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.

The purpose of this study is to review the available literature on the effectiveness of fibers in preventing early-age shrinkage cracking on cementitious concrete. The overview describes the widely used ASTM C1579 (Standard Test Method for Evaluating Plastic Shrinkage Cracking of Restrained Fiber Reinforced Concrete (Using a Steel Form Insert) for plastic shrinkage cracking. The past literature used crack length, width, or area to describe and quantify cracks on concrete specimens. To keep things simple, this review expresses the length, width or area as a percentage of the control specimen. Finally, the study establishes a relationship between fiber volume and aspect ratio on plastic shrinkage and compressive strength of concrete. It was concluded that fiber is sufficient enough to mitigate plastic shrinkage cracking. An increase in fiber volume and aspect ratio reduces the early-age cracking of concrete but harm its compressive strength.

PURPOSES : The purpose of this study is to analyze the crack and vertical behaviors of a continuously reinforced concrete pavement (CRCP) under three different steel ratios (0.6%, 0.7%, and 0.8%) using field measurement data acquired from isolated concrete slabs with transverse cracks. METHODS : Using an LVDT and a crack gauge, CRCP behavior data are acquired by segmenting a concrete slab into multiple sections based on the similarity in the longitudinal steel ratio of each section. To examine the vertical behavior of CRCP based on longitudinal steel ratios, three field experiments are conducted in February, May, and September three years after project completion. The minimum and maximum ambient temperature data for each section are acquired during the experiments. Using the data acquired, the vertical and crack behaviors of CRCP with 0.6% of longitudinal steel ratios are analyzed. In addition, the effect of the steel ratio on the vertical behavior as well as seasonal vertical behaviors are examined. RESULTS : Analysis of the vertical behavior of concrete slabs with a 0.6% steel ratio shows that the minimum vertical displacement occurred at the center of the slab, whereas a significant vertical displacement is detected on the edges of the slab. Based on examining vertical displacements formed along the direction of transverse cracks, it is observed that the vertical behavior is prominent around the shoulders, whereas similar vertical behaviors are observed at the center and joints of the slab. Furthermore, it is discovered that the minimum crack occurred at the center of the transverse cracks, whereas the maximum crack occurred on the shoulders and joints. Furthermore, it appears that the daily displacements of the vertical behavior at the center of the slab constitute approximately one-half of the daily displacements on the joints. Based on the results of vertical behavior as a function of the longitudinal steel ratios, it is discovered that steel ratios of 0.7% and 0.8% yield the most prominent vertical behaviors around the edge of the shoulder in the winter, spring, and fall seasons. The seasonal deviations of the vertical behaviors based on the measuring positions of the longitudinal steel ratios appear less significant at the center of the slab than those on the shoulder. In particular, for the slab with a steel ratio of 0.8%, subtle vertical behaviors are observed at the center. It is discovered that the seasonal deviation of the vertical behavior measurements varying by the measuring locations of the steel ratios appears less significant at the center of the slab than at the shoulder, and that it decreases with the steel ratio. CONCLUSIONS : CRCP generates cracks on the slab; however, they are managed by rebars in the CRCP. This study reveals that the major vertical and crack behaviors of CRCP occur around the shoulders than at the center of the CRCP slab. Therefore, new methods for managing cracks on the CRCP shoulder should be developed to improve the performance of CRCP. It is hoped that the results presented herein will be useful for the advanced analysis of CRCP behaviors.

