이 논문은 72m 초고강도 콘크리트 섬유보강 콘크리트 프리스트레스트 박스거더의 비선형 거동을 해석하는 3차원 해석방법을 제 시하였다. UHPC재료의 비선형 거동을 나타내기 위해 콘크리트 손상소성(CDP)모델을 채택하였다. 제시된 응력-변형률 관계 곡선에 근거한 수치해석 모델은 50m UHPC 프리스트레스트 박스 거더 휨실험결과로 검증하였다. 검증된 해석모델을 사용하여 72m UHPC 프리스트레스트 박스거더의 휨거동을 파악하는데 적용하였다. 각 하중단계에 따른 하중 변위관계, 응력상태 및 연결부분 상세를 해 석하였다. 하중-변위관계 곡선과 설계하중 및 극한하중 비교 결과는 UHPC 박스거더 휨거동을 해석하는 적절한 수단으로써 비선형 유한요소법의 적용성을 입증하고 있다.

철근 콘크리트 하수관거는 경제적 장점과 내구성으로 인해 많이 사용되고 있다. 오랜 공용시간 이후 하수관거는 하 수의 산화물과 공용하중에 의해 열화가 진행된다. 본 논문은 초고강도 콘크리트로 갱생한 열화된 콘크리트 하수관거의 구조적 성능에 대해 연구하였다. 실험변수는 초고강도 콘크리트 관거 상부슬래브와 벽체의 두께의 조합으로 구성하였다. 네가지 종류의 초고강도 콘크리트 관거가 극한하중을 받을 때까지 내하력을 파악하기 위해 실험을 진행하였다. 보통 강도 콘크리트에 비해 상 대적으로 작은 두께의 초고강도 콘크리트 관거는 열화된 내부 부분을 치핑하고 갱생함으로써 단면의 손실을 최소화할 수 있다. 실험결과에 의하면 열화된 콘크리트 관거를 갱생하는데 적용된 새로운 얇은 두께의 초고강도 콘크리트 구조물이 재하하중을 만 족하고 실제 공학적 적용에 용이성을 있음을 나타내고 있다.

본 연구는 초고강도 콘크리트판, 그라우팅 및 모체 콘크리트 내에 후크와 스터드로 연결한 합성접합부의 전단 실험 을 수행하고 그 거동을 파악하고자 한다. 압축강도 35 MPa, 50 MPa 및 90 MPa 그라우팅의 강도, 4종류의 전단연결재 배치를 실험변수로 총 12개의 시험체를 제작하였다. 합성접합부의 전단력은 그라우팅 콘크리트의 압축강도에 따라 비례적 관계를 가지 고 있다. 휨모멘트가 지배적인 힘이 아니고 면적이 크며 서로 다른 시기에 콘크리트를 친 경계면 합성체에서 콘크리트 전단력 은 무시할 정도 크기가 아니다. 콘크리트 모체 압축강도보다 그라우팅의 압축강도가 크다면 접합부에서 콘크리트 전단력이 유 의미하게 크며 전단연결재를 병용하면 더 큰 전단력을 얻을 수 있다.

초고강도 섬유보강 콘크리트 데크플레이트는 높은 콘크리트 압축력과 섬유에 의한 휨인장력의 우력으로 동바리 지지없이 얇은 두께의 데크플레이트로 고정하중과 작업하중을 견딜 수 있는 강성을 가지고 있다. 본 연구는 슬래브 두께, 섬유의 종류와 혼입률, 철근 및 GFRP를 변수로 휨실험을 수행하였다. 40mm∼50mm 두께의 120MPa 초고강도 콘크리트에 강섬유를 체적 대비 1.5% 이상을 혼입한 데크플레이트로 슬래브의 자중과 작업하중을 부담할 수 있으며, 철근을 보강하면 내하력이 더욱 증진 되고 연성거동을 하는 데크플레이트 특성을 가지는 것을 검증하였다.

건축 및 토목 구조물의 대표 재료인 콘크리트의 핵심지표인 구조 성능을 개선하기 위해 많은 연구가 진행되고 있다. 아울러 구조물의 크기가 커질수록 강도가 높은 고기능 콘크리트의 필요성이 높아지고 있으며, 특히 내구성과 내후성이 우수한 콘크리트 재료의 개발이 필요한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 강섬유와 함께 파라-아라미드 원사를 이용하여 피복 및 꼬임, 원사 데니어 및 섬유 길이에 대한 차별화된 원사가공을 적용한 복합재료인 슈퍼섬유를 콘크리트에 혼입하여 구조적인 성능을 평가하고자 하였다. 본 연구를 통해 최적화된 슈퍼 섬유로 보강된 슈퍼 콘크리트는 도로, 교량, 상수도 및 하수도 등 기존 SOC 의 수리 및 보강에 적용될 유망한 성장 기술 분야가 될 것으로 예상된다.

