The objective of this study is to examine the effect of preload and different types of hybrid FRPs (Fiber reinforced polymers) to the structural behaviors of reinforced concrete (RC) beams retrofitted with hybrid FRPs under sustaining loads. For the experimental study, FRP retrofitted RC beams are fabricated and subjected to four point loading. The experimental results show that preload and the orders of attached FRP layers have influence on FRP strengthening effect. Also, for the preliminary FEA study, FE models are generated to simulate the experiments. The analytical results are compared with the experimental results and show good agreements.

최근 국내 콘크리트포장의 동결융해 파손에 대한 사례들이 주기적으로 보고가 되고 있으며, 이에 공기량 기준과 더불어 간격계수에 대한 기준마련 필요성이 대두되고 있다. 간격계수를 산정하기 위한 실험방법은 국내에 규정되어 있지 않아 ASTM C 457기준을 따라야 하며, 특히 이 실험결과 분석 시 연구자의 주관적 판단에 기인하는 경우가 많아 이에 대한 철저한 보정작업이 수반되어야 한다. 콘크리트의 공극구조 특성을 분석하기 위해 사용되고 있는 화상분석프로그램은 색상의 구분을 통해 공극을 인식하는데, 분석 시 사용되어지는 pixel intensity values에 따라 분석결과는 크게 변할 수 있다. 이에 본 연구에서는 pixel intensity values의 적정범위를 산정하기 위해서, pixel intensity values 변화에 따라 측정된 공극수와 연구자들이 측정한 공극수를 비교하였으며, 이를 통해 pixel intensity values의 적정 범위를 결정하였다. 또한 결정된 pixel intensity values를 이용하여, 8가지 콘크리트 혼합물에 대한 콘크리트 공극구조 특성을 분석하였다. 연구자들이 공극수를 직접 측정한 round robin test 결과, 사람에 따른 공극 인식정도가 약 10% 정도로 변동될 수 있음을 확인할 수 있었으며, 이를 통해 pixel intensity values의 적정 범위가 약 80~90 정도로 나타났다. 8가지 콘크리트 혼합물에 대한 화상분석결과, 전반적으로 AE제 첨가량이 증가함에 따라 전체 공기량은 증가하고 간격계수는 감소하는 경향을 나타내었으나, 일부 혼합물에서 공기량은 크게 변동하지 않은 가운데 간격계수가 AE제 증가에 따라 감소하는 추이를 나타내었다. 이는 추가된 AE제에 의해 발생된 미세한 크기의 연행공극이 전체 공기량에 미치는 영향보다 간격계수에 미치는 영향이 더 크기 때문이다. 또한 동일한 시편에서 절단면 위치에 따른 간격계수의 편차는 약 30~100μm 정도를 나타내었다. 이는 2차원 분석의 한계로 인해 발생된 편차인 것으로 사료되며, 시편절단면 위치에 따른 변동성 분석을 위한 추가적인 연구가 수행되어야 할 것으로 판단된다.

이 연구에서는 평면, 입면 및 구조적 특성이 다양한 철근 콘크리트 고층 아파트 건물의 고유주기를 예측할 수 있는 새로운 식을 제안하였다. 제안식은 벽체의 진동이론과 지진시 계측된 건물들의 고유주기로부터 개발 되었으며, 평면에서 다양한 방향으로 설계된 전단벽의 구조적 특성을 적절히 반영할 수 있다. 제안식의 검증을 위해 신축 중인 국내 아파트 건물 10개동의 고유주기를 측정하였으며, 측정된 고유주기는 제안식 및 KBC 2009, ASCE 7-10과 같은 기준식들과 비교 하였다. 비교 결과, 제안식은 기준식에 비해 최근의 철근콘크리트 전단벽 건물 특성을 합리적으로 반영함으로써 고유주기를 보다 정확하게 예측하는 것으로 나타났다.