PURPOSES : The purpose of this study was to suggest a quantitative trend of the daily and seasonal cyclic movement of transverse crackwidth based on measurements in CRCP(Continuously Reinforced Concrete Pavement) within the first year of construction. METHODS : Crack gauges were installed in eight normal cracks, two induced cracks, and two construction joints of newly constructed CRCP. Crack width movements were continuously collected for about a year to investigate the cyclic behavior after construction. The daily and seasonal crack width movements were quantitatively analyzed and compared. RESULTS: Crack width movement in hot weather was relatively less than in cold weather. As a result of frequency analysis of the daily cyclic behavior, it was revealed by measurement that the minimum crack width from 2 p.m. to 4 p.m. was caused by expansion of the concrete; and that the maximum width from 6 a.m. to 8 a.m. was caused by contraction. Average crack width movements were calculated for every month and showed seasonal cyclic behavior. Maximum crack width was measured from December to January. Average crack width was investigated from March to April. Daily crack width movement in relation to concrete temperature was calculated from -0.00017 to -0.03844 mm/℃ and showed gradual decrease in absolute value with time caused by change in the crack spacing. It was found that the relationships between the monthly average crack width and concrete temperature are from -0.004 to -0.012 mm/℃. CONCLUSIONS : Crack-width movement shows a daily and seasonal cyclic behavior. Crack-width measurement in any time or season will have variance caused by daily and seasonal cyclic movement. Variances and trends were obtained in this study based on measurements for various cracks. The long-term behavior of cracks should be surveyed and compared with these measurements to investigate trends of convergence with time, caused by convergence of crack spacing.

본 연구에서는 굴곡 계면을 따른 균열 진전을 응집 요소를 사용하여 유한요소 해석을 수행하였고 균열 선단에서 복합 모 드 하중을 고려하기 위하여 BK 법칙을 적용하였다. 정현파 굴곡 계면을 갖는 이중 외팔보에 하중을 부여하고 복합 모드 응 집 법칙에서 응집 강도와 응집 에너지에 따른 하중-변위 선도의 변화를 알아 보았다. 응집 강도가 커지면 응집 영역 크기가 상대적으로 작아지고 균열 진전에 따른 하중-변위 선도에 굴곡이 나타나는 것을 보여 주었으며 인장과 전단 응집에너지 비율에 따라 하중의 증가와 하중-변위 선도에 굴곡이 나타나는 것을 보여 주었다. 또한 굴곡 계면의 형상에 따른 균열 진전 거동의 영향을 분석하였는데 균열의 형상비가 커지면 균열 진전을 위한 더 큰 균열 분리 에너지가 요구되는 것을 보여 주었다. 굴곡 계면의 형상과 응집 법칙을 변화시켜 파괴 인성을 크게 향상시킬 수 있으며 균열 진전 거동을 변화시킬 수 있게 된다.

콘크리트 기층에 아스팔트 표층의 복합포장 구조에서 온도변화에 따른 반사균열의 거동은 반사균열 억제 및 제어에 중요한 정보로 작용한다. 반사균열의 주요 발생원인 중 포장의 온・습도 변화에 따른 하부 콘크리트의 수평 거동 및 컬링에 의한 줄눈/균열부 수직 거동은 포장의 특성(콘크리트 열팽창계수, 하부마찰계수, 포장두께 등)과 지역환경(대기의 온도, 상대습도, 태양 복사량 등)에 따라 다른 특성을 보인다. 본 연구에서는 롤러전압 콘크리트 기층에 배수성 아스팔트 표층의 복합포장 구조에서 현장의 온도변화에 따른 반사균열의 거동 특성을 분석하였다. 늦가을(11월 초)에 5cm 두께 배수성 아스팔트 덧씌우기 포장을 롤러전압 콘크리트 기층 상부에 시공하였다. 온도 조사는 표층 아스팔트 상/하부와 기층 콘크리트 상/하부, 대기온도를 계측하였다. 롤러전압 콘크리트 기층의 균열은 1년의 공용기간 동안 약 30m의 일정 간격으로 발생하였으며, 계측한 연속된 3개 균열의 움직임은 안정화되어 온도에 따라 유사한 거동을 보였다. 계측결과, 겨울철 온도에 따른 줄눈거동은 그림 1과 같다. 영하권의 겨울철 포장의 온도는 태양의 복사열과 기층하부의 지열로 인하여 대기온도보다 높았다. 표층 시공 후 큰 폭의 온도 저감이 발생한 이후 반사균열이 발생하였고 그림 2는 반사균열 발생 전・후의 1일 온도차에 따른 1일 균열 폭 변화량을 보인다. 추세곡선의 기울기는 온도변화에 따른 균열 거동에 저항하는 크기를 나타낸다. 두 곡선의 기울기 차인 0.008은 5cm 두께의 배수성 표층의 반사균열에 대한 저항 특성치임을 알 수 있다. 아스팔트 표층 반사균열 발생 전・후의 추세 곡선간 y축 절편의 차는 반사균열 발생에 따른 동일 온도변화에서 균열 거동량의 증가분을 나타낸다. 향후 배수성 표층 복합포장의 계절별 거동특성을 분석하여 복합포장 설계검토에 활용할 계획이다.