본 연구는 초고성능 콘크리트의 성능을 보다 향상시키기 위해 현재 콘크리트 보강에 사용하는 섬유들을 조합한 복합 섬유를 제작하여 복합섬유 혼입 초고성능 콘크리트의 강도 특성을 분석하였다. 복합섬유 4종과 단일섬유 3종을 각각 혼입하여 유동성과 압축, 휨강도 실험을 진행하였다. 복합섬유와 단일섬유 혼입 시험체 모두 유동성 평가를 만족하였으며, 단일섬유가 조금 더 우수한 성능을 나타내었다. 강도 평가결과 파라아라미드 섬유와 강섬유를 조합한 복합섬유 2종이 가장 우수한 결과를 나타내었으며, 복합섬유 직경 차이에 따라 압축 및 휨강도 보강효과가 다르게 나타난 것을 확인할 수 있었다. 압축강도 감소를 최소화하며 휨강도를 증가시킨 결과를 통해, 복합섬유는 단일섬유 간의 단점을 서로 보완할 수 있을 것으로 판단되며, 본 연구를 통해 차후 콘크리트의 다양한 재료적 특성을 보강하는 복합섬유도 충분히 제작 가능할 것으로 판단된다.

UHPFRC 15 M 분절형 박스거더에 대한 비선형 재료 및 비선형 기하학적 유한요소해석을 수행하였다. UHPFRC의 인장 및 압축 영역에서의 구성방정식은 공시체 시험을 기반으로 하였고, 체적 대비 강섬유 혼입률이 각각 1.0%, 1.5% 및 2.0%에 대해 해석을 수행하였다. UHPFRC를 위한 3차원 8 node hexahedron brick model과 1차원 embedded steel element를 기반으로 모델링하였다. UHPFRC 박스거더 단면에서 하부플랜지에 14개, 24개, 32개의 15.2mm 강연선을 모델링하여 실험결과와 비교하였다. 하중과 변위관계, 선형거동에서 비선형거동으로 변하는 시점에서 하중 및 중립축 변화 과정이 실험결과와 비교해 볼 때 정확하게 산출되었다. 따라서, 압축 및 인장구역에서 구성방정식을 반영한 재료적 비선형해석, UHPFRC 분절형 박스의 기하학적 비선형 해석이 유효함을 알 수 있다.

It is a well known that concrete is strong for compression and weak for tension. For reinforcing the weakness and improving the performance about concrete, various methods are used. Fiber reinforced concrete that is one of them has been investigated in this study. The function of fiber in concrete is to improve the stress strain relation and toughness, crack control. It’s applied from normal strength concrete to ultra-high performance concrete. But it is essential to disperse fiber uniformly and to prevent aggregation of fiber in concrete, in order that fiber reinforced concrete show the sufficient performance. The various properties of fiber affect the essential properties, for instance, length and diameter of fiber, source, etc. So, this study evaluated the ultra-high performance concrete with mixed in composite fiber.

본 논문은 강섬유의 일부를 철근집합체로 대체하여 초고강도 섬유보강 철근 콘크리트 I 형보의 연성거동을 유도하는 것을 목적으 로 한다. 강섬유와 철근집합체의 조합을 가진 초고강도 콘크리트 I 형보 대한 휨거동 실험을 수행하였다. 강섬유의 혼입률은 0%, 0.7%, 1%, 1.5%, 2%이다. 철근집합체와 PS강연선 집합체가 압축구역에서 콘크리트를 구속하기 위해 사용되었다. 철근집합체와 강연선 집합체의 길이 도 실험요소 중 하나이다. 이러한 실험요소를 조합하여 9개의 초고강도 철근 콘크리트 I 형보를 제작하였다. 강섬유 뿐만 아니라 종방향의 철근 집합체도 초고강도 철근 콘크리트 I형 보의 연성거동을 유도하는데 효과를 가지고 있다. 강섬유 혼입률 0.7% 또는 1%와 철근집합체를 사용한 조합이 I형 보의 효과적인 연성 거동을 보여주고 있다. 하중과 처짐관계 및 균열양상 등이 좁은 간격을 가진 작은 직경의 종방향 철근 집합체의 유용성을 나타내고 있다.

본 논문은 강섬유 대신 철근집합체를 사용하여 초고강도 섬유보강 콘크리트 부재의 최대하중 이후 연성거동을 유도하는 것을 목적으로 한다. 강섬유와 철근집합체의 조합을 가진 직사각형 콘크리트 보에 대한 휨거동 실험을 수행하였다. 강섬유의 혼입률은 0%, 0.7%, 1%, 1.5%, 2%이고, 연성거동을 유도하기 위한 종방향 철근 집합체의 철근비는 0.0036, 0.016, 0.028 그리고 0.036이다. 이러한 실험 요소의 조합으로 15개의 초고강도 콘크리트보가 제작되었다. 강섬유 뿐만 아니라 종방향의 철근 집합체도 초고강도 콘크리트보의 연성거동을 유도하는데 효과를 가지고 있다. 강섬유 혼입률 0.7%와 철근비 0.028인 철근집합체를 사용할 경우 가장 경제적인 조합임을 볼 수 있다. 하중과 처짐관계, 콘크리트 응력의 변화 및 균열양상 등이 좁은 간격을 가진 작은 직경의 종방향 철근 집합체의 유용성을 나타내고 있다.