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복합신소재구조학회 논문집 KCI 등재 Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures
- 발행기관 한국복합신소재구조학회
- 자료유형 학술지
- 간기 격월간
- ISSN 2093-5145 (Print)2288-0232 (Online)
- 수록기간 2010 ~ 2024
- 주제분류 공학 > 토목공학 공학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 532DDC 624
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Vol. 10 No. 6 (2019년 12월) 14건
1.
2019.12
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본 논문에서는 아라미드 스트립을 이용하여 영구거푸집을 제작하고 철근 콘크리트 기둥에 적용하여 성능을 평가하였다. 보강된 철근콘크리트 기둥의 구조거동을 평가하기 위하여 총 3개의 기둥을 제작하였다. 1개의 실험체는 무보강 실험체로서 비내진 상세의 기둥이며 다른 두 실험체의 경우 내진설계가 적용되거나 아라미드 섬유보강 영구거푸집으로 보강하였다. 기둥의 전형적인 성능평가를 위하여 일정한 축하중하에서 정적반복가력 실험을 수행하였다. 실험결과 무보강 실험체와 비교하여 전단 강도, 연성 및 에너지 소산능력을 증가시켰으며 반복하중으로 인한 강도 및 강성 저감에서 우수한 성능을 보였다. 따라서, 본 연구에서 제안한 아라미드 보강 영구거푸집은 기존 RC 기둥의 내진성능을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.
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2.
2019.12
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직물섬유 보강 콘크리트(textile reinforced concrete, TRC)는 콘크리트 매트릭스를 직물섬유로 보강한 복합재료로 높은 강도 및 우수한 연성을 발휘한다. 본 논문에서는 TRC로 보강된 구조 부재의 성능 평가를 위해 그 유효물성치를 멀티스케일에 기반한 해석적 방법을 통해 평가하였다. 유효물성치 산정을 위해 감소차수모델(reduced order model)에 기반한 3차원 유닛셀 유 한요소해석법을 이용하였다. 계산된 유효물성치를 TRC 보강 휨 부재의 유한요소해석에 활용하여 하중-변위 그래프를 도출하였 다. 계산된 유효물성치를 TRC 보강 휨 부재의 유한요소해석에 활용하여 하중-변위 그래프를 도출하였으며, 이의 정확성을 평가 하기 위해 TRC 복합패널의 4점 휨실험을 수행하고 그 결과를 유한요소 해석결과와 비교 및 분석하였다.
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3.
2019.12
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경량화 설계 및 자유로운 성형이 가능하고 유사연성의 장점을 가지는 직물보강 콘크리트는 철근콘크리트의 대체재로 큰 기대를 모으고 있다. 본 연구에서는 탄소 직물을 보강한 콘크리트 복합체 (TRC) 패널의 휨 특성을 살펴보고, 탄소 직물의 배치 위치 변수에 따른 차이를 살펴보기 위해 TRC 시험체를 제작하고 4점 재하 휨실험을 수행하였다. 또한, 일반 철근콘크리트 개념을 바탕으로 시험체의 휨 거동을 수치계산 결과와 실험결과를 비교하였다. 실험 결과, 콘크리트 매트릭스에서 탄소 직물간 의 부착파괴로 인해 TRC 패널의 큰 휨강도 감소와 내하력 감소가 나타났고, 탄소 직물을 시험체 하부로 편심 배치한 경우 휨 성능의 감소를 다소 줄일 수 있었다. TRC 패널의 수치계산 결과, 초기 거동에서는 휨실험 결과와 유사한 거동을 나타내었지만, 두 번째 균열의 발생 이후부터는 부착파괴의 발생으로 거동의 큰 차이를 나타내었다.
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4.