신개념 철근콘크리트 포장(ARCP: Advanced Reinforced Concrete Pavement)은 균열유도장치를 이용하여 원하는 위치에 균열을 유도하고 연속철근 콘크리트 포장(CRCP)의 거동에 영향을 미치지 않는 균열 사이의 종방향 철근을 다수 제거하여 철근 사용량을 대폭 감소시키는 포장 공법이다. ARCP 공법의 주요 요소 기술의 하나인 균열유도는 균열유도장치의 형상, 설치깊이, 콘크리트와의 부착유무에 따라 균열의 진전 및 거동에 차이가 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 최적의 균열 유도를 위한 방안을 마련하고자 균열유도장치의 형상, 설치깊이, 콘크리트와의 부착 유무에 따른 유도균열을 형성하여 각각의 거동을 계측 및 분석하였다. 그림 1과 같은 야드 실험체에 7종류의 서로 다른 균열유도장치를 설치하였으며 유도균열의 거동 측정을 위한 균열게이지를 설치하였다. 거동 계측은 균열발생 초기부터 균열폭 및 슬래브 온도를 측정하였으며, 계측 10일차부터 20일까지의 데이터를 분석하였다. 균열폭 거동을 그림 2에 나타내었다. 균열폭 거동이 크게 발생하는 균열유도장치는 균열유도장치와 콘크리트가 부착되지 않은 경우(C4)와 콘크리트 다짐을 위하여 균열유도장치의 면적이 작은 경우(C5)인 것으로 나타났으며, 가장 작은 균열폭 거동이 나타나는 것은 비닐을 삽입하였던 경우(C6)인 것으로 나타났다. 균열유도장치의 형상 및 설치깊이, 콘크리트와의 부착 유무에 따라 균열폭 거동에 다소 차이는 발생하지만 모든 경우에서 균열폭이 0.1mm 이하의 작은 거동이 발생하는 것으로 보아 계획한 균열유도장치는 모두 사용이 가능한 것으로 분석되었다.

일반적인 콘크리트 구조물은 길이가 길 경우 수축에 의한 인장균열의 발생을 억제하기 위하여 수축줄 눈을 설치된다. 하지만 연속철근 콘크리트 구조물은 별도의 수축줄눈을 설치하지 않고 그 대신 자연적으 로 발생하는 횡방향 균열을 허용하며 이러한 횡방향 균열의 과도한 벌어짐을 구속하기 위하여 연속철근이 설치된다. 대표적인 연속철근 콘크리트 구조물은 도로포장에 사용되고 있는 연속철근 콘크리트 포장 (CRCP)와 연속철근 콘크리트 궤도(CRCT)가 있다. CRCP의 횡방향 균열은 대략 0.8 - 1.5m 간격으로 발 생하며, CRCT는 레일을 지지하기 위한 프리캐스트 침목이 슬래브 내에 설치되기 때문에 침목과 슬래브 의 분리에 의하여 0.325m마다 균열이 발생하게 된다. 본 연구에서는 현장실험을 통하여 CRCP와 CRCT의 균열폭 거동을 각각 계측하고 이에 대한 분석 및 비교를 수행하였다. 그림 1~4는 CRCP와 CRCT의 슬래브 깊이에 따른 온도와 균열폭을 나타내었다. 분석 결과 균열간격이 상대적으로 작은 CRCT의 거동이 CRCP의 균열폭의 거동과 비교하여 큰 차이가 발생하 지 않는 것으로 나타나 균열간격에 비례하여 균열폭이 거동하지 않음을 알 수 있다.