이 연구에서는 손상된 철근콘크리트 구조물의 구조성능평가를 위한 비선형 유한요소해석 기법을 제시하였다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 속에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 그리고 철근콘크리트 구조물의 비탄성거동의 예측에 근거한 손상지수를 제시하였다. 이 연구에서는 손상된 철근콘크리트 구조물의 구조성능을 파악하기 위해 제안한 해석기법을 신뢰성 있는 연구자의 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

콘크리트 구조물의 안전진단을 위해 충격반향기법(Impact Echo method, IE)과 충격응답기법(Impulse Response method, IR)을 이용하여, 콘크리트 모형 하부의 공동 유무에 따른 탐사 결과를 분석하였다. 콘크리트 모형은 순수 콘크리트 부분과 철근+콘크리트 부분으로 나누고, 공동의 유무에 따라 각 기법의 적용에 의한 반응 변화를 관찰하였다. 이 연구에 앞서 수행한 GPR과 IE 및 IR 기법의 복합 적용 결과, IE 및 IR 기법이 철근의 영향을 크게 받지 않고 공동존재 여부에 따른 반응이 비교적 잘 나타나는 것으로 파악되었다. 본 연구에서는 선행 연구 결과를 토대로 IE와 IR 기법의 활용도를 높여서 보다 정확한 콘크리트 구조물의 안전진단 기법을 개발하고자 하였다. GPR과 같은 비파괴 조사 기법과 달리, IE 및 IR 기법은 측정이 이루어지는 위치를 정확히 알 수 있어 각 측점의 콘크리트 두께와 하부 공동의 반응을 보다 정확히 파악할 수 있는 장점이 있다. 연구 결과, IE 기법에서는 공진주파수보다 낮은 저주파수에서 나타나는 작은 피크 구간이 공동에 의한 반응으로 보이며, IR 기법에서는 주파수에 따른 운동성(mobility)과 동적 강성도(dynamic stiffness)의 변화를 통해 공동의 유무를 확인할 수 있었다. 이 연구에서 제안한 방법은 콘크리트 구조물의 보수 보강에 활용될 수 있을 것으로 예상된다.

In this paper, the analysis of impact damage behavior of a reinforced concrete structure that undergoes both a shock impulsive loading and an impact loading due to the air blast induced from an explosion is performed. Firstly, a pair of multiple loadings are selected from the scenario that an imaginary explosion accident is assumed. The RC structures strengthened with advanced composite materials (ACM) are considered as a scheme for retrofitting RC wall structures subjected to multiple explosive loadings and then the evaluation of the resistant performance against them is presented in comparison with the result of the evaluation of a RC structure without a retrofit. Also, in order to derive the result of the analysis similar to that of real explosion experiments, which require the vast investment and expense for facilities, the constitutive equation and the equation of state (EOS) which can describe the real impact and shock phenomena accurately are included with them. In addition, the numerical simulations of two concrete structures are achieved using AUTODYN-3D, an explicit analysis program, in order to prove the retrofit performance of a ACM-strengthened RC wall structure.

In construction industries, new construction materials are needed to overcome some problems associated with the use of conventional construction materials due to the change of environmental and social requirements. Accordingly, the requirements to be satisfied in the design of civil engineering structures are diversified. As a new construction material in the civil engineering industries, fiber reinforced polymeric plastic (FRP) has a superior corrosion resistance, high specific strength/stiffness, etc. Therefore, such properties can be used to mitigate the problems associated with the use of conventional construction materials. Nowadays, new types of bridge piers and marine piles are being studied for new construction. They are usually made of concrete filled fiber reinforced polymeric plastic tubes (CFFT). In this paper, a new type of FRP-concrete composite pile which is composed of reinforced concrete filled FRP tube (RCFFT) is proposed to improve compressive strength as well as flexural strength. The load carrying capacity of proposed RCFFT compression member is discussed based on the result of experimental and analytical investigations.