2019.12
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본 연구에서는 CFRP판으로 보강된 콘크리트 보의 피로파괴 특성을 알아보기 위하여 보강재의 정착 길이, 보강재의 정착넓이, 보강재의 정착량을 실험변수로 반복 하중에 따른 역학적 거동과 파괴형태를 분석하고 CFRP판 사용에 대한 안전성과 타당성을 평가하도록 하였다. 반복하중의 범위는 극한하중의 10~70%를 취하고 3점 재하방식으로 sine파를 이용한 3Hz의 속도로 재하 하였다. 실험결과 보강길이가 작을수록 보강재 단부에서 박리파괴가 일어날 확률이 증가하였고 반복하중의 횟수도 현저히 감소되어 안정성은 다소 감소됨을 알 수 있다. 보강두께는 감소할수록 피로수명은 증가하지만 CFRP와 콘크리트사이의 부착력 이 저하되어 경계면에서 박리파괴가 일어나 최종파괴를 이루었다. 보강넓이는 감소할수록 피로 횟수는 현저하게 증가되었고 보강재의 이용률도 현저하게 증가되어 안정성도 증가함을 알 수 있다.
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5.
2019.12
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본 연구는 탄소나노튜브/보강섬유/폴리머 복합 쉘에 대한 동적응답을 다루었다. 단일벽 탄소나노튜브, 유리섬유 및 에폭시 레진으로 구성된 3단계 복합구조이며, 유효 물성값은 멀티스케일 해석을 통하여 산정하였다. 유한요소 프로그램인 ABAQUS를 적용하여 다양한 탄소나노튜브 함유비율, 적층각도, 곡률 및 중앙 개구부의 다양한 변화에 대한 동적응답 및 상호 작용을 분석하였다. 본 연구는 원통형 복합쉘의 동적 하중에 의한 처짐을 감소시킬 수 있는 변수들의 중요성을 보여주었다.
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6.
2019.12
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내진설계기준이 개정됨에 따라 기 시공된 철근콘크리트 건축구조물의 내진보강에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히 내진철근상세가 적용되지 않은 철근콘크리트 기둥의 경우 지진이 발생할 경우 취성적인 전단파괴가 발생할 가능성이 크다. 본 연구에서는 아라미드 FRP를 이용하여 비내진상세 철근콘크리트 기둥의 휨 및 전단내력 보강 후, 실험체를 반복횡하중 가력하여 아라미드 FRP의 내력 상승효과 및 연성능력의 증가를 확인하였다. 무보강 및 아라미드 FRP 보강 실험체를 비교 한 결과 아라 미드 FRP 보강이 비내진상세 철근콘크리트 기둥의 내력을 증가시키고 연성능력 또한 증가시킴을 확인하였다. 또한 비내진상세 철근콘크리트 기둥의 아라미드 FRP 보강 시 기둥 뿐만 아니라 접합부의 보강 또한 필요함을 확인하였다.
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7.
2019.12
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본 논문은 FRP보강시스템에 의한 철근콘크리트보의 보강설계에 대하여 소개하고 있고 ISIS CANADA-Design Manual No. 4(2001) 및 KCI-2012의 설계 코드를 고려하여 연구가 수행되었다. FRP보강시스템에 의한 철근콘크리트보의 보강 설계순서 도가 제시되었으며, 보강설계해석프로그램을 소개하였다. 연구의 검증은 참고문헌과의 비교를 통해서 이루어졌다. 또한, 복철근 직사각형 보와 T형보의 정밀 분석을 통하여 보강 설계 순서도를 수정, 보완하는 경우를 제시하였다. 구조설계자는 본 프로그램 을 이용하여 FRP보강시스템에 의한 노후 철근콘크리트보의 보강설계를 쉽게 수행할 수 있다. 따라서 본 연구가 FRP보강시스템 의 최적화된 설계 및 제작 등에 실질적인 지침서가 될 수 있을 것으로 기대된다.
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8.
2019.12
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3D 프린팅의 적층제조를 위한 시멘트 모르타르의 이용은 시멘트의 유동 특성을 개질하기 위한 시멘트 혼화용 폴리 머의 혼입이 필수적이다. 시멘트 모르타르는 점성이 높고 수축이 크기 때문에 적층제조를 위해서는 유동성, 경화속도, 시공성 및 적층특성의 개선이 필요하다. 시멘트 혼화용 폴리머 디스퍼젼을 혼입한 시멘트 모르타르는 시멘트 수화물과 공극 사이에 폴 리머 필름이 상호 형성되어 인장강도와 취성이 개선되며 우수한 접착성, 기밀성, 내약품성을 보인다. 최근, 사용편리성이 우수한 Ethylene-vinyl acetate 재유화형 분말수지가 널리 사용된다. 하지만 화재와 같은 고온에서는 재유화형 분말수지를 혼입한 경우에 는 성능저하가 더 크다. 재유화형 분말수지가 시멘트 수화물과 공극에 폴리머 필름을 형성하고 충전하지만 고온에 의해 열분해 되기 때문이다.
