형상기억합금(Shape Memory Alloy, SMA)은 소성변형이 일어나도 냉각 및 가열을 통해 기존 형상 으로 돌아갈 수 있는 형상기억효과(Shape Memory Effect, SME)를 가진 재료이다. 이를 통해 사전에 인장 변형된 SMA를 구속 후 가열하면 SME에 의해 원래 형태로 돌아가려 하지만, 변형이 구속되어 회복 응력이라 하는 압축 응력이 발생한다. 따라서 사전 변형된 SMA를 구조물에 적용하게 되면 셀프 -프리스트레싱을 도입할 수 있다. 그중 철을 기반으로 제작된 Fe-SMA는 다른 SMA에 비해 높은 경 제성을 가져 건설 재료로써 많은 관심을 받고 있다. 이에 Fe-SMA를 철근콘크리트(Reinforced Concrete, RC) 구조물에 적용한 많은 연구가 진행되었으며, 구조성능이 향상되는 것을 확인하였다. 그러나 Fe-SMA가 사용된 RC 구조물의 피로 실험에 관한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 Fe-SMA 바를 인장재로 사용한 RC 보의 피로 성능을 평가하였고 하중 유형(정적, 피로)과 피로 응력 범위를 변수로 고려해 고주기 피로 실험을 수행하였다. 이를 통해 피로 강도, 피로 수명 및 거동을 확 인하였으며, Fe-SMA 바를 인장재로 사용한 RC 보의 피로강도는 최대하중의 40%~60% 사이에 있을 것으로 예측되었다.

This study reports an experimental and analytical exploration of concrete columns laterally confined with Fe-based shape-memory alloy (Fe-SMA) spirals. For performing experiments, Fe-SMA rebars with a 4% prestrain and diameter of 10 mm were fabricated and concrete columns with internal Fe-SMA spiral reinforcement were constructed with a diameter of 200 mm and height of 600 mm. An acrylic bar with an attached strain gauge was embedded in the center of the specimen to measure local strains. Experimental variables encompassed the Fe-SMA spiral reinforcement, spacing, and activation temperature. Uniaxial compression tests were conducted after applying active confinement to the concrete columns through electrical-resistance heating. Notably, as the Fe-SMA spiral spacing decreased, the local failure zone length and compressive fracture energy of the prepared specimens increased. Additionally, a model incorporating compressive fracture energy was proposed to predict the stress–strain behavior of the. This model, accounting for active and passive confinement effects, demonstrated accurate predictions for the experimental results of this study as well as for previously reported results.

본 논문은 철계형상기억합금(Fe-SMA) 나선철근을 이용한 기둥의 횡구속 효과를 평가한 실험적 연구를 보고한다. 실험을 위해 사전변형 4%의 5mm × 5mm의 Fe-SMA 나선철근으로 구속된 150mm × 150mm ×300mm의 원형 실험체가 제작되었다. 실험변수는 Fe-SMA 나선철근의 피치(0mm, 80mm, 60mm, 40mm), Fe-SMA 나선철근의 활성화 유무(활성화, 비활성화)를 고려하였다. Fe-SMA 나선철근 활성화를 위해 소성로를 사용하여 목표온도 140℃까지 가열하였다. 실험체의 온도가 상온에 도달한 후 만능재료시험기를 이용하여 1축 압축실험을 실시하였다. 실험결과를 통해 Fe-SMA 나선철근을 활성화하여 능동적 횡구속압이 작용된 실험체의 최대응력과 최대응력 발현 시의 변형률은 활성화하지 않은 실험체에 비해 크게 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 나선철근 피치의 감소로 인해 능동적 구속압이 증가함에 따라 최대응력과 연성지수가 크게 증가하는 것으로 나타났다. 특히 보강 간격이 40mm인 활성화된 나선철근으로 구속된 실험체는 최대하중 도달 후 하중이 유지 및 증가하는 변형경화가 발생하는 것으로 나타났다.

An experimental study on the structural behavior of connection types between approach slab and integral abutment has been done for three typical bar connections. Typical hinge style reinforcing bar detail for its connection is preferred in order to accommodate rotation of the approach slab among engineers. However, the straight horizontal bars can be used as connection detail accomodate structural capacity. Total six specimens with three types of rebar detail are tested for direct tensile and bending load. The characteristic structural behaviors are carefully monitored and all the strain gauge data obtained are analyzed. It is shown that the structural performance of all the specimens well exceed its design allowance. Several design suggestions are given based on careful reviews on the experiment.