PURPOSES: The purpose of this study is to investigate the relationship between the crack propagation depth through a slab and crack width movement in continuously reinforced concrete slab systems (CRCSs). METHODS : The crack width movements in continuously reinforced concrete pavement (CRCP) and continuously reinforced concrete railway track (CRCT) were measured in the field for different crack spacings. In addition, the crack width movements in both CRCP and CRCT were simulated using finite element models of CRCP and CRCT. The crack width movements, depending on the unit temperature change, were obtained from both the field tests and numerical analysis models.. RESULTS: The experimental analysis results show that the magnitudes of the crack width movements in CRCSs were related to not only the crack spacing, but also the crack propagation depth. In CRCP, the magnitudes of the crack width movements were more closely related to the crack propagation depths. In CRCT, the crack width movements were similar for different cracks since most were through cracks. If the numerical analysis was performed to predict the crack width movements by assuming that the crack propagates completely through the slab depth, the predicted crack width movements were similar to the actual ones in CRCT, but those may be overestimated in CRCP. CONCLUSIONS: The magnitudes of the crack width movements in CRCSs were mainly affected by the crack propagation depths through the slabs.

In this study, the crack initiation and propagation behavior of interfacial crack in bimaterial are discussed. Normal crack opening displacements(NCOD) and stresses are analyzed by finite element method using ANSYS and used for extracting fracture parameters. The energy release rates can not explained the initiation and crack propagation velocity of interfacial crack. Initial velocity of crack propagation is dependent upon the normal and shear stress behind of crack tip. The crack propagation velocity of interfacial crack is very dependent upon the normal and shear stress behind of crack tip. In case of negative shear displacements increase in interfacial crack, initiation delay of crack propagation is dependent upon the negative shear stress ahead of crack tip due to the suppressing of crack opening. In case of positive shear displacements increase in interfacial crack, initiation delay of crack propagation is dependent upon the stress behind of crack tip due to the stress decrease. The fracture toughness increase is due to the initiation delay of crack propagation.

본 연구는 연속철근 콘크리트 포장(CRCP: Continuously reinforced concrete pavement)에서 단부 앵커러그 유무에 따른 종방향 변위 비교를 통해 앵커러그의 필요성을 분석하고 내부 수평균열의 수직방향 변위 측정을 통해 이러한 균열이 CRCP의 공용성에 미치는 영향을 분석하기 위하여 수행되었다. 앵커러그 구간 절단 전 거동 측정은 6월 중에 12일간 계측하였으며, 앵커 러그 구간 절단 후의 측정은 절단 시 슬래브에 급격히 발생하는 변위가 사라진 이후 8월 중에 14일 동안 계측하였다. 이와 같은 단기간의 계측 결과 CRCP 단부의 종방향 변위는 앵커러그가 설치되어 있는 경우에는 모든 위치에서 일일 변위 변화가 0.1mm 이내로 종방향 거동이 거의 발생하지 않았다. 단부에 앵커러그가 설치되지 않은 경우에는 변위가 자유 단부 부근에서만 주로 발생하며 종방향 변위 변화가 작아서 팽창줄눈으로 처리하여도 적절할 것으로 예측되었으나, 향후 추가연구에 의해 사계절 온도변화에 따른 단부의 거동을 확인할 필요가 있을 것으로 판단된다. 내부 수평균열은 거동 측정 결과 거의 비활성균열이며 전체적인 슬래브의 수직변위에 영향을 미치지 않았다. 따라서 수평균열이 슬래브를 상하로 분리시켜 CRCP의 구조적인 성능 및 공용성의 저하를 유발하지는 않을 것으로 분석되었다.