프리캐스트 콘크리트 세그먼트 공법은 품질관리가 용이하고 비용 및 공사기간을 단축할 수 있으나 각 세그먼트의 조립으로 인한 접합부의 응력집중 및 큰 변위로 인해 구조적으로 불리한 거동을 보여 많은 장점에도 불구하고 폭넓은 적용에 있어 그 한계가 발생한다. 이에 본 연구에서는 구조 성능이 개선된 프리캐스트 세그먼트 접합부를 제안하고 실험을 통하여 균열 및 파괴양상, 변형률, 최대하중, 변위 연성도의 측면에서 제안한 접합부의 구조 성능을 평가하고자 하였다. 본 연구에서는 시공성 및 구조성능을 고려하여 전단키 및 포스트텐션, 강봉 등의 적용여부를 변수로 한 접합부를 제안하고 이에 대해 정적 재하 실험을 수행하였다. 실험 결과, 전단키 및 포스트텐션을 적용한 SGSP 실험체는 최대하중의 측면에서 일체형 실험체에 비해 약 86%에 준하는 내력을 보였으며 연성 측면에서는 일체형 실험체의 연성 능력 이상의 연성거동을 보임으로써 제안한 접합부의 개선된 구조성능 및 적용 가능성을 확인할 수 있었다.

안전하고 경제적인 내진설계를 위해서는 설계 초기단계부터 모멘트재분배와 부재소성변형을 고려하는 것이 바람직하다. 본 연구에서는 할선강성해석을 사용하여 각 부재의 재분배된 모멘트와 소성변형을 직접적으로 고려할 수 있는 내진설계방법을 개발하였다. 모멘트재분배에 의하여 발생된 비대칭 부재강성을 나타내기 위하여, 비강접 단부접합부를 갖는 보-기둥요소(NREC요소)를 사용하여 구조물을 모델링하였다. NREC요소에 사용되는 할선강성은 건물 및 부재의 요구연성도에 기반하여 결정하였다. 할선강성 구조모델에 대한 선형해석을 수행하여 내진설계를 위한 부재력과 소성변형을 구하였다. 본 연구에서는 할선강성해석을 모멘트골조와 이중골조의 내진설계에 적용하였고, 설계결과를 정밀한 비선형해석 결과와 비교하였다.

An evaluation of the concrete strength has very important meaning in the maintenance and the structural safety. The reliability of ferroconcrete building is weakening and enlarging the life is strongly demanded due to the early deterioration of concrete. Like this social demand, concrete strength presumption is being indirectly executed using the result in parallel with the concrete pouring by material age. This data is usually different as concrete poured practically and the way of hardening and curing. Although existing concrete strength presumption formula is proposed, the material used and the concrete strength is different. And as a matter of remicon, the concrete strength varies according to the site and the way of curing. So the objective of this research is strength evaluation of the structural body concrete according to the concrete pouring and curing temperature change seasonally after using the system which evaluates the structural body concrete strength which is applied the transparent junction-separation mold that is presented. Also there is an objective to present the fundamental data for the constructional quality technique proposal of the structural body concrete developed in relation to field specimen and the strength evaluation method by non-breaking.

Taft N21E 지진파를 사용하여 1:12 축소된 모델로 여러번의 진동대 실험을 저층부 2개층에 비틀림과 연층을 가지는 17층 고층 철근콘크리트 건물에 대해 지진 거동을 조사하기 위해 수행했었다. 이 거동의 주요 특징은 (1) 연약 골조가 거대한 비탄성 변형을 받은 후 변형이나 비틀림에서 비틀림 모드까지 현저한 진동의 갑작스런 변화, (2) 이러한 모드 변화에 따른 비틀림 강성의 갑작스런 증가, (3) 비틀림 모드에서 월의 요곡(warping) 거동, 그리고 (4) 진동대 거동의 반대 방향에만 생기는 전도모멘트 양상을 보여주었다. 본 연구에서는 이러한 성과를 Perform3D라는 비선형 해석 프로그램을 사용하여 위 특성을 모사하기 위해 노력하였다. 이 소프트웨어에서 가용한 비선형 모델과 함께 그의 장점과 단점을 해석 및 실험 결과의 비교를 통해 제시하였다.