본 연구에서는 3D 프린팅의 적층제조를 위해 내열성이 개선된 Ethylene-vinyl chloride 재유화형 분말수지의 혼입률을 달리하여 고온에서의 특성과 열분해에 따른 공극특성을 검토하였다. 연구결과, EVCL 재유화형 분말수지를 혼입한 경우 고온에서 약간의 성능개선을 보였지만 열분해하여 공극률이 커지며, 밀도, 강도가 감소한다. 따라서, 사용조건에 적합한 배합조절 등이 필요하다.
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9.
2019.12
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대공간 단층래티스 돔의 골조프레임 재질로는 알루미늄, 목재, 그리고 강재 등이 사용된다. 소규모 돔에서는 알루미 늄, 목재 등이 사용되는 사례도 많이 있지만, 300m 이상의 대공간 돔에서는 강재를 주로 사용하며, 강재의 단면 형상은 강관 또는 H형강 등이 유리하다. H형강은 기성재가 시중에 판매되고 있어 다양한 종류를 선택할 수 있으며, 지붕 마감 공사 시 시공 성이 우수하다. 본 연구의 목적은 H형강 단면을 사용한 스팬 300m 단층래티스 돔의 좌굴특성을 연구하는 것이다.
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10.
2019.12
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본 연구에서는 1988년 이전에 설계된 RC라멘+코어월 구조형식의 비내진 건축물을 선정하여 내진성능평가를 통해 현재 건축물들의 내진성능수준을 파악하고, 목표 내진성능수준에 적합하도록 보강 방안을 제시하였고, 보강방법별 성능을 비교하 였다. 보강 전 중앙코어 건축물과 측면코어 건축물의 내진성능수준은 모두 붕괴방지수준이었지만 보강 후에는 두 건축물 모두 목표 내진성능수준인 거주가능수준으로 성능이 향상되는 것으로 나타났다. 보강방법별 성능을 비교한 결과 중앙코어 건축물의 경우 벽체보강방법이 가장 성능이 우수한 것으로 나타났으며, 측면코어 건축물의 경우 가새보강방법이 가장 성능이 우수한 것으로 나타났다.
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11.
2019.12
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일반적인 구조용 강재의 경우 항복변형률의 이상의 변형을 경험한 이후에 하중을 제거하면 재가력되는 시점에 따라 서 재료의 항복강도는 증가하고 연성이 감소하는 현상을 보인다. 원형강관의 경우 철판을 말아서 제작하는 과정에서 철판의 두 께와 원형강관의 직경에 따라서 항복변형률이상의 큰 변형을 경험하게 되고 이러한 변형은 제작된 강관의 구조적인 성능에 많 은 영향을 미친다. 이러한 이유에서 제작과정에 발생하는 변형이 원형강관의 구조성능에 미치는 영향을 파악할 필요가 있다. 따 라서, 이 연구에서는 원형강관을 제작하는 경우에 발생하는 변형에 의한 철판의 항복강도, 인장강도 및 연성 등의 영향을 파악 하기 위해서 강관의 직경 및 두께와 시험편을 채취한 방향을 변수로 다수의 인장실험을 수행하고 이를 분석하였다. 실험 결과 를 바탕으로 원형강판에서 채취한 시험편은 코일에서 채취한 시험편에 비해 항복강도와 인장강도가 더 높았고, 연신율은 낮아 진 것으로 나타났다.
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12.
