본 연구는 재래 철근콘크리트공법의 거푸집 및 철근보강재를 FRP 판으로 대체한 개념이다. FRP판에 리브를 갖게 하여 FRP 판과 콘크리트 합성을 개선하고 거푸집의 강성증가를 유도하여 영구거푸집 및 철근보강재로 활용하는 방안이다. 본 연구는 전단경간비가 짧고 리브가 있는 FRP 판과 콘크리트 합성보의 휨/전단 파괴거동과 균열형태를 비교 분석하였다. 콘크리트의 경우 CDP 모델을 사용하였고, 외연적 비선형 유한요소해석 결과와 기존 실험결과를 정점 하중 및 균열형태에 대해 비교 분석하였다. 유효균열방향 개념을 사용하여 콘크리트 균열패턴을 시각적으로 표현하였다. 인장 등가소성변형률이 0 보다 큰 곳에서 균열이 시작된다고 가정하고, 균열평면에 수직인 벡터의 방향은 최대 주소성변형률의 방향과 평행한 것으로 가정하였다. 이 방향을 콘 크리트의 균열으로 생각하여 실험에서 확보한 균열형태와 비교 분석하였다. ABAQUS/Explicit 의 CDP 모델은 FRP 합성구조체의 비선형 거동 및 균열형태 모사가 가능한 것으로 판단된다. 초기강성의 불일치는 리브가 있는 FRP 판과 콘크리트 사이의 미세균열 및 접착력 등의 문제로 인해 발생한 것으로 사료되며 1차 정점 하중 및 균열형태를 적절히 추적할 수 있으므로 앞으로 다양 한 FRP 합성구조시스템의 거동 및 균열해석에 이용 가능할 것으로 판단되나 보다 다양한 파괴 매카니즘에 대한 지속적인 연구가 필요하다고 사료된다.

최근 국내 콘크리트 포장의 노후화로 인하여 부분 단면 보수를 통해 매년 약 600억 원 정도의 유지보수 비용이 소요되고 있으나 짧은 수명 문제, 보수부위의 2차 파손 등으로 아스팔트를 이용한 덧씌우기 공법 에 관심이 높아지고 있다. 콘크리트 포장에 아스팔트 덧씌우기를 적용할 경우, 포장 공용성에 영향을 미 치는 주요 결함은 반사균열이다. 환경 하중 및 교통 하중으로 인해 발생한 인장 및 전단 응력으로 인하여 기존 하부 층의 균열 또는 줄눈의 형상이 그대로 반사되어 나타나는 것을 말한다. 이 균열은 포장의 주행 성과 승차감을 저하시키고 포장 파손의 가속화를 유발하여 결국 포장의 장기 공용성을 감소시키는 역할을 하게 된다. 우수한 아스팔트 덧씌우기 포장 공법을 확보하기 위해서는 균열의 발생을 모사하고 재료의 균열 저항 성을 평가할 수 있는 실험 장비 및 방법의 적용이 필수적이다. 국외의 경우 ʻTexas Overlay Testerʼ라는 이름으로 실제 아스팔트 도로에서 발생하는 반사균열의 매커니즘과 유사하게 평가할 수 있는 장비가 개발 되어 덧씌우기 혼합물의 배합 설계 및 덧씌우기 두께 설계 시 적용 중에 있다. 그러나 이는 수평 방향으로 만 실험이 가능하여 차량 하중이 유발하는 전단응력에 의한 반사균열 매커니즘의 모사는 불가능하다. 이 에 따라 기존 장비의 장점은 유지하고 단점을 개선하기 위해 ʻHeart Overlay Testerʼ라는 명칭의 반사균 열 모사 실험 장비를 개발하였다. 실험 가능한 온도 범위를 넓혀 극한 기상 상태에 대한 평가를 가능하도 록 하였으며 하중 또한 3축으로 재하 가능하게 하여 다양한 하중 조건 하에서 반사균열 모사가 가능하도 록 설계 제작하였다. 또한 이미지 프로세싱 시스템을 적용 하여 균열 진전을 관찰할 수 있다. 기본적으로 반복적인 개구변위 제어를 통해 균열을 발생시키고 하중 감소법을 이용하여 반복횟수를 시 편의 피로 수명 (균열 저항성)으로 결정하며, 그 과정에서 균열의 진전과정을 비교 평가하게 된다. 본 장 비의 활용을 통해 다양한 실험 결과 분석 방법으로 재료의 반사균열 특성을 더욱 명확하게 정의할 수 있 으며, 차후 안정적인 덧씌우기를 통한 복합포장 시스템 구축 및 도로의 기능성 향상에 도움을 줄 것으로 기대한다.