현재 국내 고속도로 콘크리트 포장의 약 60%는 줄눈 콘크리트 포장형식이며, 연속철근 콘크리트 포장 은 약 1.3%의 비교적 낮은 구성비율을 갖는 포장형식이다. 하지만 1987년에 개통된 중부고속도로를 중심 으로 연속철근 콘크리트 포장의 우수한 장기공용성이 최근 들어 재조명되고 있으며 관련 연구와 현장 시 험시공 등이 점차 증가하고 있는 추세이다. 연속철근 콘크리트 포장의 전통적인 핵심은 슬래브 거동에 의 해 발생하는 횡방향 균열을 종방향 철근의 인장력과 부착력으로 제어하여 적정한 균열 간격과 균열 폭을 갖도록 하는 것이다. 일반적으로 넓은 균열 간격은 균열 폭을 증가시켜 골재맞물림에 의한 슬래브 간 하 중전달력 저하, 수분 및 염분 침투에 의한 철근부식, 스폴링 발생 등에 영향을 주며 반대로 너무 좁은 균 열 간격은 종방향 균열의 발생과 더불어 펀치아웃 파손이 발생하기 쉽다. 즉 적정 균열 간격 확보를 통한 균열폭의 제어는 연속철근 콘크리트 포장의 공용성에 지대한 영향을 주는 요인으로 볼 수 있다. 연속철근 콘크리트 포장의 균열은 일반적으로 시공 직후부터 동절기 1~2회의 공용기간 사이에서 집중 적으로 발생한다. 하지만 연속철근 콘크리트 포장의 대표적인 손상 유형인 펀치아웃, 스폴링 등은 교통 및 환경하중과도 관련이 있기 때문에 공용기간 중 산발적으로 발생하게 된다. 즉 시공/공용 초기에 발생 한 균열 중, 공용성에 악영향을 줄 수 있는 것으로 알려진 일부 이상 균열들로부터 파손이 발생하여 진전 되는 것으로 예상할 수 있다. 이에 본 연구에서는 육안 관측을 통해 최근 2년 내 시공된 연속철근 콘크리 트 포장 2개 구간의 균열 맵을 작성하고 균열 간격을 조사하였으며 그림 1과 같이 균열 형상을 바탕으로 이상 균열을 분류하였다.

This paper presents the design, fabrication and performance of a reinforced concrete beam strengthened by GFRP box plate and its possibility for structural rehabilitations. The load capacity, ductility and failure mode of reinforced concrete structures strengthened by FRP box plate were investigated and compared with traditional FRP plate strengthening method. This is intended to assess the feasibility of using FRP box plate for repair and strengthening of damaged RC beams. A series of four-point bending tests were conducted on RC beams with or without strengthening FRP systems the influence of concrete cover thickness on the performance of overall stiffness of the structure. The parameters obtained by the experimental studies were the stiffness, strength, crack width and pattern, failure mode, respectively. The test yielded complete load-deflection curves from which the increase in load capacity and the failure mode was evaluated.

국내외 교량의 내진성능 평가관련 연구들을 조사, 분석한 결과 국내에서 휨 거동 교각의 내진성능에 대한 연구는 상당히 이루어졌으나, 국내에 상당수 분포하는 것으로 분석된 휨-전단 교각에 대해서는 연구실적이 부족한 것으로 파악되었다. 따라서, 이 연구에서는 휨-전단 복합거동이 예측되는 형상비 2.67과 전단거동이 예측되는 형상비 2.25의 실물크기 실험체 및 형상비 2.67의 축소모형 실험체를 제작하여 준정적 내진성능 실험을 실시하였으 며, 주철근의 겹침이음과, 형상비 변화에 따른 파괴거동을 조사 및 분석하였다. 실험결과 휨-전단거동이 예상되는 형상비 부근의 교각은 형상비와 철근상세 변화에 따라 파괴거동 특성이 휨-전단 파괴에서 전단 파괴 또는휨 파괴, 그리고 주철근 부착파괴로 변하는 것을 확인할 수 있었다. 이와 같은 실험결과들로부터 비내진 원형 철근콘크리트 교각에 대한항복변위 및 극한변위 산정식을 제안하여 실험을 실시하지 않고도 실제 비내진 교각의 내진성능을 파악할 수 있도록 하였으며, 이는 추후비내진으로 분류되는 실제 교량의 내진성능 조사 및 보수보강에 큰 도움이 될 것으로 판단된다.

