여 인장력을 전달하는 실험적 연구를 수행하였다. 실험결과는 구조기준에서 제시하고 있는 집중하중이 작용하는 강관의 강도와 비교하여 분석하였다.

If an excessive displacement occurs in the base isolation system, the structure will be damaged due to overturning of the upper structure. In this study, we analyze the behavior of base isolation by applying earthquake to base isolation with anti-uplift device. In the case of structures that generate horizontal reaction forces such as arch structures, horizontal reaction forces must be considered in the design of the base isolation and structural members. And anti-uplift device for preventing the excessive displacement of the base isolation system is needed.

본 연구에서는 내진성능향상을 목표로 CNT-복합소재로 보강된 콘크리트 구조물의 휨 인장 거동을 다루었다. 다양한 CNT 함유량에 따른 복합소재의 재료적 물성은 수정된 Halpin-Tasi 모델을 적용하여 멀티스케일해석 이론으로부터 도출하였다. 휨인장 시험은 복합소재의 종류, CNT 함유비율, 도포제의 유무, 그리고 보강 방법에 따라서 수행하였다. 변수 실험 결과는 CNT-복합재로 보강된 콘크리트 구조의 향상된 휨인장 거동에 대하여 CNT 함유량과 적절한 도포제의 적용 (부착)의 중요성을 보여주었다.

폴리머 폼은 다공성을 가장 큰 특징으로 하는 재료이기 때문에, 본 연구에서 비가역 열역학 관점을 기반으로 폴리머 폼의 기공 성장 및 합체를 고려한 손상 탄성 구성방정식을 개발하였으며, 개발된 구성방정식은 unilateral 손상의 효과를 고려하였다. 유한요소해석의 적용을 위해 상용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS의 사용자 서브루틴 UMAT을 이용하여 제안된 구성방정식을 수치적으로 구현하였다. 비선형 유한요소해석 결과와 폴리머 폼의 인장 시험 결과와 비교를 통해 제안된 손상 모델의 유효성을 검증하였으며, 제안된 구성방정식의 재료모델상수가 손상에 미치는 영향에 대해 분석하였다.

This paper presents experimental and analytical results for predicting tensile behavior of FRP Hybrid Bar(HYB). In order to confirm the tensile behavior of HYB wrapped with glass fiber reinforced polymer(GFRP) on deformed rebar, direct tensile tests were performed on 8 specimens. The diameter of the HYB was considered as a test variable and the tensile load, displacement, and tensile strain of each specimen were measured by tensile test. In order to predict the tensile behavior of HYB, numerical analysis based on tensile model of each material was performed. The tensile models of reinforcing bar, glass fiber, and resin, which are the constituent materials of HYB, are assumed to be simple shapes according to their material properties. The results of the numerical analysis through the strain compliance condition of each material were compared with the experimental results and both results showed consistent trends. The experimental and analytical ratios for yield and ultimate loads were 1.02 and 1.00, respectively, and the coefficient of variation were 3.61 and 2.54, respectively. However, a maximum of about 9 mm error occurred due to the slip generated by the direct tensile test in the comparison between the experimental results and the analytical results for the tensile displacement.

In this study, two Fe-30Mn-0.2C-(1.5Al) high-manganese steels with different surface conditions were hydrogencharged under high temperature and pressure; then, tensile testing was performed at room temperature in air. The yield strength of the 30Mn-0.2C specimen increased with decreasing surface roughness(achieved via polishing), but that of the 30Mn-0.2C- 1.5Al specimen was hardly affected by the surface conditions. On the other hand, the tendency of hydrogen embrittlement of the two high-manganese steels was not sensitive to hydrogen charging or surface conditions from the standpoints of elongation and fracture behavior. Based on the EBSD analysis results, the small decrease in elongation of the charged specimens for the Fe-30Mn-0.2C-(1.5Al) high-manganese steels was attributed to the enhanced dislocation pile-up around grain boundaries, caused by hydrogen

Until recently, almost all ETFE film structures that have been erected is the cushion type because there are problems at lower allowable strength under elastic range and viscosity behaviour such as creep and relaxation of ETFE films under long-term stresses. But the number of tension type structures is currently increasing. This paper proposes the stretch fabrication of ETFE film to verify the applicability of ETFE films to tensile membrane structures. First of all, to investigate the possibility of application on tensile membrane structures, the stretch fabrication test is carried out, and it is verified that it is possible to increase the yield strength of the film membrane structures. After simulating the experiment also carries out an analytical investigation, and the effectiveness of the elasto-plastic analysis considering the viscous behavior of the film is investigated. Finally, post-aging tension measurement is conducted at the experimental facilities, and the viscosity behavior resulting from relaxation is investigated with respect to tensile membrane structures.