Fatigue crack growth rate tests were conducted as a function of temperature, dissolved hydrogen (DH) level, and frequency in a simulated PWR environment. Fatigue crack growth rates increased slightly with increasing temperature in air. However, the fatigue crack growth rate did not change with increasing temperature in PWR water conditions. The DH levels did not affect the measured crack growth rate under the given test conditions. At 316 oC, oxides were observed on the fatigue crack surface, where the size of the oxide particles was about 0.2 μm at 5 ppb. Fatigue crack growth rate increased slightly with decreasing frequency within the frequency range of 0.1 Hz and 10 Hz in PWR water conditions; however, crack growth rate increased considerably at 0.01 Hz. The decrease of the fatigue crack growth rate in PWR water condition is attributed to crack closure resulting from the formation of oxides near the crack tips at a rather fast loading frequency of 10 Hz.

이 논문에서는 단일방향 및 크로스-플라이 섬유강화 복합재에서의 동적 균열 전파를 모사하기 위해 특별히 고안된 스펙트랄 방법의 정식화와 수치적 구현 방법에 대해 제시한다. 이 방법은 균열면에서 작용하는 힘과 변위 사이의 스펙트랄 관계식에 기초하고 있고, 재료는 횡등방성 고체로 가정된다. 본 논문에서 제안된 방법에 의해 섬유보강 복합재에서 전파하는 균열문제가 대해 검토 해석되며, 실험 및 문헌에 나와 있는 결과와 비교된다. 이 방법은 FRP 보강 철근 콘크리트 구조물에서의 균열해석문제에 직접 적용이 가능하다.

본 논문은 시멘트 콘크리트 포장 위에 덧씌우기한 아스팔트 콘크리트 포장에서 발생하는 반사균열 제어를 위해 줄눈 실링재를 사용한 포장에서의 반사균열을 평가하기 위하여 수행되었다. 사용된 시험방법은 전단반사균열 모사실험 방법으로 실내에서 덧씌우기 아스팔트의 반사균열 저항성 시험을 위해 개발된 시험기법이다. 실험을 통하여 줄눈 실링재는 반사균열 제어에 효과가 있는 것으로 나타났다. 실링재 E를 사용하였을 때 피로수명은 가장 크게 나타났으나 수평변형은 상대적으로 크게 나타났고, B의 경우 수평변형은 가장 적게 나타났고 동적 안정도도 가장 크게 나타났다. 일반적으로 실링재의 인장강도가 높은 것일수록 혼합물의 반사균열저항성이 더 좋았다.

본 논문은 시멘트 콘크리트 포장 위에 덧씌우기한 아스팔트 콘크리트 포장에서 발생하는 반사균열 제어를 위해 줄눈 실링재를 사용한 포장에서의 반사균열을 평가하기 위하여 수행되었다. 사용된 시험방법은 전단반사균열 모사실험 방법으로 실내에서 덧씌우기 아스팔트의 반사균열 저항성 시험을 위해 개발된 시험기법이다. 실험을 통하여 줄눈 실링재는 반사균열 제어에 효과가 있는 것으로 나타났다. 실링재 E를 사용하였을 때 피로수명은 가장 크게 나타났으나 수평변형은 상대적으로 크게 나타났고, B의 경우 수평변형은 가장 적게 나타났고 동적 안정도도 가장 크게 나타났다. 일반적으로 실링재의 인장강도가 높은 것일수록 혼합물의 반사균열저항성이 더 좋았다.

본 연구에서는 노후된 기존 콘크리트 포장위에 아스팔트 덧씌우기를 했을 때 윤하중으로 인하여 발생하는 전단 반사균열을 모사할 수 있는 실내 실험방법을 개발하였다. 또한 각 혼합물의 기본 특성시험을 토대로 본 연구에서 개발한 실험방법을 사용하여 각 혼합물의 전단 반사균열 저항 특성을 비교 분석하였다. 그 결과 본 연구에서 개발한 실험방법을 사용하여 측정한 전단 반사균열 저항 특성이 재료 및 보강 효과의 차이를 적절히 보여 현장에서의 상황을 잘 모사할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 일부 혼합물에 대하여 기존 피로수명 예측모델을 이용하여 전단 파괴수명을 예측한 결과 높은 상관성을 보여 향후 포장의 수명을 상대적으로 예측하는 것이 가능할 것으로 기대된다.

본 연구에서는 노후된 기존 콘크리트 포장위에 아스팔트 덧씌우기를 했을 때 윤하중으로 인하여 발생하는 전단 반사균열을 모사할 수 있는 실내 실험방법을 개발하였다. 또한 각 혼합물의 기본 특성시험을 토대로 본 연구에서 개발한 실험방법을 사용하여 각 혼합물의 전단 반사균열 저항 특성을 비교 분석하였다. 그 결과 본 연구에서 개발한 실험방법을 사용하여 측정한 전단 반사균열 저항 특성이 재료 및 보강 효과의 차이를 적절히 보여 현장에서의 상황을 잘 모사할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 일부 혼합물에 대하여 기존 피로수명 예측모델을 이용하여 전단 파괴수명을 예측한 결과 높은 상관성을 보여 향후 포장의 수명을 상대적으로 예측하는 것이 가능할 것으로 기대된다.