기존의 하중-기반 방법을 대체할 방법중에 성능-기반 방법이 내진설계 및 내진성능평가의 기법으로서 널리 인식되고 있는 실정이다. 탄성응답스펙트럼을 사용하는 역량스펙트럼방법은 비선형 시스템을 등가의 선형시스템으로 치환하여 주어진 지진 하중에 대한 구조물의 최대 비선형 거동을 예측한다. 본 연구의 목적은 철근콘크리트 벽체구조물에 대하여 4개의 등가단자유도방법과 5개의 등가감쇠방법을 사용하여 역량스펙트럼방법의 정확성을 평가하는 것이다. 역량스펙트럼방법의 정확성을 평가하기 위하여 벽체구조물에 대한 진동대 실험결과와 비교하였다. 또한 이선형 곡선변환방법(등가에너지 근사화방법, 유효강성 사화 방법)에 의한 이선형 역량곡선들의 역량스펙트럼 해석에 대한 영향도 비교하였다.

건축물의 지진응답해석에서 입력지진동은 구조물의 비선형 응답에 중요한 영향을 미치는 요소이다. 지진동의 특성은 표층지반의 성질과 국부적인 지반 조건에 따른 여러 가지 인자에 의해 그 특성이 결정되기 때문에 구조물의 지진응답해석에서 일반성을 갖는 입력지진동을 선정하는 것은 매우 어려운 문제이다. 본 논문은 내진설계용 스펙트럼에 적합한 인공지진동파형을 작성한 후, 작성된 인공지진동에 의한 철근콘크리트 다층 골조구조물의 탄소성 응답특성을 분석한 것이다. 여기서 작성된 인공지진동파형은 과거 비교적 큰 규모의 지진에서 얻어진 기록지진동과 동일한 위상각을 가지며, 감쇠정수 h=5%일 때의 내진설계용 스펙트럼과 거의 일치하도록 작성하였다. 입력지진동의 탄성 가속도 응답스펙트럼이 동일한반면, 각 입력지진동띄 위상특성이 다른 인공지진동을 입력하여 다자유도 골조 구조물의 지진응답을 분석하여 건축물의 내진설계용 지진동으로서 타당성을 확인하는 것이 목적이다. 본 논문에서 작성된 인공지진동은 기록지진동에 비해 지진응답치가 안정된 값을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 그러므로 다층 골조구조물의 비선형 지진응답해석용 입력지진동으로 타당성이 높다고 사료되며, 비선형 지진응답해석용 입력지진동의 강도를 탄성 가속도 응답스펙트럼으로 규준화 하는 것이 합리적이라고 사료된다.

I형 프리스트레스트 콘크리트 거더 교량의 활하중 분배계수식을 개발하기 위한 구조해석 모델은 해석결과의 적정성과 함께 모델링의 용이성도 동시에 가지고 있어야 한다. 그 이유는 활하중 분배계수식의 개발 과정에서 무수히 많은 횟수의 구조해석이 필요하기 때문이다. 본 연구에서는 기존 연구와 설계실무에서 사용하고 있는 모델들을 비교하여 적정한 구조해석모델을 선정하였다. 또한 수치해석과 재하시험 결과와의 비교를 통하여 방호벽과 가로보의 휨 강성이 활하중분배에 미치는 영향을 분석하였다. 연구결과로서 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더 교량의 구조해석에는 편심을 반영한 거더, 방호벽 및 가로보를 바닥판에 연결시킨 모델이 해석결과의 정확성과 모델링의 편이성을 동시에 만족시키는 측면에서 적합하였다. 그러나 방호벽은 강성변화에도 불구하고 활하중분배에 미치는 영향이 미소한 것으로 분석되었다. 편심을 고려한 가로보는 휨 강성 25% 이상에서는 강성변화에 따른 영향이 적었다. 따라서 거더는 바닥판과의 편심을 고려하여 강체요소로 연결하고, 방호벽은 무시하고, 가로보는 전 단면이 유효한 것으로 가정한 상태에서 편심을 주지 않는 모델을 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더 교량의 활하중 분배계수식의 개발을 위한 최종 구조해석 모델로서 선정하였다.