This study investigated the microstructure and tensile properties of a recently made block-type Ni-Cr-Al powder porous material. The block-type powder porous material was made by stacking multiple layers of powder porous thin plates with post-processing such as additional compression and sintering. This study used block-type powder porous materials with two different cell sizes: one with an average cell size of 1,200 μm (1200 foam) and the other with an average cell size of 3,000 μm (3000 foam). The γ-Ni and γ’-Ni3Al were identified as the main phases of both materials. However, in the case of the 1,200 foam, a β-NiAl phase was additionally observed. The relative density of each block-type powder porous material, with 1200 foam and 3000 foam, was measured to be 5.78% and 2.93%, respectively. Tensile tests were conducted with strain rates of 10−2~10−4 sec−1. The test result showed that the tensile strength of the 1,200 foam was 6.0~7.1 MPa, and that of 3,000 foam was 3.0~3.3 MPa. The elongation of the 3,000 foam was higher (~9%) than that (~2%) of the 1,200 foam. This study also discussed the deformation behavior of block-type powder porous material through observations of the fracture surface, with the results above.

본 연구에서는 GaN 나노와이어의 인장, 압축, 하중 제거 전산모사를 분자동역학 방법을 통하여 수행하였고, 평형 분자 동역학 방법인 Green-Kubo 방법을 이용하여 각각의 변형된 구조의 나노와이어의 열전도율을 구하였다. 단면의 형상이 육 각형이고, 길이 방향이 [0001] 격자 방향으로 형성된 나노와이어에 인장 하중이 작용하게 되면 나노와이어의 원자 구조는 초기의 wurtzite 구조에서 정방정계 구조로 변형된다. 초기 상태에 압축 하중이 작용하는 경우에는 상변이 현상은 나타나 지 않는다. 압축에서 인장으로 변형률이 증가함에 따라 나노와이어의 열전도율은 감소하는 경향을 나타낸다. 이 같은 열전 도율의 변화는 변형률에 따른 포논의 감쇠시간 감소에 의한 것이다. 인장에 의해 변형된 정방정계 구조의 나노와이어에서 인장 하중을 제거하는 경우에는 초기의 wurtzite 구조로의 역상변이 현상이 나타나고, 이와 같은 역상변이 과정에 wurtzite 구조와 정방정계 구조가 동시에 나타나는 중간 단계가 존재한다. 중간 단계의 열전도율은 같은 변형률에서 wurtzite 구조 일 때보다 낮은 특성을 갖는다. 내부 원자 구조에 따른 열전도율의 차이는 구조적 변형에 의한 포논의 군속도 변화에 따른 것이다.

본 연구에서는 유리단섬유로 보강된 분사식 섬유보강 복합재료의 인장거동 평가를 위한 실험 및 해석연구를 수행하였다. 이를 위해 다양한 변형율속도(strain rate)에 따른 에폭시수지 및 분사식 섬유보강 복합재료의 인장강도 실험을 수행하였다. 본 연구에 사용된 분사식 섬유보강 복합재료는 15mm 길이로 절단된 유리단섬유가 25% 부피비율로 혼입된 보수·보강용 재 료이다. 에폭시수지의 점탄성 특성을 고려하기 위해 역산모델링(inverse simulation)을 수행하여 변형율속도에 따른 점성변화 를 함수식으로 제안하였다. 역산모델링을 통해 제안된 함수식을 미세역학 기반의 점탄성 손상모델(micromechanics-based viscoelastic damage model; Yang et al., 2012)에 적용하여 분사식 섬유보강 복합재료의 인장거동을 수치적으로 해석하였다. 분사식 섬유보강 복합재료의 인장거동 해석결과와 실험결과를 비교하여 미세역학 기반의 점탄성 손상모델의 정확성을 검증 하였다.

The effects of Quenching and Partitioning (Q&P) and Annealed Martensite (AM) heat treatment on the microstructure and tensile properties were investigated for 0.24C-0.5Si-1.5Mn-1Al steels. The Q&P steels were annealed at a single phase (γ) or a dual phase (γ+α), followed by quenching to a temperature between Ms and Mf. Then, enriching carbon was conducted to stabilize the austenite through the partitioning, followed by water quenching. The AM steels were intercritically annealed at a dual phase (γ+α) temperature and austempered at Ms and Ms±50˚C, followed by cooling in oil quenching. The dual phase Q&P steels showed lower tensile strength and yieldyield strength than those of the single phase Q&P steels, and tThe elongation for the dual phase Q&P steel was partitioning 100s higher than that of that for the single phase Q&P steels as the partitioning time was less than 100s up to partitioning 100s. For AM steels, the tensile/yield strength decreased and the total elongation increased as the austempering temperature increased. The stability of the retained austenite controlled the elongation for Q&P steels and the volume fraction of the retained austenite controlled the elongation for AM steels.