Sheet aluminum alloys have been used in manufacturing of machine structures. In fatigue crack propagation behavior of thin sheet aluminum alloys, it is important that fatigue crack growth rate is affected by crack closure phenomenon. In this work, we analyzed the characteristics of fatigue crack propagation behavior in experiment of constant stress condition for thin sheet Al 2024-T3 alloys, and identified the retardation behavior of crack growth by comparing experimental results of thin and thick plate specimen. We attempt to operate the fatigue life estimating process using the fatigue related material constants from referred fatigue crack propagation analysis. And we analyzed the experimental and prediction results of fatigue life of thin sheet aluminum alloy in order to identify the relation between retardation behavior of fatigue crack growth and crack closure phenomenon.

In this study, the stress-strain response and the cracking behaviors of ITO film on a PET substrate are investigated. The cracking behaviors of ITO thin films deposited on a thermoplastic semi-crystalline polymer developed for flexible display applications was investigated by means of tensile experiments equipped with an electrical measurement apparatus and an in-situ optical microscope. Electrical resistance increased gradually in the elastic-to-plastic transition region of the stress strain curves and cracks formed. Numerous cracks were found in this region, and the increase of the resistance was linked to the cracking of ITO thin films. Upon loading, the initial cracks perpendicular to the tensile axis were observed at about 1% of the total strain. They propagated to the entire sample width as the strain increased. The spacing between the horizontal cracks is thought to be determined by the fracture strength and the thickness of the ITO film as well as by the interfacial strength between the ITO and PET. The effect of the strain rate on the cracking behavior was also investigated. The crack density increased as the strain increased. The spacing between the horizontal cracks (perpendicular to the stress axis) increased as the strain rate decreased. The increase of the crack density as the strain rate decreased can be attributed to the higher fraction of the plastic strain to the total strain at a given total strain. The higher critical strain for the onset of the increase in the resistance and the crack initiation of the ITO/PET with a thinner ITO film (300 ohms/sq.) suggests a higher strength of the thinner ITO film.

콘크리트포장에 초기균열을 일으키는 중요한 인자 중 하나는 콘크리트 내부의 초기온도이다. 따라서 콘크리트포장의 초기균열 발생원인을 연구하기 위해서는 초기온도를 계측하여 분석하는 일이 필요하다. 본 논문에서는 초기균열이 발생하는 슬래브 장소와 초기균열의 발생시간이 초기온도패턴에 어떤 영향을 받는지를 검증하였고 더불어, 줄눈부에서 발생하는 균열의 발생시점과 시공시간과의 관계도 알아보았다. 본 논문을 위해서 "중부내륙고속도로 여주-충주간 제 1공구 시험도로 건설공사구간 STATION 1+400~1+700" 지점에서 시험시공이 이루어졌으며, 시공 후 72시간 동안 i-Button(온도계측센서)을 이용하여 온도계측을 시행하였으며, 초기균열의 거동은 Demec gauge를 사용하였으며, 초기균열 및 줄눈부 균열은 육안으로 확인하였다. 초기온도패턴과 초기균열의 분석 결과, 콘크리트의 초기온도패턴은 슬래브에 초기균열이 발생하는 위치와 시각에 영향을 주는 것으로 나타났다 초기균열균열은 온도낙차폭이 가장 큰 슬래브에서 발생하였으며, 그 시각은 슬래브의 온도가 급강하하는 새벽이었다. 또한, 콘크리트 슬래브의 거동이 인근 줄눈부에 발생한 초기균열에 따라 영향을 받으며. 줄눈부에 발생한 균열의 발생시기가 서로 다를 경우에 균열의 거동이 달라질 수 있다는 가능성이 제시되었다. 그 외에도, 오전에 시공한 슬래브에서의 균열 발생률이 오후에 시공한것보다 더 큰 것으로 나타났으며, 균열의 발생 간격이 큰 균열이 그렇지 않은 균열보다 더 큰 균열틈을 보였다.