철근콘크리트 냉각탑은 대형의 구조물로서 건설과정중의 오류와 콘크리트의 장기 거동에 의하여 기하학적 형상이 설계에서 목적하는 형상에서 벗어난 형상불완전을 가질 수 있다. 형상불완전의 구조거동에의 영향은 완전쉘에 나타나는 응력 이외에 추가적인 응력의 발생을 들 수 있다. 본 논문에서는 몬테카를로 방법을 사용하여 냉각탑 쉘의 형상불완전에 의한 확률론적 거동에 대하여 고찰하였다. 냉각탑에 형상불완전을 유발하는 기하인수로는 냉각탑의 반지름과 쉘의 두께를 택하였다. 이들 기하인수는 기존에 사용되던 모델인 축대칭 모델과 볼록형상의 모델과는 달리 특정 통계특성치를 가지는 추계장으로 가정하였다. 해석 결과는 냉각탑의 반지름에 나타나는 불확실성은 쉘의 두께에서의 불확실성보다 구조거동의 반응변화도에 매우 큰 영향을 미친다는 사실을 보여주었다. 기하학적 인수의 불확실성에 더하여 재료탄성계수의 공간적 불확실성에 의한 구조 반응변화도를 고찰하여 비교하였다.

This study evaluates a prestressing effect of reinforced concrete (RC) beam strengthened with a pre-strained iron shape-memory alloy (Fe-SMA) strip. A pre-strained value was chosen as experimental variable to investigated the prestressing effect on the RC beams. A recovery stress on the pre-strained Fe-SMA strip occurred by heating, when the deformation of the strip was restricted. The recovery stress introduced a compressive force to the surrounding concrete, resuting in the upward deflection (camber effect). With this finiding from experimental tests, it could be concluded that the Fe-SMA strip can be used as the strengthening material to strengthen the damaged structure and to increase its durability.

Dynamically inelastic analyses on bridge columns were carried out based on the Korea bridge design code revised in 2010. To evaluate the effect of ductility demand-based analysis, rectangular and circular sections of bridge columns were selected. It was found that the analysis method shall be applicable to seismic evaluation for conventional structures as well as RC bridges.

Based on the test results of walls with Grade 550 MPa and aspect ratio of 2.0, it was found that the behavior of the wall is close to that of wall with Grade 420 MPa, which is the maximum permissible strength of shear reinforcing bars in ACI 318 (or ACI 349). The findings can be used as an evidence to increase the permissible maximum strength of shear reinforcing bars for shear walls with aspect ratio less than 2.0 in ACI 318(or ACI 349).

The objectives of this research are to compute performance point using capacity spectrum analysis, and to use structural damage states classification and damage state criteria through interstory drift angle presented in HAZUS. Seismic fragility curve is drawn by seismic fragility parameter and predict damage probability about non seismic reinforced concrete buildings according to building shapes.

기존의 많은 연구자들이 철근과 콘크리트 사이의 부착특성에 영향을 주는 다양한 변수에 대하여 연구해왔으며, 특히 최근에는 고강도철근의 등장과 더불어 부착강도의 증진을 위한 연구가 다수 진행 중이다. 철근과 콘크리트 사이의 부착특성은 두 이질재료 사이의 계면조건이 중요한 역할을 하게 되는데, 이 중에서 특히 철근의 마디형상은 계면조건에 가장 큰 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 철근과 콘크리트 사이의 부착거동을 분석할 수 있는 상용 비선형 유한요소프로그램을 사용하여 철근의 마디형상에 따른 부착특성에 대하여 연구하였다.해석에 사용된 부착모델은 2차원 평면응력요소를 사용하였으며, 주요 해석변수로는 마디각, 마디높이, 마디간격 및 마디면적비이다. 해석결과, 마디각은 30~60도인 범위에서 부착력이 우수한 것으로 나타났으며, 마디높이는 일정구간까지는 부착강도가 증가하나 철근직경의 12%를 초과하면 전단파괴를 유발하여 오히려 부착강도가 감소되고, 마디간격에 대한 효과는 상대적으로 크지 않은 것으로 나타났다. 마디의높이와 간격을 하나의 지표로 제시할 수 있는 마디면적비는 부착강도의 변화를 효과적으로 나타낼 수 있는 것으로 분석되었으며, 마디면적비는 0.15 이하에서 최대의 효율을 나타내는 것으로 분석되었다. 특히 대형마디(교차마디형상)를 가진 철근인 경우, 타 변수보다 우수한 효율을 나타내어 부착강도 증진효과가 커지는 것으로 평가되었다.

개구부의 여러가지 형상을 고려한 축하중에 대한 철근 콘크리트 벽체의 극한 강도를 연구하기 위하여 12개의 1/3축소벽체 실험을 수행하고 분석하였다. 벽체실험은 기존의 설계식을 수정하기위하여 구성되었다. 유효좌굴길이가 고려된 실험결과를 이용하여 새로운 실험식이 산출되었다. 이 새로운 설계식은 기존의 실험설계식과 비교하여 제안한다.