2019.12
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최근 발생한 경주 및 포항 지진은 고주파 영역의 성분이 많이 포함된 지진파로 구조적 요소 뿐만아니라 비구조적 요소에 피해가 많이 발생하였다. 비구조적 요소 중 전기 캐비닛은 발전소의 발전 시스템 컨트롤러를 보관하는 함으로써 전기 캐 비닛의 피해는 안정적인 에너지 공급의 중단과 화재 등의 2차적인 피해로 확장될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 전기 캐비닛- 앵커 시스템의 유한요소 모델을 구축하고 검증하여 세계 각지에서 발생한 지진파 적용을 통한 지진 취약도 평가를 수행하고자 한다. 전기 캐비닛의 유한요소 모델의 경우 공진탐색 결과의 타겟 주파수와 약 1%의 오차가 발생하였으며 선설치 앵커의 유한 요소 모델은 실험결과와 비교하였을 때 초기 강성 및 최대 하중점이 잘 일치하는 것으로 나타났다. 0.2g, 0.5g, 0.8g, 1.2g로 스케 일을 변화시켜 시간이력해석을 수행하였으며 해석결과를 바탕으로 확률론적 안전성 평가인 지진 취약도 평가를 수행하였다. 0.2g 스케일의 시간이력 해석결과 경주 지진을 적용하였을 때 앵커에서 발생한 응력은 280.15MPa로 가장 크게 발생하였으며 고 주파 지진에 민감하게 반응하는 것으로 나타났다. 앵커의 응력을 한계상태로 지진취약도 분석 시 0.2g와 0.5g 사이에서 기울기 가 급격히 변하였으며 캐비닛 최상단의 변위를 한계상태로 지진 취약도 분석 시 Z축 변위 보다 X축 변위에 대해 민감하게 반응하는 것으로 나타났다
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13.
2019.12
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도로 교량 시설물은 그동안 인적, 물적 자원의 이동을 원활하게 하여 지역 균형 발전을 도모할 뿐만 아니라, 생산성 증대에 기여함으로써 국가 발전의 토대가 되어왔다. 최근 시간이 지남에 따라, 사회기반 시설물의 노후화가 진행되고 있으며, 지속적 유지·관리를 통해 사회적 자산인 시설물 유지에 대한 필요성이 더욱 증대되었다.
도로교량 시설물의 점검 및 평가체계는 시설물의 현재의 상태를 정확히 진단하고, 시설물을 이용에 있어서 필요한 성능들의 만족 여부를 면밀히 평가할 수 있도록 해야한다. 이로써, 교통 인프라 시설을 유지관리하는데 필요한 합리적인 의사결정이 가능하다. 본 연구에서는 중소 도로 교량의 성능평가 도입을 위한 기초 연구를 위하여, 국내외 도로 교량 시설물의 점검 및 평가체계 비 교·분석 연구를 수행하였다. 기존 국내 도로 교량 시설물의 정기점검 및 정밀안전진단에서의 점검 항목 및 평가방식, 국내 제1 종 및 제2종 시설물 종합성능평가에서의 평가항목 및 체계 분석과, 제3종 시설물 안전등급 평가 매뉴얼의 평가항목 및 체계에 대한 대응 분석을 수행하였다. 또한, 국외 교량 점검 및 평가 매뉴얼을 분석을 통해, 국내 도로 교량 시설물의 점검 및 평가체 계와의 비교·분석 검토 연구를 수행하였다.
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14.
2019.12
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천연골재의 부족으로 골재 수급이 날이 갈수록 심각해지면서 재활용 가능한 재료에 대한 사회적 관심이 높아지고 있다. 하지만 국내에서는 선진외국에 비해 순환골재에 대한 연구데이터와 그를 사용한 현장 적용실정이 매우 부족한 실정이다. 본 논문에서는 현장에서 사용하는 레미콘 사의 가이드 배합에 순환골재를 전량 치환하는 배합비를 추출하여 압축강도를 평가하였 고 추출된 배합비의 순환골재 콘크리트를 원형강관 내부에 충전하여 순환골재콘크리트충전 합성기둥이 국내ㆍ국외 설계식을 반 영한 내력과 비교하여 구조부재로써 사용이 적합하다고 사료되는 결과를 얻었다. 또한, 강관의 콘크리트 구속효과로 인해 강관 내부의 콘크리트 강도가 미세하게 증가함을 확인하였다.
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